車載型儲熱供熱裝置及其工作方法與流程

本發明涉及儲熱供熱研究領域，特別涉及一種車載型儲熱供熱裝置及其工作方法。

背景技術：

目前供熱方式主要可以分為大型集中式熱網供熱和小型分散式獨立供熱。但是這兩種供熱方式分別存在不足，例如由于城鎮結構復雜，集中式供熱管網建設和改造在某些地區存在困難，而小型區域鍋爐房數量較多，改造規模較大，部分采用天然氣、電力等能源進行供熱的用戶產生了較高的費用，降低了供熱系統的經濟性。另一方面，工業企業每年產生余熱、廢熱占其能源總消耗的比例較高，而回收利用的余熱資源特別是150℃以下的中低溫余熱資源較少，造成了熱能的極大浪費。

針對上述問題，國內外已開始對移動儲熱供熱領域進行研究和開發，但由于處于初步階段，尚需要克服以下問題：現有的儲熱設備均為一體化設計，必須充熱達到一定程度以及放熱到一定程度，才能執行下一個循環，充放熱時間長，且單位體積儲能量低，部分儲能材料的安全性能低，另外，報廢后需整體報廢，體積大處理困難，對環境的污染也較大等。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種車載型儲熱供熱裝置，該裝置利用工業廢熱來實現遠距離供熱，包括若干個獨立控制的儲熱單元模塊，為單元組合式車載儲熱/供熱系統，可解決無供熱網路區域的部分用戶的供熱問題，具有結構簡單、供熱效率高、工作靈活、組裝方便的優點。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述車載型儲熱供熱裝置的工作方法，該方法可以控制每個儲熱單元模塊獨立進行充熱和放熱，可提高工作效率，延長使用壽命，更滿足實際應用需求。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：車載型儲熱供熱裝置，包括充熱換熱裝置、熱運輸裝置和放熱換熱裝置，充熱換熱裝置設置在工業熱源處，放熱換熱裝置設置在熱需求用戶處；熱運輸裝置包括運輸車，設置在運輸車上的保溫箱體、控制器，以及設置在保溫箱體內部的儲熱單元模塊、導熱管路和泵送系統，所述儲熱單元模塊有多個，每個儲熱單元模塊分別與導熱管路的一個分支相連，在該分支上設有導通閥門，每個導通閥門以及泵送系統分別與控制器連接；在進行充熱時，導熱管路與充熱換熱裝置中的工廠余熱輸送管路相連，在進行放熱時，導熱管路與放熱換熱裝置中的用戶側輸送管路相連。本發明通過將儲熱單元進行模塊化，可根據用戶供熱需求，合理進行儲熱、放熱，提高工作效率，延長使用壽命。

優選的，所述每個儲熱單元模塊內均設有溫控裝置和壓力監控裝置，溫控裝置和壓力監控裝置分別與控制器相連。從而可以對每一個儲熱單元模塊進行溫度和壓力監測，保障系統的工作穩定。

優選的，所述保溫箱體包括柜體和巖棉層，所述巖棉層包裹在柜體的表面。從而實現保溫。

優選的，所述保溫箱體至少一個側面可翻轉打開。從而便于安裝、拆卸內部的各個裝置。

優選的，導熱管路包括一主管路和若干個分支管路，每個儲熱單元模塊分別與導熱管路的一個分支管路相連，分支管路分為兩段，一段為直管段，與主管路連接，另一段為蛇形段，封裝在儲熱單元模塊內部，所述導通閥門設置在直管段上。通過設置如上的導熱管路，可以在實現分別獨立控制的基礎上，進一步提高換熱效率。

優選的，每個儲熱單元模塊均包括儲熱保溫箱體和儲熱材料，儲熱材料采用相變儲熱材料。采用這類材料可以在實現恒定高溫度供熱的同時減少模塊的體積。

優選的，所述相變儲熱材料采用有機相變儲熱材料、或者無機相變儲熱材料，或者添加有導熱金屬的相變儲熱材料。從而增加裝置的導熱性以及儲熱蓄熱能力。

更進一步的，所述相變儲熱材料采用赤藻糖醇。該材料的儲熱量高于一般相變材料。

更進一步的，不同儲熱單元模塊中采用的儲熱材料不同。用戶可以根據熱源溫度、需求方溫度條件、儲熱材料的成本等選擇儲熱材料，從而可以更匹配其供熱需求。

優選的，所述儲熱單元模塊在保溫箱體內等間距排列。從而便于維護更換單個模塊，且便于導熱管路的布置。

優選的，分支管路中的蛇形段、儲熱保溫箱體和儲熱材料采用下述任意一種封裝模式封裝在儲熱單元模塊內部：鋼球封裝、有機材料封裝、棒式封裝、片式封裝。從而增加熱交換表面積，減少傳熱熱阻，提高儲熱放熱效率。

優選的，所述用戶側輸送管路、工廠余熱輸送管路中的傳熱介質為導熱油或者水。

優選的，所述泵送系統采用變頻調節泵。從而可以控制管路中傳熱介質的流速，進而控制傳遞的熱量。

一種基于上述車載型儲熱供熱裝置的工作方法，包括步驟：

(1)充熱階段：在進行充熱時，先通過控制器選擇待導通的導通閥門，然后將導熱管路與充熱換熱裝置中的工廠余熱輸送管路相連，開啟泵送系統，工廠余熱輸送管路中的傳熱介質將工業熱源的熱量傳遞到相應的儲熱單元模塊，儲熱單元模塊中的相變儲熱材料儲熱；

在充熱過程中，實時監測每一個待充熱的儲熱單元模塊的溫度，一旦溫度達到該儲熱單元模塊對應的預設高值，則發送信號到控制器，控制器控制該儲熱單元模塊對應的導通閥門關閉，其余儲熱單元模塊繼續充熱；

重復上述步驟，直至所有待充熱的儲熱單元模塊對應的導通閥門均關閉，結束充熱；

(2)放熱階段：在要進行放熱時，根據用戶供熱需求，先通過控制器選擇待導通的導通閥門，然后將導熱管路與放熱換熱裝置中的用戶側輸送管路相連，開啟泵送系統，用戶側輸送管路中的傳熱介質將儲熱單元模塊的熱量傳遞到用戶側蓄熱裝置中；

在放熱過程中，實時監測每一個待放熱的儲熱單元模塊的溫度，一旦溫度達到該儲熱單元模塊對應的預設低值，則發送信號到控制器，控制器控制該儲熱單元模塊對應的導通閥門關閉，其余儲熱單元模塊繼續放熱；

重復上述步驟，直至所有待放熱的儲熱單元模塊對應的導通閥門均關閉，則結束放熱。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本發明提供一種能夠用于工業廢熱利用的車載型儲熱供熱裝置，該裝置包括多個儲熱單元模塊，各個儲熱單元模塊在充放熱時可單獨控制，具有靈活、高效的優點，適用于大部分工業企業如電廠、水泥廠、鋼廠等廢氣和余熱、廢熱資源的回收利用，從而提供到城鎮無供熱網絡地區的公共場所、小型社區和某些野外作業，滿足其用熱需要。

2、本發明中儲熱單元模塊分別獨立，其內部的儲熱材料可根據熱源溫度及需求方溫度條件等進行自主選擇，滿足不同客戶群的需求。

3、本發明中儲熱單元模塊彼此獨立，便于組裝，可便于進行規模化、模塊化生產。

4、本發明中采用高效的相變儲熱材料，可提高單次運輸熱量能力，同時增加了換熱效率從而提高整個系統的供熱效率。

附圖說明

圖1是本實施例裝置的回收工業廢熱的原理圖。

圖2是本實施例裝置中熱運輸裝置的結構示意圖。

圖3是本實施例中儲熱單元模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

參見圖1，本實施例車載型儲熱供熱裝置，包括充熱換熱裝置4、熱運輸裝置3和放熱換熱裝置5，充熱換熱裝置4設置在工業熱源1處，放熱換熱裝置5設置在熱需求用戶2處。工業熱源主要包括能耗較高的企業，比如鋼鐵行業、水泥行業、金屬加工行業，化工行業等。工業熱源1處的余熱通過工廠余熱輸送管路中的傳熱介質(水或導熱油)傳遞到熱運輸裝置3，然后熱運輸裝置3行駛到熱需求用戶2處，用戶側輸送管路中的傳熱介質將熱運輸裝置3的熱量傳遞到用戶側蓄熱裝置中。

參見圖2，本實施例中熱運輸裝置包括運輸車301，設置在運輸車301上的保溫箱體304、控制器，以及設置在保溫箱體304內部的儲熱單元模塊302、導熱管路303和泵送系統。儲熱單元模塊302有多個，并列兩排等距排列。導熱管路303包括一主管路和若干個分支管路，每個儲熱單元模塊分別與一個分支管路相連，分支管路分為兩段，一段為直管段，與主管路連接，另一段為蛇形段，封裝在儲熱單元模塊內部，在直管段上設置有導通閥門。每個導通閥門以及泵送系統分別與控制器連接。在進行充熱時，導熱管路與充熱換熱裝置中的工廠余熱輸送管路相連，在進行放熱時，導熱管路與放熱換熱裝置中的用戶側輸送管路相連。

同時，所述每個儲熱單元模塊內還設有溫控裝置和壓力監控裝置，溫控裝置、壓力監控裝置分別與控制器相連。從而可以對每一個儲熱單元模塊進行溫度和壓力的監測，保障系統的工作穩定。

另外，本實施例中為了實現保溫，保溫箱體在其柜體外側還包裹有巖棉層。為了方便安裝拆卸，保溫箱體至少一個側面可翻轉打開。

參見圖3，本實施例中，每個儲熱單元模塊均包括儲熱保溫箱體和儲熱材料，儲熱保溫箱體可以采用如上所述的保溫箱體，也可以采用現有技術中已有的其他保溫箱體，這里不再贅述。分支管路中的蛇形段、儲熱保溫箱體和儲熱材料采用鋼球封裝、有機材料封裝、棒式封裝、片式封裝等方式封裝在儲熱單元模塊內部。

為提高儲熱密度，本實施例儲熱介質采用相變儲熱材料。通過固—液可逆轉變過程來吸熱和放熱，所吸收和放出的熱量稱為潛熱。相變儲熱材料的儲熱能力通常為水的2～3倍，同時在潛熱釋放過程中，溫度變化較小，可以在技術上實現恒定溫度供熱。同時，因為相變材料的儲熱密度大，可減少蓄熱裝置的體積，在同樣負載的情況下，可儲存更多熱能，使系統的經濟性得到較大提高。同時，相變儲熱材料可以根據熱源溫度及需求方溫度條件，選取不同儲熱材料。例如有機相變儲熱材料、無機相變儲熱材料、添加有導熱金屬的相變儲熱材料等。本實施例中的相變儲熱材料采用赤藻糖醇。

另外，基于實際熱源溫度、用戶需要的溫度條件、儲熱材料的成本等，可以將儲熱單元模塊中的儲熱材料設置為不同種類。從而增加裝置使用的靈活性。

本實施例中，所述泵送系統采用變頻調節泵，從而可以自主調節控制管路中傳熱介質的流速，進而控制傳遞的熱量。

一種基于上述車載型儲熱供熱裝置的工作方法，包括步驟：

(1)充熱階段：在進行充熱時，先通過控制器選擇待導通的導通閥門，然后將導熱管路與充熱換熱裝置中的工廠余熱輸送管路相連，開啟泵送系統，工廠余熱輸送管路中的傳熱介質將工業熱源的熱量傳遞到相應的儲熱單元模塊，儲熱單元模塊中的相變儲熱材料儲熱；

在充熱過程中，實時監測每一個待充熱的儲熱單元模塊的溫度，一旦溫度達到該儲熱單元模塊對應的預設高值，則發送信號到控制器，控制器控制該儲熱單元模塊對應的導通閥門關閉，其余儲熱單元模塊繼續充熱；

重復上述步驟，直至所有待充熱的儲熱單元模塊對應的導通閥門均關閉，結束充熱；

(2)放熱階段：在要進行放熱時，根據用戶供熱需求，先通過控制器選擇待導通的導通閥門，然后將導熱管路與放熱換熱裝置中的用戶側輸送管路相連，開啟泵送系統，用戶側輸送管路中的傳熱介質將儲熱單元模塊的熱量傳遞到用戶側蓄熱裝置中；

在放熱過程中，實時監測每一個待放熱的儲熱單元模塊的溫度，一旦溫度達到該儲熱單元模塊對應的預設低值，則發送信號到控制器，控制器控制該儲熱單元模塊對應的導通閥門關閉，其余儲熱單元模塊繼續放熱；

重復上述步驟，直至所有待放熱的儲熱單元模塊對應的導通閥門均關閉，則結束放熱。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。