专利名称：蓄热水加热系统及加热方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄热水加热系统，特别涉及一种利用廉价综合能源对蓄热水箱加 热，蓄热水箱再对需热终端进行加热的系统。
背景技术：
目前对需要工件前处理的溶液槽进行加热的方式一般为蒸汽锅炉、电加热管、峰 平电价锅炉，此种方式能源浪费较为严重，蒸汽锅炉需要三班连续看护，而其在经济环保社 会对锅炉废气排放要求及其严格，维护年检费用较高。不适合利用，而利用电加热管和峰平 电锅炉进行加热的方式运行费用也相对较高，且电加热管损坏频率较高，更换交麻烦。因为 企业用电分为峰电、谷电、平电，不同时段电价不同。峰电与谷电价格一般相差3倍。如果 对需热溶液槽进行同步加热的话，用电价格相对较高。现在还没有一种加热方式结合设备 实现低成本、高效率的进行加热的方式来填补此项空白。发明内容
本发明的目的是为克服上述不足，提供一种蓄热水加热系统及加热方式。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案
一种蓄热水加热系统，包括蓄热水箱，蓄热水箱通过三组加热循环管分别与真空 管太阳能热水器、谷电锅炉、烘干房废气余热烟气换热器排放管相连，所述的各组加热循环 管上设循环泵，循环泵连有控制其运行的控制器。
所述的控制器连有温度传感器，温度传感器设在各组加热循环管内。
所述的控制器包括真空管太阳能热水器控制模块、谷电锅炉控制模块、烘干房废 气余热烟气换热器排放管控制模块，三组循环泵控制模块及与循环泵控制模块相连的温度 比较模块。
真空管太阳能热水器控制模块为外购智能控制器，与系统总控制盘联动，当太阳 能出水温度达到设定值时，太阳能循环水泵启动，对太阳能进行补水循环，热水被太阳能打 入蓄热水箱内，蓄热水箱内低于太阳能温度的水又被循环到真空管太阳能内，进行再次加 热，当出水温度下降到设定值时，控制器输出信号，停止循环泵，进入太阳能加热阶段。
谷电锅炉控制模块是夜间谷电时段进行启动，此时太阳能控制器已经停止运行， 当蓄热水箱内的水低于蓄热水箱内要求温度时，谷电锅炉启动，蓄热水箱内的水进入锅炉 进行二次加热，当热水被再次加热后，通过循环泵进入到蓄热水箱内，直到蓄热水箱内的水 达到预期设定温度后谷底锅炉自动停止加热。
烘干房废气余热烟气换热器排放管控制模块，采用与烘干房燃烧机联动控制，当 燃烧机启动时，循环泵M3启动，将蓄热水箱内的水泵入烟气换热器内，通过废气(约300°C 左右)将水再次加热后打回到蓄热水箱内。如此循环达到提高蓄热水箱温度的目的。自换 热器出来的烟气温度降低到120°C左右。
三组循环泵控制模块及与循环泵控制模块相连的温度比较模块是根据蓄热水箱内温度与需热槽内的温度的高低来自动控制循环泵M2b的启停。
所述的加热循环管伸入蓄热水箱的部分的管壁上设有多个圆孔。
所述的蓄热水箱连着工件处理槽，包括脱脂槽、磷化槽、酸洗槽。
所述废气余热烟气换热器是利用3组不锈钢管制作盘管式换热器，进出口采用法 兰式连接方式，内部设置有烟气导流板，使烟气与盘管充分接触，最大效率进行换热。
所述的蓄热水加热系统的加热方式在夜间用谷电锅炉对蓄热水箱水进行加热； 在白天若晴天用真空管太阳能热水器或烘干房废气余热对蓄热水箱水加热，若阴天用谷电 锅炉或烘干房废气余热对蓄热水箱水进行加热。
优选在夜间23点到次日6点为谷电时段用谷电锅炉对蓄热水箱水进行加热，电费 最低。
本发明提供的一种利用真空管太阳能热水器组、谷电锅炉、废气等热源对大小型 蓄热水箱对工件进行加热的系统，可以对各种溶液配合不同的换热器进行加热，提供热源。 负载能力根据蓄热水箱容量大小而定。白天主要利用真空管太阳能对蓄热水箱进行加热。 如果遇到阴雨天气可以用谷电锅炉在谷电阶段对蓄热水箱加热。另外还提供了一种燃烧后 的废气余热用换热器对蓄热水箱进行加热的方式，在烘烤工件过程中将蓄热水箱内的水进 行加热。能源得到了综合利用，而且保证了低热排放，环保节能。
本发明的蓄热水箱为长方体或圆柱体外加15mm厚度聚乙烯发泡保温的蓄热水 箱，容积为10吨-100吨或更大，容积大小配合不同大小的太阳能组与不同功率的谷电锅 炉，蓄热水箱附近的一切燃油、燃气等设备的烟气可利用废气余热烟气换热器进行热量收 集再利用，废气余热烟气换热器采用不锈钢盘管式换热器，内部配有烟气导流板，使烟气与 不锈钢板进行充分换热，如图8所示。与蓄热水箱连接的三套加热系统的进出口管道，嵌入 水箱内的长度是根据其循环泵流量及管道直径进行设定，并在嵌入管道管壁上开大小不等 的圆孔，使加热的水进入水箱后充分均勻的与水箱内的水进行混合，使整体水温提升，如图 6所示。
总之本发明以节约能源为主要目的，充分利用太阳能、谷电以及废气余热等资源 对蓄热水箱进行不同时段的加热，已达到工作期间生产的需要，使能源得以节约，有利于保 护环境。
本发明的有益效果是
(1)本发明利用了环保能源太阳能资源，维护费用很低，无需人员看管，智能控制 循环，自动补水，实现温差循环。
(2)利用了谷电电锅炉在阴雨天对蓄热水箱进行加热，保证水箱内的水温即可，谷 电电锅炉电价为峰电电价的1/3，大大节省了电费，而晴好天气只利用太阳能真空管组对蓄 热水箱进行加热即可满足需要。
(3)利用了燃油、天然气燃烧机等设备的废气余热，通过换热器将水换热，使原来 排放的烟气温度从300°C降到100°C，有效的降低了排放温度，有利于环保节能需要。
(4)整体设备结构简单、配件日常化，投资小，收益大。
(5)易推广普及，实用范围广泛，适合铸造业、制造业、加工业、电镀、医药、热处理 等大小型企业，也适合中小型供暖使用。
图1为本发明的流程示意图2为本发明的加热系统结构图3为本发明的加热系统的管路结构图4为本发明的循环控制图5为本发明的水箱正面管道布置图6为本发明的水箱内管道开孔布置图7为本发明的水箱管道布置图8为本发明的烟气换热器的制作图纸；
其中1.蓄热水箱，2.加热循环管，3.真空管太阳能热水器，4.谷电锅炉，5.烘干 房废气余热烟气换热器排放管，6.循环泵，7.脱脂槽，8.酸洗槽，9.磷化槽，10.烟道隔板， a.给锅炉供水管，b.锅炉回水管(贯通)c.各槽总回水管，d.太阳能回水管，e.各槽总供 水(贯通)，f.排污口，g.排污口，h.废气换热器回水管，i.废气换热器供水管，J.液位 计，M、Ml、M2、M2a、M2b、M3、M4.循环泵，HV、HV1、HV2.电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图以客车小件前处理车间各溶液槽加热前处理工艺实例对本发明做 进一步的详述。
一种蓄热水加热系统，包括蓄热水箱1，蓄热水箱1通过三组加热循环管2分别与 真空管太阳能热水器3、谷电锅炉4、烘干房废气余热烟气换热器排放管5相连，所述的各组 加热循环管2上设循环泵6，循环泵6连有控制其运行的控制器。
所述的控制器连有温度传感器，温度传感器设在各组循环管内。
所述的控制器包括真空管太阳能热水器控制模块、谷电锅炉控制模块、烘干房废 气余热烟气换热器排放管控制模块，三组循环泵控制模块及与循环泵控制模块相连的温度 比较模块。
真空管太阳能热水器控制模块为外购智能控制器，与系统总控制盘联动，当太阳 能出水温度达到设定值时，太阳能循环水泵启动，对太阳能进行补水循环，热水被太阳能打 入蓄热水箱内，蓄热水箱内低于太阳能温度的水又被循环到真空管太阳能内，进行再次加 热，当出水温度下降到设定值时，控制器输出信号，停止循环泵，进入太阳能加热阶段。
谷电锅炉控制模块是夜间谷电时段进行启动，此时太阳能控制器已经停止运行， 当蓄热水箱内的水低于蓄热水箱内要求温度时，谷电锅炉启动，蓄热水箱内的水进入锅炉 进行二次加热，当热水被再次加热后，通过循环泵进入到蓄热水箱内，直到蓄热水箱内的水 达到预期设定温度后谷底锅炉自动停止加热。
烘干房废气余热烟气换热器排放管控制模块，采用与烘干房燃烧机联动控制，当 燃烧机启动时，循环泵M3启动，将蓄热水箱内的水泵入烟气换热器内，通过废气(约300°C 左右)将水再次加热后打回到蓄热水箱内。如此循环达到提高蓄热水箱温度的目的。自换 热器出来的烟气温度降低到120°C左右。
三组循环泵控制模块及与循环泵控制模块相连的温度比较模块是根据蓄热水箱 内温度与需热槽内的温度的高低来自动控制循环泵M2b的启停。5
所述的加热循环管伸入蓄热水箱的部分的管壁上设有多个圆孔。
所述的蓄热水箱连着工件处理槽，包括脱脂槽7、磷化槽9、酸洗槽8。
所述废气余热烟气换热器是利用3组不锈钢管制作盘管式换热器，进出口采用法 兰式连接方式，内部设置有烟气导流板，使烟气与盘管充分接触，最大效率进行换热。
蓄热水箱为长方体或圆柱体外加15mm厚度聚乙烯发泡保温的蓄热水箱，容积为 60吨或更大，容积大小配合不同大小的太阳能组与不同功率的谷电锅炉，蓄热水箱附近的 一切燃油、燃气等设备的烟气可利用废气余热烟气换热器进行热量收集再利用，废气余热 烟气换热器采用不锈钢盘管式换热器，内部配有烟气导流板，使烟气与不锈钢板进行充分 换热，如图8所示。与蓄热水箱连接的三套加热系统的进出口管道，嵌入水箱内的长度是根 据其循环泵流量及管道直径进行设定，并在嵌入管道管壁上开大小不等的圆孔，使加热的 水进入水箱后充分均勻的与水箱内的水进行混合，使整体水温提升，如图6所示。
(1)水箱的制作
水箱尺寸10000X 2000 X 3000 (长 X 宽 X 高)
钢板厚度6mm
箱内用40X40X4角钢作为加固支架(防腐)，防止水箱变形。
箱内除锈-刷防锈漆-刷玻璃钢漆-贴玻璃丝布防腐，防腐厚度5mm。
水箱外5个面做聚氨酯发泡保温处理，保温层外包白铁皮，厚度50mm。底面用6. 3 号槽钢焊制格架，格内填充岩棉板。
水箱内外防腐、保温工作要等外接管道焊接完毕后再做。
用混凝土、砖做高于地平面200mm平台，平台上铺炉渣与混泥土混合物50mm厚，便 于保温，水箱放在平台上，水箱底平面留一定倾斜度便于排污，在箱体底部留DN50闸阀排 污，顶部留圆形直径600mm人孔，并用胶条密封，严禁漏气渗水。水箱上平面上垂直方向焊 接DN50钢管作为放气口，长度约12米，加装直径IOOmm铜浮球自动补水。
(2)太阳能
由33台LPC47-1550型力诺真空管(共1650支)联接式太阳能集热单元、支架、 储热系统、控制系统、循环系统、保温系统七部分组合而成；
具有水温显示、根据蓄热水箱内水温和太阳能内水温对比自动上水、停水、防空 晒、缺水报警、自动防冻、安全自检，温度设定范围0-100°C。太阳能与蓄热水箱连接管道 (DN50)外包电加热毯，再用聚氨酯发泡保温50mm，外缠锡箔带。
(3)电锅炉
ISOkw常压自动热水电锅炉2台(一备一用)，制作地基(放置在室内地面已经硬 化，如符合安装条件可以不做地基)、安装固定、线路连线(包括材料)、锅炉运行必备附件 (如电磁阀显示仪等)的安装。
(4)管道、泵、烟筒、配电柜
系统所有管道连接、阀门、循环泵、烟筒不锈钢换热器制作及安装，对烟筒进行改 造，蓄热水箱到脱脂槽、酸洗槽、磷化槽管道采用DN65徐州管环镀锌钢管，其余采用DN50徐 州管环镀锌钢管，阀门采用热水电磁阀，控制线采用pvc穿管布线。
配电柜制作、安装、固定、调试，电气件均采用正泰品牌。各槽内、蓄热水箱上、太阳 能、烟筒加热器回水管等安装温度PtlOO热电偶传感器。面板上安装6块数字显示调节仪(上海高桥仪表厂XMT-122F型)。具有自动调节各槽内液体温度，当蓄热水箱内水温低于 槽内温度工艺要求温度时，自动转换为电锅炉直接给各槽加热，系统内缺水后自动补水。
配电柜实现功能夜间用电锅炉对蓄热水箱内水进行循环加热，电磁阀A、Al关 闭，a、开启，水箱内水温到达设定值时泵M4循环自动停止循环；用时间继电器控制循环泵 M2再凌晨5点左右开启，将各槽内水温加热到设定值；白天烘干房燃油燃烧器开启后，泵M3 同时启动；当阴雨天或工件磷化较多蓄热水箱内水温到不得槽内温度要求时，电磁阀A、Al 开启，a、关闭，并手动将a' a"关闭切换到用电锅炉直接对各槽进行换热。
与水箱连接的进出水管贯穿箱体，箱内管道上钻孔便于均勻进水。加热后的水进 入水箱的位置在箱体的中部，回水口留在距离底部200mm处，太阳能回水管深入到水箱底 部。
烟筒用多根DN20不锈钢管制作换热器，安装在室内，管道架空保温。
所有阀门(均采用法兰连接)、电磁阀安装在水箱东面。去槽内管道进入车间后分 支到磷化槽的支管架空，并利用原有的一根DN80蒸汽管道作为供水管。
将水箱放置位置南墙供暖管道改为架空，避免与水箱干涉。
(5)槽内换热器
脱脂槽、磷化槽内用DN40不锈钢管(壁厚3mm)焊接S型连接管，竖管间距300mm， 酸洗槽内固定12组耐酸塑料换热器，并与主管道连接，槽边沿采用DN50不锈钢供水管18 米。
所述的蓄热水加热系统的加热方式在夜间用谷电锅炉对蓄热水箱水进行加热； 在白天若晴天用真空管太阳能热水器或烘干房废气余热对蓄热水箱水加热，若阴天用谷电 锅炉或烘干房废气余热对蓄热水箱水进行加热。
优选在夜间23点到次日6点为谷电时段用谷电锅炉对蓄热水箱水进行加热，电费 最低。与6吨锅炉蒸汽加热成本的比较
(一)、概述
制件车间小件前处理脱脂槽、酸洗槽、磷化槽需要加热，采用用6吨卧式锅炉对前 处理各槽进行加热，2005年锅炉运行费用人工费9. 8万元、煤炭费45万元、电费12. 2万 元、维修费2万元、年检费0. 25万元，合计69. 25万元，加上远距离输送时的热量损失，较为 浪费。根据工业用电不同时段电价不同的情况，将加热方式改为蓄热锅炉+太阳能+燃油 烘干房废气加热。
(二)、工作要求
脱脂槽水温要求不低于15°C ( 一般冬季需要断续加热)，酸洗槽要求工作温度为 500C _60°C，磷化槽要求工作温度为35°C -45°C。利用晚上23点到次日早7:00间谷电(电 价0.32元)用蓄热锅炉对蓄热水箱(80立方)内水加热到90°C-100°C。早8点到11点、 下午2点到下午7点，锅炉停止工作，利用蓄热水箱内水通过每个槽内6组换热器将槽内水 换热，每天需要对20篓(1000X2000X1500)工件进行酸洗、磷化。
冬季11-3月份大约每小时能使槽内的水下降5-10°C左右，那么脱脂槽、酸洗槽、 磷化槽，每天需要补充768万千卡热量。蓄热水箱内储存热量为544万千卡，加上废气热量 23. 6844万千卡，太阳能晴天能产90度热水10吨，产生热量90万千卡。每晚各槽若加装保 温设施，槽内温度下降5-10°C，蓄热锅炉每晚使蓄热水箱内的水从50°C左右加热到95°C。也就是用465kw锅炉加热8小时能使80立方水温度升高40°C。那么每天需要费用1190 元。电加热蓄热锅炉可选择功率为180kw。
3月15日-11月15日燃煤锅炉只对小件前处理供气，5_9月份基本上每天只需 上午送气对酸洗、磷化槽加热。下午不用启动燃煤锅炉，那么改用蓄热锅炉，完全可以满足 生产需要。白天两槽按下降5-10度、晚上下降5度计算(各槽做好保温)，那么每天需要用 电700度(夏季80立方热水加热到95°C，大约可用3-4天)，每天需要200-300元电费。
加装太阳能系统后，在晴天可以对蓄水槽内的水加热，33台LPC47-1550型力诺真 空管(共1650支)联接式太阳能集热单元，费用约16万元，冬季每天可产出50°C-9(TC热 水10吨左右；另外，小件燃油烘干房，每天燃油量为300升，可利用排出的烟气对蓄热槽加 热(只要磷化工件就需要开燃油烘干房)，可利用的热量为23. 6844万千卡，可使44立方水 升高5度。下午4点后也可切换到烟气对各槽直接循环加热。
综合成本比较
权利要求
1.一种蓄热水加热系统，包括蓄热水箱，其特征是，蓄热水箱通过三组加热循环管分别 与真空管太阳能热水器、谷电锅炉、烘干房废气余热烟气换热器排放管相连，所述的各组加 热循环管上设循环泵，循环泵连有控制其运行的控制器。
2.按照权利要求1所述的蓄热水加热系统，其特征是，所述的控制器连有温度传感器， 温度传感器设在各组循环管内。
3.按照权利要求1所述的蓄热水加热系统，其特征是，所述的控制器包括真空管太阳 能热水器控制模块、谷电锅炉控制模块、烘干房废气余热烟气换热器排放管控制模块，三组 循环泵控制模块及与循环泵控制模块相连的温度比较模块。
4.按照权利要求1所述的蓄热水加热系统，其特征是，所述的加热循环管伸入蓄热水 箱的部分的管壁上设有多个圆孔。
5.按照权利要求1所述的蓄热水加热系统，其特征是，所述的蓄热水箱连着工件处理 槽，工件处理槽包括脱脂槽、磷化槽、酸洗槽。
6.权利要求1所述的蓄热水加热系统的加热方式，其特征是，在夜间用谷电锅炉对蓄 热水箱水进行加热；在白天若晴天用真空管太阳能热水器或烘干房废气余热烟气换热器 对蓄热水箱水加热，若阴天用谷电锅炉或烘干房废气余热烟气换热器对蓄热水箱水进行加 热。
全文摘要
本发明公开了一种蓄热水加热系统及加热方式，在夜间用谷电锅炉对蓄热水箱水进行加热；在白天若晴天用真空管太阳能热水器或烘干房废气余热对蓄热水箱水加热，若阴天用谷电锅炉或烘干房废气余热对蓄热水箱水进行加热。本发明充分利用了廉价的能源，不同时段对蓄热水进行加热，可控性能高，设备简单，也可利用电热水锅炉单独调换到小循环直接用锅炉对换热器加热，实现更经济、更快速的加热工件。实用范围广泛，适合铸造业、制造业、加工业、电镀、医药、热处理等大小型企业，也适合中小型供暖使用。
文档编号F24J2/40GK102042669SQ20101058580
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者刁国栋, 刘存岭 申请人:中通客车控股股份有限公司