CN103615754B - 一种蒸汽加热智能移动蓄热供热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽加热的智能移动蓄热供热装置。冷水进水管组的冷水喷管与冷水联管接通；冷水进水管一端置于相变蓄热箱体外并接通冷水进水口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通冷水联管；相变蓄热组件的相变蓄热管固定在固定管板上并成水平错列布置，相变蓄热管内封装有相变蓄热材料；蒸汽进汽管组的蒸汽喷管接通蒸汽联管；蒸汽进汽管一端置于相变蓄热箱体外并接通蒸汽进汽口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通蒸汽联管；出水管组的小出水管一端接通相变蓄热箱体内，另一端接通出水联管；出水总管一端接通出水联管，另一端接通出水口；热水调温旁路一端接通冷水进水管，另一端接通出水联管。本发明结构设计合理、性能可靠、传热效果强。

Description

一种蒸汽加热智能移动蓄热供热装置

技术领域

本发明涉及一种智能移动蓄热供热装置，尤其是涉及一种蒸汽加热的智能移动蓄热供热装置，主要利用城市火力发电厂、冶金、石化等行业中以蒸汽形式存在的大量工业废热、余热，为特殊热用户提供热水供应和供暖服务。

背景技术

国家《“十二五”资源综合利用指导意见》明确指出，资源综合利用是解决可持续发展道路中合理利用资源和减轻环境污染两个核心问题的有效途径，既有利于缓解资源匮乏和短缺问题，又有利于减少废物排放。资源综合利用产业作为发展循环经济的重要载体和有效支撑，是战略性新兴产业的重要组成部分，具有广阔的发展前景，有利于加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力。指导意见中对产生“三废”的废气明确利用方向，即鼓励电力、石油、化工等行业对废气中有用组分进行回收和综合利用；以工业窑炉余热余压发电和低温废水余热开发利用为重点，实现余热余压的梯级利用。各地方政府也在“十二五”期间围绕国家下达的“单位生产宗旨能耗下降18%、碳排放强度下降19%，以及污染物排放继续大幅削减”的节能减排指标，坚持能耗和排放强度约束，更加注重能源消费和污染物排放总量控制。

为节约能源和保护环境，集中供热已逐渐成为我国城镇的主要供热方式。但是目前城镇供热状态一方面城市中大量工业废热、余热以蒸汽和高温烟气等形式被排放白白浪费了；而另一方面，由于热网的铺设投资大，覆盖区域主要是办公区、繁华商业区、居住人口稠密区等，无法遍布这个市区，集中供热区域外分散的部分用户却要依靠自备锅炉供热，这种热能供给与需求失配矛盾已成为我国供热行业发展所面临的严峻问题。

针对上述问题，移动蓄热技术能将间断的、分散的、不稳定的热能有效的储存并供应到集中供热区域外分散的热用户，有效解决热能供给与需求失配矛盾，替代、减少一次性不可再生能源的浪费。利用移动蓄能供热设备可以将电厂、钢厂、化工厂、焦化厂等高耗能企业的余热回收储存起来，运输到附近的宾馆、洗浴中心、学校、居民小区等长年热水用量较大的用户处，为其提供生活热水或供暖；还可以在非采暖期将集中供热的热电厂闲置的热力产能加以利用，将其供应给需要热能的单位。它的推广应用既可使余热排放企业减少热污染，又减少了热能用户的燃料消耗，降低了经营成本、减少了二氧化碳的排放。

申请号为201110317579.0、名称为智能化车载移动式相变蓄热供热系统的中国专利就公开了一种移动蓄能供热设备。但其传热效果仍有待提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、性能可靠、传热效果强的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，包括牵引车和相变蓄热箱体，相变蓄热箱体固定安装于牵引车上，其特征在于：

所述的相变蓄热箱体外设有保温层；在相变蓄热箱体内从上至下依次设置有冷水进水管组、相变蓄热组件及蒸汽进汽管组；

冷水进水管组包括冷水进水口、冷水进水管、冷水联管和冷水喷管；冷水联管和冷水喷管置于相变蓄热箱体内，冷水喷管与冷水联管接通；冷水进水管一端置于相变蓄热箱体外并接通冷水进水口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通冷水联管；

相变蓄热组件包括相变蓄热管和固定管板，固定管板固定在相变蓄热箱体内，相变蓄热管固定在固定管板上并成水平错列布置，相变蓄热管内封装有相变蓄热材料；

蒸汽进汽管组包括蒸汽进汽口、蒸汽进汽管、蒸汽联管和汽喷管；蒸汽联管和蒸汽喷管置于相变蓄热箱体内，蒸汽喷管接通蒸汽联管；蒸汽进汽管一端置于相变蓄热箱体外并接通蒸汽进汽口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通蒸汽联管；

所述的相变蓄热箱体外部的上部设有排气管，下部设有出水管组和热水调温旁路；出水管组包括小出水管、出水总管、出水联管和出水管口；小出水管一端接通相变蓄热箱体内，另一端接通出水联管；出水总管一端接通出水联管，另一端接通出水口；热水调温旁路一端接通冷水进水管，另一端接通出水联管；

控制系统与变蓄热箱体、冷水进水管、相变蓄热管、蒸汽进汽管、出水管组、热水调温旁路、排气管连接；控制系统包括终端控制器、测量仪、电动调节阀，终端控制器与测量仪和电动调节阀连接。

本发明所述相变蓄热箱体侧壁侧壁底部设有检修人孔门，顶部装有压力计。

本发明所述的冷水进水管上装有电动调节阀、流量计和温度计，冷水喷管至少为1根，冷水喷管上开有冷水喷孔。

本发明在相变蓄热箱体内两端设有固定支架；所述的固定管板为两个，一个固定管板焊接在一端固定支架上，另一个固定管板通过滑孔活动固定在另一端固定支架上。

本发明所述的蒸汽进汽管上装有电动调节阀、流量计、温度计和压力计，蒸汽进汽管组的蒸汽喷管至少为1根，蒸汽喷管上开有蒸汽喷孔。

本发明所述出水管组上装有电动调节阀、温度计、流量计、管道泵。

本发明所述热水调温旁路上装有电动调节阀。

本发明所述排气管上装有电动调节阀。

本发明相邻相变蓄热管采用正三角形形式布置；相变蓄热管上装有相变蓄热材料的测温仪，相变蓄热管采用螺旋翅片管形式。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：一方面采用蒸汽和冷水喷淋换热，以及在相变蓄热管外加装螺旋翅片的方式，可以大幅提高管外换热系数，换热效果大有改善；另一方面整个蓄热、放热供热、排气及排水过程都是自动控制，实现了完全智能化工作。

附图说明

图1是本发明实施例中蒸汽加热智能移动蓄热供热装置的结构示意图。

图2是相变蓄热管排列左视图。

图3是蒸汽进汽管组俯视图。

图4是蒸汽喷管的局部结构示意图。

图5是冷水进水管组俯视图。

图6是冷水喷管的局部结构示意图。

图7为出水管组局部结构俯视图。

图中：1-相变蓄热箱体、2-蒸汽进汽口、3-蒸汽进汽管、4-蒸汽进汽联管、5-蒸汽喷管、6-热水调温旁路、7-出水总管、8-管道泵、9-出水口、10-出水联管、11-终端控制器、12-固定支架、13-固定管板、14-排气管、15-冷水喷管、16-冷水进水联管、17-冷水进水管、18-冷水进水口、19-相变蓄热管、20-蒸汽喷孔、21-冷水喷孔、23-冷水进水管组、24-相变蓄热组件、25-蒸汽进汽管组。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1～图6，本实施例包括牵引车（图中未画出）、相变蓄热箱体1、蒸汽进汽口2、蒸汽进汽管3、蒸汽进汽联管4、蒸汽喷管5、热水调温旁路6、出水总管7、管道泵8、出水口9、出水联管10、终端控制器11、固定支架12、固定管板13、排气管14、冷水喷管15、冷水进水联管16、冷水进水管17、冷水进水口18、相变蓄热管19、蒸汽喷孔20、冷水喷孔21、小出水管。

控制系统包括终端控制器11、若干个测量仪、若干个电动调节阀。终端控制器11设置在在相变蓄热箱体1外部，终端控制器11通过导线与各测量仪和各电动调节阀连接。测量仪包括有流量计、压力计、温度计、测温仪。

本实施例整体为长方体结构。相变蓄热箱体1的外表面有保温层（图中未画出）。在相变蓄热箱体1内从上至下依次设置有冷水进水管组23、相变蓄热组件24及蒸汽进汽管组25。

冷水进水管组23包括冷水进水口18、冷水进水管17、冷水进水联管16和冷水喷管15。冷水进水联管16和冷水喷管15置于箱体1内，冷水喷管15接通冷水进水联管16。冷水进水管17一端置于箱体1外并接通冷水进水口18，另一端置于箱体1内并接通冷水联管16。

在相变蓄热箱体内两端设有固定支架12。相变蓄热组件24包括相变蓄热管19和固定管板13。固定管板13为两个，考虑相变蓄热管19热膨胀，一个固定管板13焊接在一端固定支架12上，另一个固定管板13通过滑孔活动固定在另一端固定支架上12。相变蓄热管19固定在固定管板19上并成水平错列布置。相变蓄热管19内封装有一定的相变蓄热材料，相变蓄热材料可根据不同的供热要求选用45-90℃范围内相变温度点的结晶水合盐。相邻相变蓄热管19采用“正三角形”形式布置，其间距可根据实际传热要求及阻力情况选择，相变蓄热管19材质为奥氏体不休耐热钢0Cr18Ni9，相变蓄热管19上装有相变蓄热材料的测温仪，为增加传热面积，相变蓄热管19采用螺旋翅片管形式，翅片间距、高度及厚度可根据传热要求及阻力情况选取。

蒸汽进汽管组25包括蒸汽进汽口2、蒸汽进汽管3、蒸汽联管4和蒸汽喷管5。蒸汽联管4和蒸汽喷管5置于相变蓄热箱体1内，蒸汽喷管5接通蒸汽联管4。蒸汽进汽管3一端置于相变蓄热箱体1外并接通蒸汽进汽口2，另一端置于相变蓄热箱体1内并接通蒸汽联管4。

相变蓄热箱体1外部顶上面设有排气管14，下部设有出水管组和热水调温旁路6。出水管组包括小出水管、出水总管7、出水联管10和出水管口9。小出水管一端接通相变蓄热箱体，另一端接通出水联管10。出水总管一端接通出水联管10，另一端接通出水口9。热水调温旁路6一端接通冷水进水管17，另一端接通出水联管10。

本实施例中的相变蓄热箱体1侧壁底部设有检修人孔门（图中未画出），顶部装有压力计。

本实施例中的冷水进水管组23的冷水进水管17上装有电动调节阀、流量计和温度计，冷水进水管组23的冷水喷管15至少为1根，其间距根据实际情况选择，可吊挂在相变蓄热箱体1内部，冷水喷管15上开有等孔径及等间距的冷水喷孔21，冷水喷孔21孔径及间距可根据实际情况选择。

本实施例中的蒸汽进汽管组25的蒸汽进汽管3上装有电动调节阀、流量计、温度计和压力计，蒸汽进汽管组25的蒸汽喷管5至少为1根，其间距根据实际情况选择，蒸汽喷管5可支撑于相变蓄热箱体1内部，蒸汽喷管5上开有等孔径及等间距的蒸汽喷孔20，蒸汽喷孔20孔径及间距可根据实际情况选择。

本实施例中的热水出水总管7上装有电动调节阀、温度计、流量计、管道泵。

本实施例中的热水调温旁路6上装有电动调节阀。

本实施例中的排气管14上装有电动调节阀。

本实施例中的蓄热运行时，蒸汽进汽口2与外界蒸汽管道连接，启动蒸汽进汽管3上的电动调节阀和出水总管7上的电动调节阀，高温蒸汽通过蒸汽进汽管3进入蒸汽进汽联管4，再由蒸汽进汽联管4向各蒸汽喷管5分配蒸汽，进入蒸汽喷管5的蒸汽由蒸汽喷孔20喷出，以一定的速度向上掠过相变蓄热组件24，对相变蓄热管19进行喷淋加热，热量经各相变蓄热管19的管壁通过热传导到相变蓄热管19内的相变蓄热材料，相变蓄热材料的温度逐渐升高，在未达到相变温度点之前，相变材料吸收储存显热，当达到相变温度点时，相变蓄热材料开始发生相变，相变材料发生物态变化，同时吸收热量，此时相变蓄热材料储存潜热，温度超过相变温度点时，相变蓄热材料继续吸热储存显热，蒸汽经相变材料吸热后变成凝结水，回落到箱体1下部空间，由小出水管和出水联管10经出水总管7及出水口9排出。当相变蓄热材料测温仪显示全部蓄热材料达到相变温度或超过一定温度时，温度信号反馈回终端控制器11，调节蒸汽进汽管3上的电动调节阀关闭，延迟调节出水总管7上的电动调节阀关闭，整个蓄热过程结束。如果蒸汽不能完全冷凝或者蒸汽中含有不凝气体，则会积聚在箱体1内部，此时可有压力计反馈压力信号给终端控制器11，当超过设定压力值时，终端控制器11启动排气管14上的电动调节阀，对相变蓄热装置进行排气，当压力在设定值内时，终端控制器11关闭排气管14上的电动调节阀。

完成蓄热的蓄热装置可由牵引车运送至热用户处，为其提供热水供应及供暖服务。蒸汽加热智能移动蓄热供热装置放热供热运行时，冷水进水口18与外界冷水管道连接，启动冷水进水管17上的电动调节阀和出水总管7上的电动调节阀，常温冷水通过冷水进水管17进入冷水进水联管16，再由冷水进水联管16向各冷水喷管15分配冷水，进入冷水喷管15的冷水由冷水喷孔21喷出，以一定的速度向下冲刷已完成蓄热的相变蓄热组件24，对相变蓄热管19进行喷淋冷却，相变材料温度降低，当达到相变温度时，相变材料开始发生相变，液态变成固态，同时释放热量。释放出的热量通过热传导传递到管壁，与喷淋而下的冷水进行对流换热，将冷水加热，加热后的热水汇集到箱体1下部空间，由小出水管引出，汇集到出水联管10，再由出水总管7引出，出水温度由出水总管7上的测温仪对其进行监测，当出水温度超过热用户所要求的温度时，温度信号反馈回终端控制器11，以分别调节冷水进水管17、出水总管7和热水调温旁路6上的电动调节阀开度，最终使出水口9出来的热水满足用户要求，最后满足要求的热水由出水总管7上的管道泵8输送至热用户处，当出水总管7上的测温仪监测到出水温度低于热用户要求的温度时，反馈终端控制器11并关闭冷水进水管17、出水总管7和热水调温旁路6上的电动调节阀，整个放热和供热过程结束。

相变蓄热装置整个蓄热、放热供热、排气及排水过程完全由终端控制器11根据反馈信号进行自动控制，无需人工操作，实现了完全智能工作。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。

Claims (9)

1.一种蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，包括牵引车和相变蓄热箱体，相变蓄热箱体固定安装于牵引车上，其特征在于：

所述的相变蓄热箱体外设有保温层；在相变蓄热箱体内从上至下依次设置有冷水进水管组、相变蓄热组件及蒸汽进汽管组；

冷水进水管组包括冷水进水口、冷水进水管、冷水联管和冷水喷管；冷水联管和冷水喷管置于相变蓄热箱体内，冷水喷管与冷水联管接通；冷水进水管一端置于相变蓄热箱体外并接通冷水进水口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通冷水联管；

相变蓄热组件包括相变蓄热管和固定管板，固定管板固定在相变蓄热箱体内，相变蓄热管固定在固定管板上并成水平错列布置，相变蓄热管内封装有相变蓄热材料；

蒸汽进汽管组包括蒸汽进汽口、蒸汽进汽管、蒸汽联管和蒸汽喷管；蒸汽联管和蒸汽喷管置于相变蓄热箱体内，蒸汽喷管接通蒸汽联管；蒸汽进汽管一端置于相变蓄热箱体外并接通蒸汽进汽口，另一端置于相变蓄热箱体内并接通蒸汽联管；

所述的相变蓄热箱体外部的上部设有排气管，下部设有出水管组和热水调温旁路；出水管组包括小出水管、出水总管、出水联管和出水管口；小出水管一端接通相变蓄热箱体内，另一端接通出水联管；出水总管一端接通出水联管，另一端接通出水口；热水调温旁路一端接通冷水进水管，另一端接通出水联管；

控制系统与相变蓄热箱体、冷水进水管、相变蓄热管、蒸汽进汽管、出水管组、热水调温旁路、排气管连接；控制系统包括终端控制器、测量仪、电动调节阀，终端控制器与测量仪和电动调节阀连接。

2.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述相变蓄热箱体侧壁侧壁底部设有检修人孔门，顶部装有压力计。

3.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述的冷水进水管上装有电动调节阀、流量计和温度计，冷水喷管至少为1根，冷水喷管上开有冷水喷孔。

4.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：在相变蓄热箱体内两端设有固定支架；所述的固定管板为两个，一个固定管板焊接在一端固定支架上，另一个固定管板通过滑孔活动固定在另一端固定支架上。

5.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述的蒸汽进汽管上装有电动调节阀、流量计、温度计和压力计，蒸汽进汽管组的蒸汽喷管至少为1根，蒸汽喷管上开有蒸汽喷孔。

6.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述出水管组上装有电动调节阀、温度计、流量计、管道泵。

7.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述热水调温旁路上装有电动调节阀。

8.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：所述排气管上装有电动调节阀。

9.根据权利要求1所述的蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，其特征在于：相邻相变蓄热管采用正三角形形式布置；相变蓄热管上装有相变蓄热材料的测温仪，相变蓄热管采用螺旋翅片管形式。