CN103090455A

CN103090455A - 一种多功能移动蓄放热方法及移动供热装置

Info

Publication number: CN103090455A
Application number: CN2013100465343A
Authority: CN
Inventors: 赵海龙
Original assignee: QINGDAO AOHUAN NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: QINGDAO AOHUAN NEW ENERGY GROUP Co.,Ltd.
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: CN103090455B

Abstract

本发明属于移动供热技术领域，具体涉及到一种多功能移动蓄放热方法及移动供热装置。移动供热装置，包括蓄水罐和运输装置，所述蓄水罐固定在运输装置上，所述蓄水罐的内部设置有换热管，换热管的进口和出口位于蓄水罐外部，所述蓄水罐的内部还设置有分布管，分布管上均匀开有多个喷口，分布管上连接有用于接入蒸汽或热水的注入管；所述蓄水罐上连接有冷水注水管，蓄水罐上连接有第一压力表、第一温度表、及泄压阀；所述蓄水罐顶部连接有出蒸汽管，蓄水罐底部连接有出热水管。该装置蓄热能力强，具有直接换热和间接换热两种热交换方式，可广泛应用于各类工业的废热和废气，特别适合利用工业过程的余热来制备一定压力和温度的洁净饱和水。

Description

一种多功能移动蓄放热方法及移动供热装置

技术领域

本发明属于移动供热技术领域，具体涉及到一种多功能移动蓄放热方法及移动供热装置。

背景技术

我国工业余热资源丰富，主要包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热等，余热资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，其中可回收率达60%，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大。当前余热资源的特点是:由于工艺生产过程中存在周期性、间断性或生产波动，导致余热量不稳定。余热介质性质恶劣，如烟气中含尘量大或含有腐蚀性物质，余热利用装置受场地、生产状况等固有条件限制，因此工业余热资源利用系统或设备运行环境相对恶劣，要求设备具有适用能力强且稳定运行的特性，能适应多变的生产工艺要求，设备部件可靠性高，初期投入成本高，从经济性出发，需要结合工艺生产进行系统整体的设计布置，综合利用能量，以提高余热利用系统设备的效率。目前一些工业企业不在热力企业的管网覆盖范围内，通常采用自建燃煤、燃油以及燃气锅炉，这些锅炉的运行效率低和排放的污染物多，对环境的影响较大，也有部分企业采用清洁的电锅炉供热，但供热成本又较高。因此，采用移动蓄热的供热方式进行余热回收，然后提供给工业用户，是解决工业用户用热困境的有效途径之一。

当前移动供热装置主要采用水和相变材料为蓄热介质，通过蓄热介质将工业企业的余热进行回收和利用。目前应用较多的是常压运输100℃以内的热水移动供热装置，该装置的主要优点是设备成本较低、蓄放热时间短，但最大缺点是蓄热能力小，运输成本高，经济效益差。此外，还有部分相变蓄热移动供热装置被应用，该装置的优点是蓄热能力大，运输成本低，但缺点是设备投资大，蓄放热时间长。本发明针对当前两类移动供热装置存在的问题，根据余热的性质特点设计不同的换热结构来制备不同压力和温度的饱和水，从而提高移动供热装置的蓄热能力，降低移动供热的运输成本，同时为用户提供蒸汽和热水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动供热装置，该装置蓄热能力强，具有直接换热和间接换热两种热交换方式，可广泛应用于各类工业的废热和废气，对用户有极强的适用性，特别适合利用工业过程的余热来制备一定压力和温度的洁净饱和水。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种移动供热装置，包括蓄水罐和运输装置，所述蓄水罐固定在运输装置上，所述蓄水罐的内部设置有换热管，换热管的进口和出口位于蓄水罐外部，所述蓄水罐的内部还设置有分布管，分布管上均匀开有多个喷口，分布管上连接有用于接入蒸汽或热水的注入管；所述蓄水罐上连接有冷水注水管，蓄水罐上连接有第一压力表、第一温度表、及泄压阀；所述蓄水罐顶部连接有出蒸汽管，蓄水罐底部连接有出热水管。

优选地，所述换热管呈竖管式、横管式、或盘管式，所述换热管的内外表面为光滑面或翅片表面；所述分布管为直管或盘管，呈水平或竖直布置，采用碳钢或不锈钢材料制成。

优选地，所述蓄水罐为圆柱体或椭圆体，采用碳钢或不锈钢材料制成；蓄水罐外侧敷设有厚度10厘米以上的隔热材料层。

优选地，所述冷水注水管上连接有第二阀门、第二流量表、及第二温度表。

优选地，所述换热管进口的管体上连接有第三压力表、第三温度表、第三阀门、及第三流量表；所述注入管上连接有第四压力表、第四温度表、第四阀门、及第四流量表。

优选地，所述出蒸汽管上连接有第五阀门、第五压力表、第五温度表、及第五流量表；所述出热水管上连接有第六温度表、第六流量表、第六压力表、及第六阀门。

优选地，所述蓄水罐底部连接有排污管，排污管上连接有第七阀门。

优选地，所述蓄水罐内竖立有至少两块挡液板，挡液板由蓄水罐顶端延伸至底端，换热管和分布管穿在挡液板上。

本发明的另一个目的在于提供一种上述实施例移动供热装置的蓄放热方法，以提高移动供热装置的蓄热能力，降低移动供热的运输成本。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

移动供热装置的蓄放热方法，包括以下步骤：

（1）蓄热过程：往蓄水罐内注入冷水，冷水的液面高度高于蓄水罐内部的换热管和分布管，将高温流体通入换热管与蓄水罐内的冷水进行间接热交换，将高温高压的蒸汽或热水经分布管注入冷水中进行直接混合热交换，蓄水罐内的压力和温度达到预定值，停止向换热管中通入高温流体，停止注入高温高压的蒸汽或热水，蓄水罐蓄热结束；

（2）放热过程：蓄水罐顶部的出蒸汽管通过阀门的调节释放出不同温度和压力的蒸汽，蓄热罐底部的出热水管通过与冷水混合产生不同温度和压力的热水。

优选地，所述高温流体的温度为100℃以上；所述高温高压的蒸汽或热水是温度100℃以上，绝对压力大于1个大气压的蒸汽或热水。

本发明的有益效果：

此种移动供热装置，可采用间接换热进行非洁净高温流体余热的回收，采用直接换热进行洁净高温流体余热的回收，使得移动供热设备具有较强的适应性，可广泛应用于收集各种废热，如：烟气、蒸汽或热水等，同时为用户供应不同温度和压力的蒸汽和热水。具有蓄热能力大，设备成本投资低，蓄放热速度快以及水质洁净度高等优点。

换热管可以采用碳钢、不锈钢或铝等金属材质制成，需满足管内高温流体的压力要求，同时根据管内流体的腐蚀特性针对性的进行防腐处理。分布管选用一定厚度的碳钢管或不锈钢管，其承压能力应比流体的压力高。

换热管的结构可以是竖管式、横管式或盘管式，换热管的内外传热表面既可是光滑表面，也可以是翅片表面。换热管既可是由单管组成，也可由多管组成，多管组成的换热管需在高温流体入口和出口分别设置总管，高温流体进入入口的总管后被分流到各支管，然后在出口的总管汇合流出。

出热水管可与用户端接口对接，用来加热冷水，获得用户需要的不同温度热水，通过出蒸汽管上的第五阀门可以从出蒸汽管出口获得不同压力和温度的蒸汽，蒸汽可以用于直接加热冷水。

挡液板需要2块以上，形状可以根据需要来确定，主要作用是防止运输过程中液体晃动和支撑换热管及分布管的作用。

本发明的工作原理是：首先在蓄水罐内预先充入一定量的冷水，将非洁净高温流体通入换热管与蓄水罐内的冷水进行间接热交换，洁净高温流体通过分布管进入蓄热罐内与冷水直接混合加热。冷水被加热到要求的压力和温度后停止加热，从而制得一定压力和温度的饱和水，通过调节出蒸汽管上的阀门可以产生不同压力和温度的蒸汽，通过出热水管可输出不同压力和温度的热水。

附图说明

图1是移动供热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1

结合图1，一种移动供热装置，包括蓄水罐2和载重汽车1，所述蓄水罐2为圆柱体或椭圆体，采用碳钢或不锈钢材料制成，蓄水罐2外侧敷设有厚度10厘米以上的隔热材料层。所述蓄水罐2通过基座23固定在载重汽车1上，所述蓄水罐2的内部设置有换热管31，换热管31的进口和出口12位于蓄水罐2外部，所述蓄水罐2的内部还设置有分布管36，分布管36上均匀开有多个喷口，分布管36上连接有用于接入蒸汽或热水的注入管35。所述蓄水罐2上连接有冷水注水管15，蓄水罐2上连接有第一压力表4和第一温度表3，还连接有泄压管6，泄压管6上设置有泄压阀5。

所述换热管31呈竖管式、横管式、或盘管式，所述换热管31的内外表面为光滑面或翅片表面。所述分布管36为直管或盘管，呈水平或竖直布置，采用碳钢或不锈钢材料制成。

所述冷水注水管15上连接有第二阀门14、第二流量表16、及第二温度表13。所述换热管31进口的管体19上连接有第三压力表20、第三温度表22、第三阀门18、及第三流量表17。所述注入管35上连接有第四压力表32、第四温度表33、第四阀门37、及第四流量表34。

所述蓄水罐2顶部连接有出蒸汽管11，出蒸汽管11上连接有第五阀门7、第五压力表8、第五温度表9、及第五流量表10。蓄水罐2底部连接有出热水管21，出热水管21上连接有第六温度表27、第六流量表26、第六压力表25、及第六阀门24。

所述蓄水罐2底部连接有排污管28，排污管28上连接有第七阀门29。所述蓄水罐2内竖立有两块挡液板30，挡液板30由蓄水罐2顶端延伸至底端，换热管31和分布管36穿在挡液板30上。

实施例2

实施例1移动供热装置的蓄放热方法，包括以下步骤：

（1）蓄热过程：往蓄水罐2内注入冷水，冷水的液面高度高于蓄水罐2内部的换热管31和分布管36，将高温流体通入换热管31与蓄水罐2内的冷水进行间接热交换，将高温高压的蒸汽或热水经分布管36注入冷水中进行直接混合热交换，蓄水罐2内的压力和温度达到预定值，停止向换热管31中通入高温流体，停止注入高温高压的蒸汽或热水，蓄水罐2蓄热结束；

（2）放热过程：蓄水罐2顶部的出蒸汽管11通过阀门的调节释放出不同温度和压力的蒸汽，蓄热罐2底部的出热水管21通过与冷水混合产生不同温度和压力的热水。

以上高温流体的温度为100℃以上，高温高压的蒸汽或热水是温度100℃以上，绝对压力大于1个大气压的蒸汽或热水。

本发明移动供热装置用于非洁净和洁净的高温废热废气余热回收和利用，可采用间接换热进行非洁净高温流体余热的回收，采用直接换热进行洁净高温流体余热的回收，使得移动供热设备具有较强的适应性，可广泛应用于收集各种废热，如：烟气、蒸汽或热水等，同时为用户供应不同温度和压力的蒸汽和热水。具有蓄热能力大，设备成本投资低，蓄放热速度快以及水质洁净度高等优点。

移动供热装置的工作原理是：充热时，首先利用快速接头将载重汽车1上的蓄水罐2的冷水注水管15与自来水管接头进行连接，将第五阀门7打开，之后打开第二阀门14充注一定体积的冷水，充入冷水的体积由制备的饱和水密度来计算：充入冷水的体积＝蓄水罐的有效体积×对应饱和温度水的密度，预充入冷水的体积可由冲入时间和第二流量表16来确定，当达到最大预冲入冷水的体积时，关闭第二阀门14，拆卸冷水接管。

移动供热装置进入废热废气现场，将换热管31进口的管体19与高温流体接口进行快速对接，开启第三阀门18，第五阀门7也处于开启状态，非洁净高温流体从管体19进入换热管31内，加热管外的低温冷水，非洁净高温流体也可进入串联的下一台移动供热装置。将注入管35与洁净高温流体接口进行快速对接，开启第四阀门37，洁净高温流体进入分布管36，从分布管36的各喷口射向低温水来加热冷水，当冷水被加热到接近100℃时，关闭第五阀门7，蓄水罐2内的压力将逐步升高，当罐内压力达到要求的压力和温度后停止加热，关闭第三阀门18和第四阀门37，从而制备出需要的高温高压饱和水，拆卸充热接管。

放热时，当移动供热装置在用户端时，蓄水罐2顶部的出蒸汽管11既可与用户的蓄汽罐或管道相连，通过调节第五阀门7来调节输出蒸汽的压力和温度，也可与用户的保温水箱对接，将蒸汽冲入保温水箱内的低温水中，加热低温水到需要的温度范围内。蓄水罐2底部的出热水管21可以与用户端的保温水箱对接，打开第六阀门24，高温热水将冲入保温水箱内与箱内的低温水混合，将低温水加热到需要的温度范围内。打开排污管28上的第七阀门29，排泄污垢，保证水的清洁度。

泄压阀5对蓄水罐2内压力起保护作用，当充热时第一压力表4显示的压力超过了罐体允许的承压范围，泄压阀5自动开启，气体从泄压管6排出。当第一温度表3显示的饱和水温度与第三温度表22显示的高温流体温度接近时，停止充热。第五压力表8和第五温度表9用来帮助第四阀门7调节开度大小，第四流量表10用来统计供应蒸汽的量。

蓄水罐2采用圆柱体或椭圆体结构，蓄水罐2由凹形基座23支撑底部，它们之间可采用焊接或螺栓连接，基座23与载重汽车1之间也可以采用焊接或螺栓固定。

以下是本发明移动供热装置的应用实例：

某生产企业的工业锅炉每小时约损失1吨洁净蒸汽，蒸汽的温度在200℃～210℃，压力：1.5Mpa～1.9Mpa，同时锅炉排烟温度为300～400℃，压力为0.6MPa，流量为3000～4000m³/h，采用载重15吨冷水的移动供热装置进行余热回收，洁净蒸汽进入分布管内与罐内低温水直接混合加热，锅炉烟气进入换热管内加热蓄水罐内低温水，可制备温度超过100℃的高温高压饱和水，饱和水的温度和压力越高，充热时间就越长。也可以将多台移动供热装置依次串联充热，这样可实现连续充热，提高充热效率。移动供热装置抵达同时需要热水和蒸汽的工厂，工厂每小时需要温度110℃和压力0.14Mpa的蒸汽约60kg和10吨70℃热水，先将蒸汽输入到用户端的30m³的储汽罐中，当储汽罐内的压力达到0.14Mpa左右停止充汽，再将多余的蒸汽和饱和水通入可容纳60吨水的保温水箱中加热低温水至70℃。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种移动供热装置，其特征在于，包括蓄水罐和运输装置，所述蓄水罐固定在运输装置上，所述蓄水罐的内部设置有换热管，换热管的进口和出口位于蓄水罐外部，所述蓄水罐的内部还设置有分布管，分布管上均匀开有多个喷口，分布管上连接有用于接入蒸汽或热水的注入管；所述蓄水罐上连接有冷水注水管，蓄水罐上连接有第一压力表、第一温度表、及泄压阀；所述蓄水罐顶部连接有出蒸汽管，蓄水罐底部连接有出热水管。

2.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述换热管呈竖管式、横管式、或盘管式，所述换热管的内外表面为光滑面或翅片表面；所述分布管为直管或盘管，呈水平或竖直布置，采用碳钢或不锈钢材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述蓄水罐为圆柱体或椭圆体，采用碳钢或不锈钢材料制成；蓄水罐外侧敷设有厚度10厘米以上的隔热材料层。

4.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述冷水注水管上连接有第二阀门、第二流量表、及第二温度表。

5.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述换热管进口的管体上连接有第三压力表、第三温度表、第三阀门、及第三流量表；所述注入管上连接有第四压力表、第四温度表、第四阀门、及第四流量表。

6.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述出蒸汽管上连接有第五阀门、第五压力表、第五温度表、及第五流量表；所述出热水管上连接有第六温度表、第六流量表、第六压力表、及第六阀门。

7.根据权利要求1所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述蓄水罐底部连接有排污管，排污管上连接有第七阀门。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种移动供热装置，其特征在于，所述蓄水罐内竖立有至少两块挡液板，挡液板由蓄水罐顶端延伸至底端，换热管和分布管穿在挡液板上。

9.根据权利要求1所述移动供热装置的蓄放热方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的蓄放热方法，其特征在于，所述高温流体的温度为100℃以上；所述高温高压的蒸汽或热水是温度100℃以上，绝对压力大于1个大气压的蒸汽或热水。