目前市面上主流应用的固体蓄热电锅炉,在充分利用低谷电量、节约运行费用方面发挥了非常重要的作用,但是其依然存在着运行费用高、占用空间大的缺点,存在一定的改造和提升空间。本文旨在研究设计一种直流式固体蓄热电锅炉,该锅炉具有与常规固体蓄热电锅炉不同的换热机理,摒弃了常规固体蓄热电锅炉的蓄热体-风机-外置式换热器的热量传输结构,提出了蓄热体-内置式换热管道的直流式结构。常规固体蓄热电锅炉在放热时,首先通过风机带动空气流动,将蓄热体的热量传递给空气,再由空气在外置气/水换热器中将热量传递给的水循环系统。而本课题所研究设计的锅炉,在炉膛内的结构设计为将受热面置于蓄热体内(受热面与蓄热体之间隔有空气层),通过直接换热的方式将蓄热体的热量传递给水循环系统。利用此种方式,可使锅炉的结构更加紧凑,节省占用空间,并且可以节约约2/3的运行费用。本文首先设计了锅炉的组成结构,然后详细介绍了炉膛内的换热结构和换热机理,并在此基础上针对炉膛结构进行了热力计算,热力计算的任务是根据锅炉的额定供热参数计算出受热面的布置参数,使得锅炉的供水温度与设计参数相一致。热力计算采用“供需平衡”的原则,令每排受热面与蓄热体之间的换热量等于其所承担的锅炉热功率,从而通过合理的换热计算式,得到炉膛中受热面的并联管道数与受热面的受热部分长度的关系,根据锅炉房的空间大小,在此关系曲线上选取合理的布置尺寸。另外作为安全备份措施,在锅炉出水管顶部上设置了大气连通管,当锅炉中发生汽化时,气体可以通过大气连通管及时排除,保证锅炉的安全运行。为保障锅炉水循环正常运行,本文对锅炉的循环回路进行了合理设计,进出水管与集箱、集箱与受热面的连接都采用了U型连接方式,由此可缓解因“集箱效应”带来的并联管路流量分配不均的问题;锅炉采用强制循环,通过对锅炉进行水动力计算,得到炉膛内最不利环路的循环压降,以此作为选择锅炉循环水泵扬程的依据,给锅炉水循环提供充足的动力,可以有效避免锅炉出现循环停滞、倒流等现象,保障锅炉水循环的正常运行。最后,本文搭建了一个5k W的实验锅炉,将其接入系统中验证其性能,通过对锅炉运行工况进行观察分析,并记录不同工况下的运行数据,最终完成了对锅炉多个性能参数的评估。通过观察锅炉运行工况发现,锅炉可达到设计出口温度,并能保持稳定供热,当出口温度超过95℃时会发生局部汽化现象,应在设计时降低锅炉的设计出口水温;通过计算锅炉的性能参数发现,锅炉的热效率为95%,升温速率约为2℃/min,锅炉的释蓄热量比为70%,锅炉外表面温度与环境温度的差值为9.4℃,实验结果说明锅炉的热效率高,升温速率快,释蓄热量比良好,保温效果良好,锅炉的运行具有可靠性,具有推广应用的潜力。