CN106767083A - 车载型储热供热装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载型储热供热装置及其工作方法，装置包括充热换热装置、热运输装置和放热换热装置，充热换热装置设置在工业热源处，放热换热装置设置在热需求用户处；热运输装置包括运输车、保温箱体、控制器、储热单元模块、导热管路和泵送***，储热单元模块有多个，每个储热单元模块分别与导热管路的一个分支相连，在该分支上设有导通阀门，每个导通阀门以及泵送***分别与控制器连接；在进行充热时，导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，在进行放热时，导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连。本发明通过将储热单元进行模块化，可根据用户供热需求，合理进行储热、放热，提高工作效率，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及储热供热研究领域，特别涉及一种车载型储热供热装置及其工作方法。
背景技术
目前供热方式主要可以分为大型集中式热网供热和小型分散式独立供热。但是这两种供热方式分别存在不足，例如由于城镇结构复杂，集中式供热管网建设和改造在某些地区存在困难，而小型区域锅炉房数量较多，改造规模较大，部分采用天然气、电力等能源进行供热的用户产生了较高的费用，降低了供热***的经济性。另一方面，工业企业每年产生余热、废热占其能源总消耗的比例较高，而回收利用的余热资源特别是150℃以下的中低温余热资源较少，造成了热能的极大浪费。
针对上述问题，国内外已开始对移动储热供热领域进行研究和开发，但由于处于初步阶段，尚需要克服以下问题：现有的储热设备均为一体化设计，必须充热达到一定程度以及放热到一定程度，才能执行下一个循环，充放热时间长，且单位体积储能量低，部分储能材料的安全性能低，另外，报废后需整体报废，体积大处理困难，对环境的污染也较大等。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种车载型储热供热装置，该装置利用工业废热来实现远距离供热，包括若干个独立控制的储热单元模块，为单元组合式车载储热/供热***，可解决无供热网路区域的部分用户的供热问题，具有结构简单、供热效率高、工作灵活、组装方便的优点。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述车载型储热供热装置的工作方法，该方法可以控制每个储热单元模块独立进行充热和放热，可提高工作效率，延长使用寿命，更满足实际应用需求。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：车载型储热供热装置，包括充热换热装置、热运输装置和放热换热装置，充热换热装置设置在工业热源处，放热换热装置设置在热需求用户处；热运输装置包括运输车，设置在运输车上的保温箱体、控制器，以及设置在保温箱体内部的储热单元模块、导热管路和泵送***，所述储热单元模块有多个，每个储热单元模块分别与导热管路的一个分支相连，在该分支上设有导通阀门，每个导通阀门以及泵送***分别与控制器连接；在进行充热时，导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，在进行放热时，导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连。本发明通过将储热单元进行模块化，可根据用户供热需求，合理进行储热、放热，提高工作效率，延长使用寿命。
优选的，所述每个储热单元模块内均设有温控装置和压力监控装置，温控装置和压力监控装置分别与控制器相连。从而可以对每一个储热单元模块进行温度和压力监测，保障***的工作稳定。
优选的，所述保温箱体包括柜体和岩棉层，所述岩棉层包裹在柜体的表面。从而实现保温。
优选的，所述保温箱体至少一个侧面可翻转打开。从而便于安装、拆卸内部的各个装置。
优选的，导热管路包括一主管路和若干个分支管路，每个储热单元模块分别与导热管路的一个分支管路相连，分支管路分为两段，一段为直管段，与主管路连接，另一段为蛇形段，封装在储热单元模块内部，所述导通阀门设置在直管段上。通过设置如上的导热管路，可以在实现分别独立控制的基础上，进一步提高换热效率。
优选的，每个储热单元模块均包括储热保温箱体和储热材料，储热材料采用相变储热材料。采用这类材料可以在实现恒定高温度供热的同时减少模块的体积。
优选的，所述相变储热材料采用有机相变储热材料、或者无机相变储热材料，或者添加有导热金属的相变储热材料。从而增加装置的导热性以及储热蓄热能力。
更进一步的，所述相变储热材料采用赤藻糖醇。该材料的储热量高于一般相变材料。
更进一步的，不同储热单元模块中采用的储热材料不同。用户可以根据热源温度、需求方温度条件、储热材料的成本等选择储热材料，从而可以更匹配其供热需求。
优选的，所述储热单元模块在保温箱体内等间距排列。从而便于维护更换单个模块，且便于导热管路的布置。
优选的，分支管路中的蛇形段、储热保温箱体和储热材料采用下述任意一种封装模式封装在储热单元模块内部：钢球封装、有机材料封装、棒式封装、片式封装。从而增加热交换表面积，减少传热热阻，提高储热放热效率。
优选的，所述用户侧输送管路、工厂余热输送管路中的传热介质为导热油或者水。
优选的，所述泵送***采用变频调节泵。从而可以控制管路中传热介质的流速，进而控制传递的热量。
一种基于上述车载型储热供热装置的工作方法，包括步骤：
(1)充热阶段：在进行充热时，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，开启泵送***，工厂余热输送管路中的传热介质将工业热源的热量传递到相应的储热单元模块，储热单元模块中的相变储热材料储热；
在充热过程中，实时监测每一个待充热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设高值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续充热；
重复上述步骤，直至所有待充热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，结束充热；
(2)放热阶段：在要进行放热时，根据用户供热需求，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连，开启泵送***，用户侧输送管路中的传热介质将储热单元模块的热量传递到用户侧蓄热装置中；
在放热过程中，实时监测每一个待放热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设低值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续放热；
重复上述步骤，直至所有待放热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，则结束放热。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明提供一种能够用于工业废热利用的车载型储热供热装置，该装置包括多个储热单元模块，各个储热单元模块在充放热时可单独控制，具有灵活、高效的优点，适用于大部分工业企业如电厂、水泥厂、钢厂等废气和余热、废热资源的回收利用，从而提供到城镇无供热网络地区的公共场所、小型社区和某些野外作业，满足其用热需要。
2、本发明中储热单元模块分别独立，其内部的储热材料可根据热源温度及需求方温度条件等进行自主选择，满足不同客户群的需求。
3、本发明中储热单元模块彼此独立，便于组装，可便于进行规模化、模块化生产。
4、本发明中采用高效的相变储热材料，可提高单次运输热量能力，同时增加了换热效率从而提高整个***的供热效率。
附图说明
图1是本实施例装置的回收工业废热的原理图。
图2是本实施例装置中热运输装置的结构示意图。
图3是本实施例中储热单元模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
参见图1，本实施例车载型储热供热装置，包括充热换热装置4、热运输装置3和放热换热装置5，充热换热装置4设置在工业热源1处，放热换热装置5设置在热需求用户2处。工业热源主要包括能耗较高的企业，比如钢铁行业、水泥行业、金属加工行业，化工行业等。工业热源1处的余热通过工厂余热输送管路中的传热介质(水或导热油)传递到热运输装置3，然后热运输装置3行驶到热需求用户2处，用户侧输送管路中的传热介质将热运输装置3的热量传递到用户侧蓄热装置中。
参见图2，本实施例中热运输装置包括运输车301，设置在运输车301上的保温箱体304、控制器，以及设置在保温箱体304内部的储热单元模块302、导热管路303和泵送***。储热单元模块302有多个，并列两排等距排列。导热管路303包括一主管路和若干个分支管路，每个储热单元模块分别与一个分支管路相连，分支管路分为两段，一段为直管段，与主管路连接，另一段为蛇形段，封装在储热单元模块内部，在直管段上设置有导通阀门。每个导通阀门以及泵送***分别与控制器连接。在进行充热时，导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，在进行放热时，导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连。
同时，所述每个储热单元模块内还设有温控装置和压力监控装置，温控装置、压力监控装置分别与控制器相连。从而可以对每一个储热单元模块进行温度和压力的监测，保障***的工作稳定。
另外，本实施例中为了实现保温，保温箱体在其柜体外侧还包裹有岩棉层。为了方便安装拆卸，保温箱体至少一个侧面可翻转打开。
参见图3，本实施例中，每个储热单元模块均包括储热保温箱体和储热材料，储热保温箱体可以采用如上所述的保温箱体，也可以采用现有技术中已有的其他保温箱体，这里不再赘述。分支管路中的蛇形段、储热保温箱体和储热材料采用钢球封装、有机材料封装、棒式封装、片式封装等方式封装在储热单元模块内部。
为提高储热密度，本实施例储热介质采用相变储热材料。通过固—液可逆转变过程来吸热和放热，所吸收和放出的热量称为潜热。相变储热材料的储热能力通常为水的2～3倍，同时在潜热释放过程中，温度变化较小，可以在技术上实现恒定温度供热。同时，因为相变材料的储热密度大，可减少蓄热装置的体积，在同样负载的情况下，可储存更多热能，使***的经济性得到较大提高。同时，相变储热材料可以根据热源温度及需求方温度条件，选取不同储热材料。例如有机相变储热材料、无机相变储热材料、添加有导热金属的相变储热材料等。本实施例中的相变储热材料采用赤藻糖醇。
另外，基于实际热源温度、用户需要的温度条件、储热材料的成本等，可以将储热单元模块中的储热材料设置为不同种类。从而增加装置使用的灵活性。
本实施例中，所述泵送***采用变频调节泵，从而可以自主调节控制管路中传热介质的流速，进而控制传递的热量。
一种基于上述车载型储热供热装置的工作方法，包括步骤：
(1)充热阶段：在进行充热时，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，开启泵送***，工厂余热输送管路中的传热介质将工业热源的热量传递到相应的储热单元模块，储热单元模块中的相变储热材料储热；
在充热过程中，实时监测每一个待充热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设高值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续充热；
重复上述步骤，直至所有待充热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，结束充热；
(2)放热阶段：在要进行放热时，根据用户供热需求，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连，开启泵送***，用户侧输送管路中的传热介质将储热单元模块的热量传递到用户侧蓄热装置中；
在放热过程中，实时监测每一个待放热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设低值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续放热；
重复上述步骤，直至所有待放热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，则结束放热。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.车载型储热供热装置，其特征在于，包括充热换热装置、热运输装置和放热换热装置，充热换热装置设置在工业热源处，放热换热装置设置在热需求用户处；热运输装置包括运输车，设置在运输车上的保温箱体、控制器，以及设置在保温箱体内部的储热单元模块、导热管路和泵送***，所述储热单元模块有多个，每个储热单元模块分别与导热管路的一个分支相连，在该分支上设有导通阀门，每个导通阀门以及泵送***分别与控制器连接；在进行充热时，导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，在进行放热时，导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连。
2.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，所述每个储热单元模块内均设有温控装置和压力监控装置，温控装置和压力监控装置分别与控制器相连。
3.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，所述保温箱体包括柜体和岩棉层，所述岩棉层包裹在柜体的表面；
所述保温箱体至少一个侧面可翻转打开。
4.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，导热管路包括一主管路和若干个分支管路，每个储热单元模块分别与导热管路的一个分支管路相连，分支管路分为两段，一段为直管段，与主管路连接，另一段为蛇形段，封装在储热单元模块内部，所述导通阀门设置在直管段上。
5.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，每个储热单元模块均包括储热保温箱体和储热材料，储热材料采用相变储热材料，所述相变储热材料采用有机相变储热材料、或者无机相变储热材料，或者添加有导热金属的相变储热材料。
6.根据权利要求5所述的车载型储热供热装置，其特征在于，所述相变储热材料采用赤藻糖醇。
7.根据权利要求5所述的车载型储热供热装置，其特征在于，不同储热单元模块中采用的储热材料不同；
所述储热单元模块在保温箱体内等间距排列。
8.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，分支管路中的蛇形段、储热保温箱体和储热材料采用下述任意一种封装模式封装在储热单元模块内部：钢球封装、有机材料封装、棒式封装、片式封装。
9.根据权利要求1所述的车载型储热供热装置，其特征在于，所述泵送***采用变频调节泵。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述车载型储热供热装置的工作方法，其特征在于，包括步骤：
(1)充热阶段：在进行充热时，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与充热换热装置中的工厂余热输送管路相连，开启泵送***，工厂余热输送管路中的传热介质将工业热源的热量传递到相应的储热单元模块，储热单元模块中的相变储热材料储热；
在充热过程中，实时监测每一个待充热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设高值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续充热；
重复上述步骤，直至所有待充热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，结束充热；
(2)放热阶段：在要进行放热时，根据用户供热需求，先通过控制器选择待导通的导通阀门，然后将导热管路与放热换热装置中的用户侧输送管路相连，开启泵送***，用户侧输送管路中的传热介质将储热单元模块的热量传递到用户侧蓄热装置中；
在放热过程中，实时监测每一个待放热的储热单元模块的温度，一旦温度达到该储热单元模块对应的预设低值，则发送信号到控制器，控制器控制该储热单元模块对应的导通阀门关闭，其余储热单元模块继续放热；
重复上述步骤，直至所有待放热的储热单元模块对应的导通阀门均关闭，则结束放热。
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