雙通道換熱管式移動供熱車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有雙通道換熱管的移動供熱車。
【背景技術】
[0002]隨著工業的發展和人民生活水平的提高，能源的需求量日益增加，化石能源高速消耗及環境污染等相關問題日益突出，可再生能源技術的工業開發與利用得到了蓬勃發展，近些年我國太陽能熱發電等可再生能源工業技術應用步伐明顯加快，為我們提供了更具前景的無限清潔電力和熱資源。與此同時，我國工業面臨著能源利用率低，余熱回收技術落后，余熱資源產出與利用間存在時間和地域性的不匹配問題。大量工業余熱未能被有效利用而散失在大氣中，而在許多供熱管網觸及不到的區域，用戶自備小型燃煤、燃油、燃氣和電鍋爐供熱，其效率低下，污染嚴重，成本高昂。如果將工業余熱或可再生能源產生的熱量以一種經濟、靈活的形式收集儲存并供給小型鍋爐用戶，不僅能提高能源的綜合利用效率，降低用戶成本，而且能有效減少有害氣體排放，利國利民。
[0003]針對上述問題，移動供熱技術在近幾年興起發展。移動供熱技術就是利用具有儲熱裝置的車輛將工業余熱回收并運輸一定距離至熱用戶處使用，這摒棄了依靠管道輸送熱量的模式，能經濟、靈活地將位置分散、時間不連續、不穩定的液態、氣態等形式的余熱收集、儲存并以配送的形式將熱量供給分散的用戶，是余熱回收和熱量輸送技術的一次重大突破，能夠大幅度提高能源利用率，為傳統工業和太陽能等可再生能源余熱的有效利用提供了堅實的基礎。
[0004]目前已有一些基于相變儲熱技術進行移動供熱的設備或裝置，如中國專利CN1854614A公開的《移動式供熱站》、CN 102322760 A公開的《智能化車載移動式相變蓄熱供熱系統》、CN 101968240 A公開的《一種利用相變蓄熱球的移動供熱裝置與方法》、CN102910104 A公開的《一種復合式相變儲能移動供熱車》等，但現有的這些設備或裝置存在一些明顯的技術缺陷和不足，具體包括:(I)設備或裝置中常規的換熱結構決定了其可利用的換熱流體種類單一，應用范圍小；(2)不具備自動監控系統或不完善，對多種熱力參數的換熱流體自動適應、調控能力差，在熱源或用戶端需要額外配備換熱器、離心泵等設備來增加換熱流體的穩定性和可用性；(3)設備或裝置的換熱結構缺陷導致充、放熱過程中存在二次甚至三次換熱，換熱效率低下；(4)設備或裝置內部相變儲熱材料的封裝結構較復雜，導熱系數低，制造成本較高；(5)設備或裝置內部相變儲熱材料的體積占比有限，使其儲熱密度較低；(6)設備或裝置無抗震結構和便于維護的結構設置，長期移動使用過程中容易導致換熱管路損壞，維護困難。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有移動供熱裝置存在的不足，提出一種雙通道換熱管式移動供熱車。
[0006]本發明技術方案是:
[0007]雙通道換熱管式移動供熱車包括承載汽車、儲熱裝置、外部管路及設備，以及自動監控系統。所述的承載汽車包括保溫車廂和牽引車，所述的保溫車廂與牽引車通過連接件固定在一起。所述的儲熱裝置、外部管路及設備和自動監控系統置于承載汽車的保溫車廂內，所述的外部管路及設備、自動監控系統位于儲熱裝置外部，所述外部管路及設備外部包裹有保溫材料。
[0008]所述保溫車廂內壁貼有保溫層，該保溫層包裹于保溫車廂內的儲熱裝置箱體外壁。
[0009]所述的儲熱裝置包括儲熱裝置箱體、雙通道換熱管和相變儲熱材料。所述雙通道換熱管置于儲熱裝置箱體內；所述相變儲熱材料位于儲熱裝置箱體與雙通道換熱管之間的內部空間，浸沒雙通道換熱管。儲熱裝置箱體內留有一定的空間余量，以應對相變儲熱材料6相變過程中的體積變化。
[0010]所述儲熱裝置箱體采用高強度耐熱不銹鋼制成。箱體頂蓋與箱體用螺栓緊固連接，且箱體頂蓋與箱體間夾有耐熱橡膠密封墊，起到密封和緩沖震動的作用。保溫車廂的頂蓋可開啟取出廂內儲熱裝置內部的雙通道換熱管，便于檢修維護。
[0011]所述雙通道換熱管由上下兩根平行布置的金屬管組成，兩根金屬管之間的間距很小。金屬管外壁均布有圓形翅片，金屬管內插入不銹鋼繞花絲，形成復合強化換熱結構。所述的雙通道換熱管呈連續U形水平排列，并沿豎直方向排列多層，組成換熱管組。換熱管組通過換熱管支架卡入儲熱裝置箱體內壁的卡槽中固定，換熱管支架上焊接有斜梁，增加換熱管支架的結構強度。每層雙通道換熱管中兩根金屬管的首尾兩端分別與四根獨立的聯管相連通，由四根聯管引出換熱管組的兩個進口和兩個出口，分別與儲熱裝置外部的兩個進口管和兩個出口管通過金屬軟管法蘭連接，連接位置靠近儲熱裝置箱體頂蓋，避免管路剛性連接引起震動疲勞損壞和便于拆卸維護換熱管組。換熱管支架底部鋪設耐熱橡膠緩沖墊。
[0012]所述耐熱橡膠緩沖墊和耐熱橡膠密封墊均采用硼硅橡膠制成，能夠在400°C下長期工作。
[0013]所述的相變儲熱材料選用四元鹽與石墨納米顆粒的混合材料組成，其導熱系數為0.8?1.5ff/ (m.k)，相變溫度約為150°C，潛熱為320?380kJ/kg。
[0014]所述的外部管路及設備包括儲熱裝置外部管路和管路上設置的電動截止閥、電動調節閥、電動減壓閥、壓力安全閥、排出管、離心泵，以及混水箱等。
[0015]所述儲熱裝置外部管路是與所述換熱管組連接的兩根進口管和兩根出口管。兩根進口管和兩根出口管位于儲熱裝置箱體外部。第一進口管和第二進口管均分成三個平行布置的支路，第一進口管和第二進口管的第一支路上均串聯一臺離心泵和一個電動截止閥，第一進口管和第二進口管的第二支路上均串聯一個電動截止閥，第一進口管和第二進口管的第三支路上均裝有一臺電動減壓閥。第一進口管的三個支路匯集后的管末端為第一進口管接口，第二進口管的三個支路匯集后的管末端為第二進口管接口。第一出口管上安裝有一個電動截止閥，第一出口管末端為第一出口管接口 ；第二出口管上安裝有一個電動調節閥，并串聯一個混水箱，混水箱與第二進口管通過一根旁支管連接，旁支管上安裝有電動調節閥；第二出口管末端為第二出口管接口。所述第一進口管接口、第二進口管接口、第一出口管接口和第二出口管接口與余熱源或用戶的熱力系統管道對接，進行充、放熱。
[0016]所述的壓力安全閥位于儲熱裝置外部，與儲熱裝置連接。當儲熱裝置內部壓力超過允許值時，壓力安全閥開啟，通過排氣口泄壓。與儲熱裝置箱體底部開口連接的排出管配有大口徑手動閥門，用于排出儲熱裝置內的液態相變儲熱材料。
[0017]所述的自動監控系統包括參數監測模塊和自動控制器。第一參數監測模塊包含壓力傳感器、流量傳感器和溫度傳感器，位于第一進口管接口處；第二參數監測模塊包含壓力傳感器、流量傳感器和溫度傳感器，位于第二進口管接口處；第三參數監測模包含壓力傳感器和溫度傳感器，位于第一出口管接口處；第四參數監測模包含壓力傳感器和溫度傳感器，位于第二出口管接口處；第五參數監測模塊和第六參數監測模塊僅包含溫度傳感器，第五參數監測模塊固定在儲熱裝置箱體內壁，埋藏在相變儲熱材料中，第六參數監測模塊安裝在混水箱中。自動控制器與上述參數監控模塊以及電動截止閥、電動調節閥、電動減壓閥、離心泵通過信號線連接。自動控制器根據參數監測模塊提供的換熱流體溫度、壓力、流量參數和相變儲熱材料的溫度，在儲熱裝置的充/放熱過程中自動控制上述電動截止閥、電動調節閥、電動減壓閥、離心泵等設備的動作，確保供熱車安全、高效地運行。
[0018]本發明具有以下技術效果:
[0019]本發明所述的雙通道換熱管供熱車有兩套獨立的換熱管路，能夠利用兩種換熱流體分別或同時充、放熱。通過專門設計的管路和自動控制系統，使供熱車與余熱源、熱用戶之間可以直接對接，具備適應多種熱力參數換熱流體的能力，熱源或用戶端無需額外配備換熱器等設備，特別適合與太陽能熱發電或火力發電站的熱力系統對接，直接利用其系統中富余的導熱油或蒸汽作為充熱流體介質，僅需要一次換熱便能實現余熱的儲存或釋放，換熱效率高，可為用戶提供不同溫度、壓力的熱水