摘要：电锅炉是一种新型电热设备，较之煤锅炉、汽锅炉、油锅炉，具有热效率高、环保节能、无噪音污染等利用优势。它可以将电网夜间谷时电用于加热水并保温储存，供白天使用或供热。对于充分利用电网谷时电，增加电力有效供给，对电网启动削峰谷的作用运行更加经济。这种电锅炉存在着耗电高、测温不准、超温危险等缺点。根据目前市场上使用的电锅炉存在的问题及用户对远程控制的迫切要求，用户急需一款智能安全、节能环保的电锅炉。研发一款具有通过温度传感器实时监测水温和加热管温度的功能，实现定时、智能循环泵控制、水流控制、远程控制的电锅炉控制器必然会给用户带来极大方便。
关键词：电锅炉加热；控制技术；电气设计
引言
当前北方地区为了解决环境污染问题，陆续出台了限制使用煤炭、禁止使用煤炭的政策，在冬季取暖季，很多地方政府推行了“煤改电”政策，“煤改电”是指燃煤锅炉取暖全部改成电锅炉取暖方式。电采暖锅炉是以电力为能源，把电能转换为热能的锅炉，像家里的小太阳取暖器、油汀取暖器都是基于此种原理。
1 电锅炉的加热控制技术
1.1 电锅炉的加热方式
电锅炉的加热方式分为两种：电磁感应加热、电阻加热。由于电磁感应加热方式为间接加热，因而热效率较低，约为92％。而电阻加热方式热效率高，可达97％。电阻加热方式即采用电阻式管状电热元件加热，在结构上易于叠加组合，控制灵活，更换方便。目前电锅炉基本上都采用电阻式管状电热元件加热方式。以DKS60型锅炉为例，它是采用电脑控制技术，各加热组不同时进行动作，动作间隔为4秒，加热组的投切循环进行；当炉水温度达到100度时，控制器逐个关闭全部加热组；当炉水温度低于90度时，控制器逐个投入全部加热组；当锅炉水位低于低位电极时，控制器启动泵1，锅炉水位升至高位电极时，控制器关闭泵1。
控制器开启后即不间断的对温度传感器、水位电极以及自身电路进行检测，发现故障立即报警并停炉保护。控制器自动显示故障点，即在数码显示窗显示故障代码，机内蜂鸣器发出报警声。一般电锅炉设定的控制要求有：停炉温度、使用温度、出水温度、启动时间、停止时间。
电加热管性能的好坏，直接关系到电锅炉性能的好坏。管状电加热管由金属管、电热丝、引出棒、连接座和填料等组成。一般情况下,电加热管使用寿命在900029000小时。电加热管的使用寿命主要取决于电加热管的材料,表面热负荷和用户的运行管理水平。电加热管为镍铬不锈钢管材，表面热负荷为6-9W/cm2。电加热管的额定电功率也是一个非常重要的性能指标。在额定工况下，根据国标规定，电功率偏差绝对值不应大于5％。
1.2 电加热管的连接方式
电加热管的连接方式采用三相对称星形（Y）方式，或是三角形（△）的方式。根据容量大小分成两组或多组。从电气角度来讲，电锅炉的输出功率与电功率的输出成正比相关。在对调节精度要求很高的环境下，电功率的输出适宜使用无级功率调节；在对调节精度要求不是很高的环境下，电功率的输出适宜使用有级功率调节。在我国以采用有级功率调节方式的电热锅炉居多。
有级功率调节采用交流接触器控制，交流接触器的优点是可实现主回路电气的完全隔离，也因交流接触器有比较强大的过电压与过电流，而且耗电量也小，发热性能低，价格便宜。因此，一般电锅炉均采用交流接触器作为控制器件。电锅炉与燃油、燃气锅炉和燃煤锅炉的最大差异性标志是通过控制超大电流，而实现加热控制。
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2 蓄热电锅炉技术
2.1 水蓄热电锅炉
水蓄热电锅炉就是以水为蓄热介质的电锅炉，热能以显热的形式蓄存在水中，一般水蓄热温度在40℃～130℃之间。生活用水的蓄热温度约为40℃～70℃；饮用开水的蓄热温度至100℃；风机盘管空调系统的蓄热温度约为90℃～95℃;暖气片采暖系统的蓄热温度约为90℃～130℃或更高。水蓄热电锅炉可分为直接加热式蓄热系统和间接加热式蓄热系统两类。其中，直接加热式蓄热系统的蓄热水箱通过热水泵、阀门和管道与电热水锅炉形成循环回路。当蓄热时，冷水注入蓄热水箱，开启蓄热泵和锅炉进出水阀门，同时关闭供热和回水阀门，形成蓄热水箱和电热水锅炉之间的闭路循环，此时电热水锅炉启动运行，产生热水并储存在蓄热水箱中待用;当供热时，停止蓄热泵和电热水锅炉运行，同时关闭锅炉进出水阀门，开启供热和回水阀门，使蓄热水箱和用户形成闭路循环系统。
直接加热式电锅炉蓄热供热循环系统一般适合较大功率的电热水锅炉。间接加热式蓄热系统是在电锅炉与蓄热水箱之间增设一个换热器，通过换热器将电锅炉的热量传给蓄热水箱，使电锅炉与蓄热水箱成为两个相对独立的循环系统。此外，该系统蓄热水箱和电热锅炉中的换热介质水独立循环运行，蓄热水箱中的水质要求相对较低，水蓄热电锅炉具有比热值高、清洁、廉价的特点，得到了成功应用；但由于蓄热水箱体积大，蓄热温度较低，一定程度影响推广应用。
2.2 固体材料蓄热电锅炉
固体材料蓄热电锅炉是以固体为蓄热材料，谷电时加热，并将热能储存在固体材料中，再以气体为换热介质，将固体蓄热材料中的热量传递给用户。固体材料蓄热电锅炉结构主要包括电加热装置、蓄热装置、保温装置、换热装置四大部分。
其中，电加热装置包括电源、热电偶、电阻丝等，起热源作用;蓄热装置由多孔耐火砖砌筑成具有纵横贯穿孔洞的蓄热体，该蓄热体包裹电阻丝，吸收并储蓄热量;保温装置由耐高温保温材料组成，包裹在加热装置、蓄热装置和换热装置外围，起保温作用;换热装置由循环风机和风道组成，在电热锅炉和用户之间起热交换作用。锅炉的工作原理是:通电后电阻丝发热，热量传给蓄热材料并储存；供热时，开启循环风机，风从蓄热材料间穿过带走热量，热风将热量传递给用户，然后循环利用。供热量的大小由循环风机的转速来调控，实现定量供热。与水蓄热电锅炉相比，固体蓄热电锅炉占地相对较小，易于实施;此外，可以按用户需求分时段提供热水、热风、导热油和蒸汽，热水温度、热风温度和导热油温度，可以分别在100℃以下，400℃以下和300℃以下任意设定。
2.3 电锅炉应用环境效益分析
理论测算，每提供1吨85℃热水，需要输出60062．2大卡的热量，若采用电加热，其热效率可高达98%以上，需要耗电71.5度，没有任何粉尘、硫氧化物、氮氧化物等大气污染物产生，属于城市清洁能源;若采用煤炭燃烧提供热源，其热效率约为70%，需要消耗12.3kg标准煤，同时产生32.2kg二氧化碳，排放约105g二氧化硫和91g氮氧化物，相应造成严重的城镇大气污染，引发城市“雾霾”;若采用石油燃烧提供热源，其热效率约为80%，需要消耗7.5kg轻质柴油，同时产生24.75kg二氧化碳，排放约22.5g二氧化硫和37g氮氧化物;若采用天然气燃烧提供热源，其热效率约为85%，需要消耗8.1Nm3天然气，同时产生15.9kg二氧化碳，排放约1.62g二氧化硫和5.1g氮氧化物。
由此可知，传统化石能源燃烧给城镇供暖均会不同程度产生大气污染物，造成可怕的雾霾，只有采用电锅炉供暖，才是真正的绿色无污染能源，彻底解决城镇大气污染问题。
3 结语
综上所述，因其采用了现代先进的模块控制技术，能够快速平稳地控制加热组循环投切，提高加热管使用寿命，取得了很好的控制效果。随着电锅炉技术在我国的迅猛发展，电锅炉的加热控制技术必将更加完善，电气设计必将更加趋于合理。
参考文献
[1]高立群.浅谈电锅炉房的电气设计[J].中国新技术新产品,2008(10):74.
论文作者:姜悦,马靖华
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：蓄热论文; 电锅炉论文; 锅炉论文; 水箱论文; 电热论文; 电加热论文; 温度论文; 《基层建设》2020年第1期论文;