电极式电热锅炉的设计计算方法探讨 pdf

电极式电热锅炉的设计计算方法探讨电极式电热锅炉是利用电能将水加热到高温状态的设备。

其优点包括热效率高、使用安全、操作简便等特点，因此被广泛应用于工业和民用领域。

在设计电极式电热锅炉时，需要进行一系列的计算来确定电热锅炉的尺寸、电极数量、电流、功率等参数。

本文将探讨电极式电热锅炉的设计计算方法。

1. 确定所需功率首先需要确定电热锅炉的所需功率。

计算方法包括根据所需锅炉蒸发量和所选锅炉压力确定锅炉的额定功率，以及根据工作条件和使用需求确定电热锅炉的最大功率。

2. 确定锅炉尺寸根据确定的功率和工作参数，可以计算得出电热锅炉的尺寸。

这包括锅炉的长度、宽度、高度等尺寸。

需要注意的是，电热锅炉的尺寸应根据设备的安装空间和使用需求来确定。

3. 计算电极数量和排列方式电极是电热锅炉的关键组成部分，其数量和排列方式将直接影响锅炉的性能和热效率。

计算电极数量需要考虑锅炉的功率和工作参数。

通常情况下，可以根据电极的截面积和电极间的间距来计算电极数量。

排列方式则可以根据设备的结构和使用需求来确定。

4. 确定电极的直径和长度电极的直径和长度对于电热锅炉的性能和效率也有很大影响。

确定电极的直径可以根据电热锅炉的功率和工作参数以及电极材料的导电性能来计算得出。

电极的长度可以根据电热锅炉的尺寸和电极数量来决定。

5. 计算电流和电压电流和电压是设计电热锅炉时需要考虑的重要参数。

电流的计算可以根据电热锅炉的功率和电阻来计算得出。

电压则可以根据实际情况和设备安装要求来确定。

6. 考虑温度控制和安全保护系统除了上述参数的计算外，还需要考虑温度控制和安全保护系统的设计。

例如，可以根据需要选择合适的温控器和安全保护装置，并考虑其在电热锅炉中的布置位置和参数设定。

综上所述，电极式电热锅炉的设计计算方法涉及功率计算、尺寸计算、电极数量和排列计算、电极直径和长度计算、电流和电压计算以及温度控制和安全保护系统的设计等方面。

根据实际使用需求和设备要求，可以综合考虑这些因素进行设计，以满足电热锅炉的工作要求和安全性能。

电极锅炉加热原理
电极锅炉是一种利用电能进行加热的设备。

它的加热原理基于电极与水之间的电阻加热效应。

电极锅炉内部装有两根电极，一根作为正极，另一根作为负极，它们被浸入锅炉里的水中。

当电源接通时，正极和负极之间形成了一个电阻区域。

根据欧姆定律，电阻区域产生的电流会产生热量。

通过调节电源的电压和电流，可以控制电极之间的电阻。

当电阻越大时，通过电阻区域的电流越小，产生的热量也越少。

反之，当电阻越小时，电流越大，产生的热量也越多。

因此，电极锅炉可以通过调节电阻来控制加热的水温。

当需要加热时，电源供给适当的电压和电流，电极之间的电阻减小，从而产生足够的热量。

当需要停止加热时，电源供给断开或降低电压和电流，电极之间的电阻增加，从而减少热量的产生。

需要注意的是，电极锅炉加热原理与电阻式加热相比，其效率较低。

这是因为电极与水之间的接触面积有限，而且存在着电极与水之间的压力差，导致了加热效率的损失。

因此，在选择加热设备时，需要综合考虑其加热效率、能耗等因素。

1 供暖热负荷的确定1.1 热指标本设计依据国家行业标准CJJ 34-2010《城镇供热管网设计规范》的规定，如下表1-1中的推荐值。

表1-1供暖热指标的推荐值建筑物 类别 居住区综合旅馆影剧院展览馆 学校 办公食堂 餐厅大礼堂体育馆住宅商店医院 托幼无节能措施(W/m 2) 60-67 60-70 95-11560-80 115-140 115-165 58-64 65-80 65-80有节能措施(W/m 2)45-55 50-60 80-105 50-70 100-130 100-150 40-45 55-70 55-70根据国家部委节能设计标准的三步走计划，即建筑能耗在1980-1981年能耗基础上按计划分别节能30%、50%和65%，目前黑龙江省已要求新建建筑执行65%以上的节能设计标准，参考《黑龙江省居住建筑65%节能设计标准》DB23/T1270-2018，因此，结合本地区一些新增建筑工程实例，依据哈尔滨市市的建筑节能情况，新建建筑要求均采用节能墙体，及该地区供热运行经验，确定本工程热指标为70W/m 2。

1.2 热源站供热面积确定根据厂区要求，建筑面积为700m 2。

1.3 热负荷依据上一节选取的供暖热指标基础上计算供暖设计热负荷，以确定随着室外温度变化的供热量，并且绘制出热负荷延续时间图。

根据GB 50736-2012《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》，首先对哈尔滨市供暖计算参数进行确认，进而进行热负荷的计算，如下：nn Q q F '= (2-4)式中Q ’n ——热负荷，W ；n q ——综合热指标，W/m 2；F ——建筑总体面积，m 2。

平均热负荷计算公式：()()nn pj pj n wQ t t Q t t '⨯-='- (2-5)式中Q pj ——平均热负荷，W ；n t ——室内设计计算温度，℃，取20℃；pj t ——室外计算日平均温度，℃，取-9.4℃；wt '——室外计算温度，℃，取-24.2℃；最小热负荷计算公式：()()nn x nx n wQ t t Q t t '⨯-='- (2-6)式中Q nx ——最小热负荷，W ；x t ——室外最高温度，℃（取5x t =+℃）。

锅炉原理及计算
锅炉是一种用于产生蒸汽或热水的设备，通常用于供暖、发电或工业过程中。

以下是一般的锅炉原理和一些基本的计算概念：
锅炉原理：
燃烧过程：锅炉中通常有一个燃烧室，燃料（如煤、油、天然气）在这里燃烧，产生高温高压的燃烧气体。

传热：燃烧产生的热量通过传热表面（通常是锅炉的管道或壁）传递给水。

水转化为蒸汽：传热后的水被加热到沸点，转化为蒸汽。

蒸汽排放：产生的蒸汽被导出用于供暖、发电或其他工业过程。

锅炉计算：
效率计算： 锅炉效率是指输入的能量与实际用于生产蒸汽或热水的能量之间的比率。

效率计算公式为：。

高压电极锅炉供热技术研究摘要：高压电极锅炉供热技术是根据中国北方供暖市场的需求及电力供应峰、平、谷时段不同电价的特点，研究开发的高压电极锅炉蓄热系统由高压电极锅炉、水处理系统、定压膨胀系统、蓄热系统、循环系统、换热系统及自动化控制系统等组成。

该系统可实现电力供应削峰填谷的目的，有效节约电能，减少城市有害气体排放。

关键词：高压电极锅炉、蓄热供暖、节约能源、绿色环保1 研究背景1.1节能减排的环保政策导向党的十九届中央领导深刻认识到经济发展与环境保护的辩证关系，提出发展经济不以破坏环境为代价，出台了《国家环境保护“十三五”规划》，制定了一系列节能减排政策，要求加快淘汰城市煤供热，实施清洁能源供热，国家发改委、住建部、财政部、能源局联合出台了《关于推进北方采暖地区城镇清洁供热的指导意见》，要求将城市燃煤供热进行改造，宜电则电、宜气则气，这为电极锅炉供热的运用创造了机遇。

1.2减少弃风弃光限电需要改革开放之初，国家大力发展水电、火电等能源建设，为提高人民生活水平、发展制造业提供了可靠的能源保障，但水电及火电建设对环境或多或少的造成破坏。

为了保障国民经济健康可持续发展，近年来，国家加大了风电和太阳能等清洁能源的开发利用。

以甘肃瓜州县为例，该县已建成620万千瓦的风电场，但因受到电力输送的制约、以及本地消纳能力不足，弃风限电非常严重，因此，国家出台《关于加强电力需求侧管理工作的实施意见》，加大了清洁能源的蓄能错峰、加大就地消纳力度。

一边是燃煤供热造成污染，一边是弃风限电清洁能源得不到利用，电极锅炉供热应运而生。

1.3城镇化发展不断增长的民生需求新时期我国社会主义主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，为了满足人民群众对美好生活的向往，充分享受改革发展红利，国家提出了两个一百年奋斗目标，加大了城镇化建设，加速了城市新区开发、棚户区改造等，而城镇化发展使得居民供热需求不断扩大。

而燃煤锅炉现阶段供热能力已严重不足，淘汰煤供热的环保目标与城镇居民供热需求的增长，倒逼清洁能源供热业务的发展，为电极锅炉供热的运用提供了契机。

电极锅炉供暖经济运行分析及测算研究发表时间：2018-09-12T16:09:55.190Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：曾宁[导读] 摘要：随着大规模“煤改电”的推进，电极锅炉应用于集中供暖消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的优势越趋明显。

浙江盛达铁塔有限公司杭州 311232摘要：随着大规模“煤改电”的推进，电极锅炉应用于集中供暖消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的优势越趋明显。

本文根据特定案例对燃煤锅炉、燃气锅炉、电极锅炉直供系统及蓄热供热系统的运行成本进行分析比较，并对临界电价进行了概算。

关键词：电极锅炉清洁能源运行成本临界电价一概述电极锅炉是利用水介质的高电阻特性，直接采用10kV或以上的高压电对锅炉炉水通电进行加热，并向外输出具有额定工质的热能的机械设备。

根据其结构类型，可将电极锅炉分为浸没式电极锅炉和喷射式电极锅炉两种类型。

锅炉蓄热技术是在夜间利用谷电将电能转换为热能，并以显示或潜式热能的形式储存，并在用电峰期释放蓄热，以满足热能需要。

国内随着环保要求的不断提高以及需求侧管理（DSM）的大力推行，蓄热式电极锅炉技术越来越广泛的应用于集中供暖，有效改善了大中城市的环境质量，改进了城市用能消费结构，成为了消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的一项重要措施。

[1]二经济分析方法针对电极锅炉的直接供热和蓄热供热两种技术方案，首先，对其系统构成进行分析，罗列设备组成及其成本估算。

然后，结合年运行成本、人工费、维护维修费等费用，将年总运行费用设定为综合对比指标，并与燃气锅炉、燃煤锅炉进行比较分析，年总运行费用越低说明其经济型越好。

（1）供热运行耗能成本：C_1=D×H×P/(V×η) （1）其中：C供热运行耗能成本；D运行天数；H日均供热量；V燃料热值；η锅炉转换效率；P燃料价格。

（2）年运行总费用：（2）其中：C1年运行成本；C2供热运行耗能成本；C3年维护费用；C4其他费用，包括环保费、废弃物处理费用等；三电极锅炉系统主要组成根据电极锅炉供热方式，电极锅炉供热系统可以分为直供系统和蓄热供热系统[2]。

电极式锅炉是一种利用电极加热水的设备，通常用于加热和热水系统。

它们可以是电阻加热类型，也可以是电容加热类型，或者两者的组合。

以下是一些电极式锅炉的关键参数：1. 功率（W或kW）：电极式锅炉的功率取决于其设计和用途。

功率范围可以从几百瓦到几十千瓦不等。

2. 容量（升或加仑）：锅炉的水容量决定了它可以加热的最大水量。

容量可以从几十升到几百升不等。

3. 电压（V）：锅炉所需的电压取决于其功率。

通常，家用电锅炉使用220V或110V，而工业用电锅炉可能需要更高的电压，如380V等。

4. 电流（A）：电流大小与功率和电压有关。

工业用电锅炉的电流可能会比家用电锅炉的电流大很多。

5. 效率（%）：锅炉的效率是指它能将输入的电能转换为热能的比例。

高效的电极式锅炉可以将超过90%的电能转换为热能。

6. 温度范围（°C或°F）：锅炉能够维持的水温范围。

一些电极式锅炉可以提供从几十摄氏度到上百摄氏度的加热温度。

7. 加热速率（°C/min或°F/min）：锅炉加热水的能力，这取决于锅炉的设计和功率。

8. 尺寸（mm或in）：锅炉的物理尺寸，包括长、宽和高。

9. 重量（kg或lbs）：锅炉的重量，这取决于其材料和尺寸。

10. 安全特性：包括过热保护、漏电保护、干烧保护等安全功能。

11. 控制系统：现代电极式锅炉通常配备先进的控制系统，包括温度控制、定时开关机、远程控制等功能。

12. 安装要求：锅炉的安装位置、环境温度、通风要求等。

13. 认证和标准：锅炉是否符合国际或国家标准，如CE标志、UL认证等。

电极式电热锅炉的设计计算方法探讨电极式电热锅炉是一种利用电能进行加热的热水锅炉或蒸汽锅炉。

其工作原理是利用电能直接加热水或蒸汽，电极式电热锅炉具有节能、环保、安全、易操作等特点，因此在一些特定场合得到广泛应用。

本文将探讨电极式电热锅炉的设计计算方法。

1. 热电偶温度测量计算：热电偶是电极式电热锅炉中用于测量水或蒸汽温度的传感器。

根据热电偶的特性，可以通过测量两个热电极的电势差来推导出温度值。

需要注意的是，热电偶的选择要根据电热锅炉的工作温度范围来确定。

2. 加热功率计算：电极式电热锅炉的加热功率计算是保证其能够提供足够的热量来满足热水或蒸汽需求的关键因素。

一般来说，可以通过以下公式来计算加热功率：加热功率（kW）= 流体质量（kg/s）×比热容（kJ/kg·℃）×温度升高（℃）其中，比热容是指每单位质量流体温度升高1℃时所需的热量。

流体质量可以根据设计热负荷和流体的温度来确定，温度升高可以根据流体的进出口温度差来计算。

3. 额定电流计算：额定电流是指电极式电热锅炉在正常工作状态下所需的电流大小。

一般来说，额定电流可以通过以下公式来计算：额定电流（A）= 额定功率（kW）/ 额定电压（V）其中，额定功率可以根据加热功率来确定，额定电压则是电极式电热锅炉设计时所选择的电源电压。

4. 控制系统设计：电极式电热锅炉的控制系统需要设计合理，以确保其能够稳定、可靠地工作。

控制系统一般包括开关、保护装置、温度控制装置等。

开关用于控制电热锅炉的开关机状态，保护装置用于监测电热锅炉的状态，如水位、压力等，并在异常情况下进行报警或保护操作。

综上所述，电极式电热锅炉的设计计算方法主要包括热电偶温度测量计算、加热功率计算、额定电流计算和控制系统设计等。

这些计算和设计方法可以帮助我们正确地设计和使用电极式电热锅炉，以满足我们的热水或蒸汽需求，并保证其安全、稳定、高效地工作。

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