CN108240675A - 一种煤改电大容量低温相变储热***及集中供热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤改电集中供热***及大容量低温相变储热***，储热***包括箱体、设于箱体内部的蓄热单元、设于箱体内部的用于与蓄热单元进行热量交换的热交换单元，蓄热单元包括多组相变蓄热体，热交换单元包括分别穿设在多组相变蓄热体内部的且具有进媒口和出媒口的多组热交换管，储热***还包括将多组热交换管的进口与外部待交换媒介连通的进媒装置和将多组热交换管的出口与外部待供热用户连通的出媒装置,该大容量低温相变储热***，采用相变材料制作的相变蓄热体作为储存热能的载体，与传统的集中供热***以热水为储热载体相比，相变材料制作的相变蓄热体具有储热密度高、蓄热能力强、传热性能好、热能损失小等优势。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉供暖领域，特别涉及一种煤改电大容量低温相变储热***及集中供热***。
背景技术
目前，人民生活水平的日益提高带动了供热技术的发展，加速了能源综合利用新技术的不断革新升级。集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市(镇)或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源，改善人民生活，而且能节约能源，减少城市污染，有利于城市美化，有效地利用城市有效空间，所以，集中供热具有显著的经济效益和社会效益。
传统的集中供热***通常采用热水介质储热，采用盛装有热水的热水储热罐来进行热量的存储，但是热水储热密度低、蓄热能力弱、传热性能差，且热水储热时体积变化大，且热水储热罐体积大、占地面积大、热稳定性差、热能损失较大，且运行维护均较为繁琐、复杂，运行维护成本高，还严重影响供热***的供热效果。
相变储热***使用相变材料储热，其优势在于可以实现电网削峰填谷，提高发电设备的利用率，并同时充分利用夜间廉价电的供暖节省用户的采暖费用，在集中供热领域有着广泛的应用前景。查看现有的相关发明和实用新型专利，专利CN103376010A公开了一种相变储热***，由至少一个相变储热单元并联在热煤输送管道上组合而成；专利CN104154789A公布了一种高效绝热的相变储热***，在容器外壳和内壳之间填满绝缘材料。以上两个专利虽然在能量利用率方面对相变储热***进行改进，但是***容量和换热面积都不大，难以满足集中供热特别是大面积供热的需求。专利CN107388337A公布了一种分布式高效节能相变储热***,其***容量能够通过储热单元和串并联的调整，并通过PLC控制器智能化控制***。然而，该***设置比较复杂，具体应用时与集中供热***的连接和运行维护方面存在一定困难。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种煤改电大容量低温相变储热***。
为解决以上技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种煤改电大容量低温相变储热***，储热***包括箱体、设于箱体内部的蓄热单元、设于箱体内部的用于与蓄热单元进行热量交换的热交换单元，蓄热单元包括多组相变蓄热体，热交换单元包括分别穿设在多组相变蓄热体内部的且具有进媒口和出媒口的多组热交换管，储热***还包括将多组热交换管的进口与外部待交换媒介连通的进媒装置和将多组热交换管的出口与外部待供热用户连通的出媒装置。
优选地，每组热交换管由一根管或首尾相接的多根管构成，且，一根管或首尾相接的多根管沿水平方向和/或竖直方向来回往复穿插于相变蓄热体内。热交换管在蓄热体内多次来回穿插，就可以使得蓄热体在受热或供热时，热量传递的更加均匀，提高传热效率。
优选地，箱体呈长方体状，热交换管沿箱体的宽度方向呈列状分布，沿箱体的高度方向呈排状分布。
优选地，热交换管由镀锌钢板构成。
优选地，储热***的箱体包括容纳蓄热单元和热交换单元的第一箱体，第一箱体包括位于外侧的外支撑壳和位于外支撑壳内侧内支撑壳，蓄热单元和热交换单元收容于内支撑壳围合形成的空间的内部。
优选地，储热***还包括设于外支撑壳与内支撑壳之间的保温层。
优选地，保温层由矿渣棉和/或硅钙板构成。
优选地，储热***的箱体还包括容纳进媒装置和出媒装置的第二箱体，第二箱体与第一箱体固定连接，储热***还包括设于第二箱体上的用于将第二箱体打开或闭合的第一箱门和第二箱门，第一箱门和第二箱门转动连接在第二箱体上。这样的设计，在需要使用时本发明的储热***时，即可将第一箱门和第二箱门打开，将外部管路与该储热***接通即可，不使用时，将外部管路取下，将第一箱门和第二箱门关闭即可，其安装及维护工作极为方便。
优选地，进媒装置包括第一弯管头、将第一弯管头与多组热交换管的进口连通的进媒管道以及设于进媒管道上的多个进媒阀门，出媒装置包括第二弯管头、将第二弯管头与多组热交换管的出口连通的出媒管道以及设于出媒管道上的多个出媒阀门。
进一步地，相变蓄热体采用复合相变储热材料。
根据本发明，所述大容量低温相变储热***的容量为100GJ～500GJ，相变蓄热体的相变温度为60～120℃。
本发明还涉及一种煤改电集中供热***，供热***包括电锅炉***、软水***、蓄热***、供热管网***及用户侧，蓄热***包括多个本发明所叙述的储热***。
本发明由于采取以上技术方案，其与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的煤改电大容量低温相变储热***，采用相变材料制作的相变蓄热体作为储存热能的载体，与传统的集中供热***以热水为储热载体相比，相变材料制作的相变蓄热体具有储热密度高、蓄热能力强、传热性能好，热能损失小等优势。本发明的储热***与传统的储热罐相比具有单位体积储热密度大，总体蓄热体积小的优点，即在满足相同供热需求的基础上，本发明的储热***占用空间更小，而且在具体的应用中可以根据具体供热需求选择合适数量的储热***组合使用，能够轻松的对接到集中供热***，其在运行维护方面极为方便。此外，本发明的储热***的通过多组相变蓄热体与分别穿插在该多组相变蓄热体内部的多组热交换管的配合设置，能够进一步的提高吸收及排放热能的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明储热***的结构示意图；
图2为图1中A-A向的剖视结构示意图；
图3为图1中B-B向的剖视结构示意图；
图4为图1中C-C向的剖视结构示意图；
其中，附图标记包括：1、第一箱体；2、第二箱体；11、相变蓄热体；12、热交换管；13、外支撑壳；14、内支撑壳；15、保温层；21、第一弯管头；22、进媒管道；23、进媒阀门；31、第二弯管头；32、出媒管道；33、出媒阀门；201、第一箱门；202、第二箱门。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
在本发明的一个实施例中，提供了一种煤改电大容量低温相变储热***，储热***包括箱体、设于箱体内部的蓄热单元、设于箱体内部的用于与蓄热单元进行热量交换的热交换单元，蓄热单元包括三组相变蓄热体11，热交换单元包括分别穿设在三组相变蓄热体11内部的且具有进媒口和出媒口的三组热交换管12(热交换管12的盘管管径为DN20，且热交换管12由镀锌钢板构成)，储热***还包括将三组热交换管12的进口与外部待交换媒介连通的进媒装置和将三组热交换管12的出口与外部待供热用户连通的出媒装置。
具体地，箱体整体呈长方体状，且该箱体包括容纳蓄热单元和热交换单元的第一箱体1以及与第一箱体1固定连接的容纳进媒装置和出媒装置的第二箱体2，三组相变蓄热体11沿第一箱体1的长度方向延伸设置且沿宽度方向分布，每组热交换管12由一根管构成，且，该一根管沿第一箱体1的长度方向和竖直方向来回往复穿插于相变蓄热体11内，即，热交换管12沿第一箱体1的宽度方向呈列状分布，沿第一箱体1的高度方向呈排状分布。热交换管12在蓄热体内多次来回穿插，就可以使得蓄热体在受热或供热时，热量传递的更加均匀，提高传热效率。
进一步地，第一箱体1包括位于外侧的外支撑壳13和位于外支撑壳13内侧内支撑壳14，蓄热单元和热交换单元收容于内支撑壳14围合形成的空间的内部。储热***还包括设于外支撑壳13与内支撑壳14之间的保温层15。保温层15由矿渣棉和/或硅钙板构成。储热***还包括设于第二箱体2上的用于将第二箱体2打开或闭合的第一箱门201和第二箱门202，第一箱门201和第二箱门202转动连接在第二箱体2上。这样的设计，在需要使用时本发明的储热***时，即可将第一箱门201和第二箱门202打开，将外部管路与该储热***接通即可，不使用时，将外部管路取下，将第一箱门201和第二箱门202关闭即可，其安装及维护工作极为方便。
本例中，进媒装置包括第一弯管头21、将第一弯管头21与三组热交换管12的进口连通的进媒管道22以及设于进媒管道22上的多个进媒阀门23，出媒装置包括第二弯管头31、将第二弯管头31与三组热交换管12的出口连通的出媒管道32以及设于出媒管道32上的多个出媒阀门33。
本例中相变蓄热体11采用性能参数如下表1所示的复合相变储热材料，该材料可商购获得。
表1复合相变储热材料性能参数
实施例2
本例提供一种煤改电集中供热***，其包括电锅炉***、软水***、蓄热***、供热管网***及用户侧，电锅炉***、软水***、供热管网***及用户侧均采用本领域常规设置，在此不进行赘述。该***的主要改进在于蓄热***的设计。
本例中蓄热***包括多个如实施例1所述的储热***。
集中供热***的工作过程如下：
充热时，电锅炉产生的120℃热水经过管网后与储热罐出水在一次板换进行换热，换热后115℃热水给储热***内储热材料进行充热；放热时，用户侧50℃低温回水流过电动阀进行分流，一部分流入蓄热池中进行热交换，高温回水与用户侧的低温回水进行混液至65℃。
以热水供暖项目，总供暖面积30万平米，且需24小时供暖为例：
根据现有设计，蓄热水罐水流量200Nm3/h，储热时间10h，储水罐进出水温差60℃。则10个蓄热水罐总储热量60×200×10×4.2×1000/106＝504GJ；所需相变储热材料质量504÷330×1000＝1527t；需采用5套本发明的储热***，考虑5％的体积余量：每个换热装置体积＝1527÷1.6÷5×1.05＝200.4Nm3，总占地面积为180m2，现有技术中采用热水蓄热的总占地面积为456m2，采用本发明的储热***后，其占用面积大大减小。
综上所述，本发明的煤改电大容量低温相变储热***，采用相变材料制作的相变蓄热体作为储存热能的载体，与传统的集中供热***以热水为储热载体相比，相变材料制作的相变蓄热体具有储热密度高、蓄热能力强、传热性能好，热能损失小等优势。本发明的储热***与传统的储热罐相比具有单位体积储热密度大，总体蓄热体积小的优点，即在满足相同供热需求的基础上，本发明的储热***占用空间更小，而且在具体的应用中可以根据具体供热需求选择合适数量的储热***组合使用，能够轻松的对接到集中供热***，其在运行维护方面极为方便。此外，本发明的储热***的通过多组相变蓄热体与分别穿插在该多组相变蓄热体内部的多组热交换管的配合设置，能够进一步的提高吸收及排放热能的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤改电大容量低温相变储热***，包括箱体、设于所述箱体内部的蓄热单元、设于所述箱体内部的用于与所述蓄热单元进行热量交换的热交换单元，所述蓄热单元包括多组相变蓄热体，其特征在于：所述热交换单元包括分别穿设在多组所述相变蓄热体内部的且具有进媒口和出媒口的多组热交换管，所述储热***还包括将多组所述热交换管的进口与外部待交换媒介连通的进媒装置和将多组所述热交换管的出口与外部待供热用户连通的出媒装置。
2.根据权利要求1所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：每组所述热交换管由一根管或首尾相接的多根管构成，且，所述一根管或首尾相接的多根管沿水平方向和/或竖直方向来回往复穿插于所述相变蓄热体内。
3.根据权利要求1所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：所述箱体呈长方体状，所述热交换管沿所述箱体的宽度方向呈列状分布，沿所述箱体的高度方向呈排状分布。
4.根据权利要求1所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：所述储热***的箱体包括容纳所述蓄热单元和所述热交换单元的第一箱体，所述第一箱体包括位于外侧的外支撑壳和位于所述外支撑壳内侧内支撑壳，所述蓄热单元和所述热交换单元收容于所述内支撑壳围合形成的空间的内部。
5.根据权利要求4所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：所述储热***还包括设于所述外支撑壳与内支撑壳之间的保温层。
6.根据权利要求4所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：所述储热***的箱体还包括容纳所述进媒装置和出媒装置的第二箱体，所述第二箱体与第一箱体固定连接，所述储热***还包括设于所述第二箱体上的用于将所述第二箱体打开或闭合的第一箱门和第二箱门，所述第一箱门和第二箱门转动连接在所述第二箱体上。
7.根据权利要求1所述的大容量低温相变储热***，其特征在于：所述进媒装置包括第一弯管头、将所述第一弯管头与多组所述热交换管的进口连通的进媒管道以及设于所述进媒管道上的多个进媒阀门，所述出媒装置包括第二弯管头、将所述第二弯管头与多组所述热交换管的出口连通的出媒管道以及设于所述出媒管道上的多个出媒阀门。
8.一种煤改电集中供热***，所述供热***包括电锅炉***、软水***、蓄热***、供热管网***及用户侧，其特征在于：所述蓄热***包括多个权利要求1至7中任一项所述的储热***。
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