电热锅炉技术特征及推广应用

2005年12月Dec.2005BOILER　MANUFACTURING

文章编号:CN23-1249(2005)04-0069-03

电热锅炉技术特征及推广应用

何　京

(沈阳裕通化学品开发公司,辽宁沈阳110200)

摘　要:电热锅炉的种类及特征,并在技术方面作了一些探讨,以及国外国内在这方面的应用。关键词:电热锅炉;技术应用

中图分类号:TK229　　　文献标识码:B

TechnologyCharacteristicandFurtherApplicationofElectricallyHeatedBoilerHEJing(ShenYangYutongchemistryproductDevelopmentCompany,LiaoningShenyang,110200)

Abstract:Typesandcharacteristicsofelectricallyheatedboilersareintroducedherein.Technologyandapplica2tioninandoutofthecountryarealsodiscussed.

Keywords:electricallyheatedBoiler;technologyapplication

1　各类电热锅炉的技术特征

1.1　电热管电热锅炉

属管材的选用取决于其允许的最高温度以及在介质中允许的最高表面负荷),并填充MgO粉用以绝缘、定位和传热。

Ni,Cr合金电阻丝的电阻率较小,但无高温

当前国内外电热锅炉企业生产的电热锅炉,绝大部分为电热管电热锅炉。电热管是电热锅炉的心脏。电热管的质量高低直接影响和决定着电热锅炉的运行状况和寿命,所以对电热管技术有必要做较深入的介绍。

电热管是一种金属电阻式发热元件,它是将Ni、Cr合金电阻丝或Fe,Cr,Al合金电阻丝放置于

热脆性。Fe,Cr,Al合成电阻丝的电阻率大,但有高温热脆性。

填充结晶MgO粉,有普通的(纯度97.5%,每吨3500元-4000元)和改性的(纯度略大于97.5%,每吨6000元-800元;军用“985”粉,每吨15000元)。普通粉前者与水亲和,后者与水憎

碳钢或紫铜、铝以及不锈钢、镍基合金钢管中(金

恶。粉的纯度直接影响电热管的绝缘性能、使用

　收稿日期:2004-12-23

　作者简介:何京,工程师,现在沈阳裕通化学品开发公司。

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寿命。其粒度为40目-180目。其填充密度大于等于2.1gΠcm。

需要指出的是,电热管的质量直接关系到电热锅炉的可靠性。一些厂家为追逐利润,配用未经认证、价格低廉、质量不高的电热管,使用时泄露电流增加(达到7.5mA时即有苏麻感),甚至将外管壁击穿(MgO粉中杂质SiO、CaO、S、Fe2O3多)。所以选购电热锅炉时,应了解所配电热管的情况,应有“电工产品认证合格证书”。

电热管电锅炉的锅炉本体由锅筒及插入锅筒水中的电热管组成。

电热管与锅筒的联结,多数为法兰联结方式,这种联结的电热管多为U形,便于安装、更换。也有W形的,必须从锅筒内将电热电级穿出筒壁,安装、更换较费事。1.2　电热棒

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进。

1.4　电极式电热锅炉

这种电热锅炉,按电极形状又可分为电极板式、电极棒式;按电压高低又可分为低电压(220V,380V)与高电压(4.16kV,6.9kV,10kV,及13.2kV);按电极相对位置又可分固定电极与可调

位电极(相应电热锅炉功率也可调)。

电极式电热锅炉,采用了独特的发热原理:电极在水中通电后,利用水介质自身的电阻发热(无需别的发热元件发热再将热传导给水),把水加热。所以其体积小、功率大、启动快、成本低、安全性高、不易结垢、寿命长。

1.4.1　俄罗斯比斯克锅炉厂三相电极板式电热

锅炉

三相电极(额定电压380V)由三块钢板制成,通过高性能绝缘块与锅炉底封头连接。锅筒内充水,接通电流后,水瞬间即被加热、汽化。锅炉结构十分简单,运行安全可靠。俄境内已经有大量用户长期运行。

1.4.2　俄罗斯可调式电极电热锅炉

“免拆式电热元件”电热锅炉这是一种专利产品(ZL97.235935,4　1998年9月5日批准)。它是在锅炉管(相当于烟火管)

内插入磁套管,磁套管内绕有8根12根金属

电阻丝,中间有一电极,在端部与电源连接。磁套管外径可与锅炉钢管内径配合,每节套管长为80-100mm。锅炉管既是受热面,又是电热元件外

有手动调节功率(40-250kW)与电动调节功率(大于400kW)方式。

可采用改变电极接通数量的方式实现分级调节功率(针对10kW,16kW,25kW电极锅炉)。也可通过改变电极有效面积或改变水位的方法来实现功率的调节。

1.4.3　美国“精工”高电压电极型蒸汽锅炉

壳。目前只能用卧式布置。其管外表面热负荷6-7WΠcm。插入拔出十分方便,维修极为简单,

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是其最大的优点,但电阻丝裸露在空气中,容易产生高温氧化现象。1.3　电热板电热锅炉

是一种非金属电阻式电热元件。电热板由两层绝缘板中包一层“碳纤维纸”热压成一体“,碳纤维纸”的两侧边压有铜箔条做为电极。由于板两面均与水接触,散热面积远远大于电热管的圆柱面,所以传热效率较高。与电热管相比,电热板的最大优势是同等功率下总体积小,使锅炉很紧凑。同时,在电热板表面不结垢,这是电热管无可比拟的(电热管一般使用1500h后,在其金属管表面即开始结成水垢,传热效率显著降低)。但绝缘板由于长期浸泡在热水中,其热稳定性尚待验证、改

额定电压从4.16kV,6.9kV,10kV至13.2kV不等,容量的可选范围从0.7MW(1tΠh)至50MW(75tΠh)。在美国的大多数核电站被用作系统启

动所需的核电站辅助蒸汽锅炉,同时亦被广泛使用于其它工业和大楼空调等。在中国,泰山核电站和岭澳核电站均采用该类型锅炉作为启动时所需的核电站辅助蒸汽炉。此类锅炉为高电压射流式,水由内置或外置的循环泵送至中心集箱,然后,靠重力从中心集箱上的喷嘴流出并冲击电极,从而形成电流通路。当未蒸发的那部分水从电极

第4期何京:电热锅炉技术特征及推广应用　　　・71・

流至反电极时,即形成了第二电流电路。高电压电源直接与电极的端子相连,省去了降压变压器。当电导率在最大额定值时,约有3%的流水被蒸发。锅炉出力的调节是通过蝶阀来控制送至中心集箱的水量实现的。此调节阀门的开度取决于锅炉出力和负荷控制系统从而使蒸汽压力保持恒定或使功率消耗值限制在可供调节范围内。锅炉出力可在零负荷与满负荷之间无极调节,因此能完全满足蒸汽需求量变化的要求。从零负荷到满负荷仅需5s,反之亦然。1.5　感应式电热锅炉

可达99.99%。

近年日本也在大力发展电热锅炉。川崎重工公司的电热蒸汽锅炉单台容量已达28tΠh。

俄罗斯比斯克锅炉厂生产7.5kW-240kW的蒸汽、热水电热锅炉,电热元件有圆环形电热管与电极板两种,结构简单,使用可靠。俄罗斯还生产电压在0.4kV-6kV,功率在10kW-10000kW电极热水、蒸汽锅炉。

美国“白浪”牌电热管电热锅炉,功率在1.5kW-54kW,适于20m-700m独立单元采暖。

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澳大利亚“恒热”电热管电热锅炉,是一种容积式电热锅炉,电功率从7.2kW,14.4kW,18kW,28.8kW,36kW,可多台并联使用(最多6

感应加热是一种传统的电热技术,在热处理、冶金、铸造、弯管等领域早已广泛应用。

感应加热是施感导体通过交变电流时,其周围产生交变磁场,处于交变磁场的工件产生感应电动势和感应电流一涡流,感应电流做功,工件发热。随交变电流频率的不同,感应加热分为工频加热(由电网供电,频率为50Hz功率常用5024000kW,电热转换效率在70%290%)。当交变电流

台)。

韩国、英国也正发展电热锅炉。2.2　电热锅炉在我国的发展,是我国电力工业发展和环境保护要求交互作用的必然结果到1998年底,全国发电设备总装机容量已达2.7亿kW,发电量1.1万亿kWh,电网出现供大于

频率为500Hz210000Hz时,称之为中频,由中频发电机组或可控硅变频,功率常用15kW21000kW。当电流接近500Hz、功率接近15kW时,其效率为70%285%,当电流频率接近10000Hz、功率接近1000kW时,其效率可达90%295%。此外,还有

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需,电负荷大量富余,国家决定3a内不再新装火电机组。另外,工业用电下降,居民和商业用电比例培养大,导致电网峰谷差拉大。如华北电网最高电负荷2307万kW,峰谷差即达600万kW。由于电网调峰能力严重不足,影响到供电安全和质量。电力部门鼓励用电、鼓励采用电热锅炉蓄热系统,开发低谷电力市场,就是十分自然的事了。2.3　电热锅炉的蓄热技术

高频加热(频率在10Hz210Hz)与超音频加热(频率10Hz210Hz;功率5kW2500kW,效率为50%275%)。

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感应加热避免了电热管容易发生的击穿损坏现象,但其制造工艺复杂,电源必须配备变频柜,一旦发生损坏进维修要难得多。

利用低谷电或者低加平,必须采用电热锅炉蓄热技术。其技术措施有两类:一类是电热锅炉配套蓄热器(包括常压蓄热器

卧式或立式保温

热水箱)、保温热水缶:承压蓄热器卧式或立式保温热水缶、变压式蒸汽蓄热器。由于良好的绝热(如外包聚胺脂发泡材料等),可达到每24h所蓄热水只降低1度。另一类是蓄热电锅炉。

(编　辑:刘宝珍)

2　电热锅炉的推广应用

2.1　国外电热锅炉的发展情况

美国精工公司近年开发了高电压电极型蒸汽锅炉。其电热管蒸汽锅炉最大电功率50MW,蒸发量75tΠh。其电热水锅炉最大电功率为27000kW,热效率