CN104501290A - 一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，包括相变蓄热大罐组件和废热能回收组件；所述相变蓄热大罐组件热源入口端与废热水源连接，所述相变蓄热大罐组件供热出口端分别与直接供暖和间接供暖设备连接。本发明系统结构简单，充分回收再利用了废水热量，能够实现快速蓄热和放热功能，适用于流体废热的余热回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种废热能回收再利用技术领域，尤其涉及一种相变蓄热大罐耦合废热回收再利用系统。
背景技术
随着社会的发展，能源问题受到越来越多的关注，化石能源日益紧缺，能源成为制约世界经济发展的重要因素。科学家说认识新能源和正确地运用能源，就意味着认识通往未来的道路。根据现有社会经济的发展存在着资源与能源问题，所以在保证舒适、健康要求的同时，如何有效且合理地分配利用资源，减少常规能源消耗成为人们不得不面对的问题。利用相变蓄热材料进行储能，可以充分回收废热能，利用物质的相变来实现能量的转换，而现有相变储能普遍存在充放热时间长，功能单一，热交换面积和储热量小等缺点。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，结构简单，充分回收再利用了废水热量，能够实现快速连续蓄热和放热功能。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，包括相变蓄热大罐组件和废热能回收组件；所述相变蓄热大罐组件热源入口端与废热水源连接，所述相变蓄热大罐组件供热出口端分别与直接供暖和间接供暖设备连接。所述直接供暖设备为采暖房风机，间接供暖设备为废热回收组件。
进一步的，所述相变蓄热大罐组件包括相变蓄热大罐，在所述相变蓄热大罐内部由外层至内层依次设置滚筒式废热水箱、外层相变介质石蜡层和蜂窝式交换器，所述滚筒式废热水箱与废水热源连接，所述蜂窝式交换器与废热回收组件连接。
进一步的，所述滚筒式废热水箱为由内壳和外壳组成的空心筒体结构，在内壳外壁上设置若干导热肋片，所述导热肋片紧贴外层相变介质石蜡层。
进一步的，所述蜂窝式交换器为由内筒和外筒组成的空心筒体结构，在内筒和外筒上有序分布若干圆孔，所述圆孔通过两端通透小管连接，且连接处封闭无泄漏。
进一步的，所述蜂窝式交换器内壳外壁由外层至内层依次还设置内层相变介质石蜡层和螺旋式换热器，所述螺旋式换热器一端与设置在相变蓄热大罐内的过度水箱一端连接，所述螺旋式换热器另一端与采暖房风机入水口连接，所述过度水箱的另一端与采暖房风机出水口连接。
进一步的，所述外层相变介质石蜡层和内层相变介质石蜡层通过蜂窝式交换器上通透小管连通。
进一步的，所述废热回收组件为可移动水箱结构，在所述废热回收组件外壁上设置加热棒温度传感器和加热棒温控开关，所述加热棒温度传感器的温度测量端浸设至废热回收组件内的热水中，在所述废热回收组件内部设置有陶瓷加热棒，所述加热棒温度传感器的信号输出端与加热棒温控开关的信号输入端连接，所述加热棒温控开关的信号出端与陶瓷加热棒的信号输入端连接。
有益效果：本发明的优点如下：
1、本发明的相变蓄热大罐组件，适用于废热的余热回收利用，在相变蓄热大罐的保温壳体内设置包括用于直接换热供暖的螺旋式换热器和用于回收热能间接供暖的蜂窝筒交换器，根据应用需要相变蓄热大罐既可以提供采暖房的暖气供暖，也可以提供洗浴用水和日常洗涤用水，该系统能实现快速蓄热和放热功能，适用于流体废热的余热回收利用。
2、本发明的蜂窝式交换器，采用导热金属制作，蜂窝筒交换器由若干两端相通透的空心小管连接蜂窝筒的内筒和外筒，连接处均封闭无泄漏，两端相通透的小管内腔扩大了热交换面积，加快了换热速度。
3、本发明的废热回收组件是可移动水箱，系统在正常工况下，可以将回收储存的热介质直接供暖，必要时还可以利用夜间低谷价电进行蓄能，缓解电力负荷峰谷差，提高系统的经济性。
附图说明
附图1为本发明系统结构示意图。
附图2为相变蓄热大罐的内部结构正面剖视图。
附图3为相变蓄热大罐的侧面剖视图。
附图4智能控制盒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1、2和3所示，一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，包括相变蓄热大罐组件和废热能回收组件；所述相变蓄热大罐组件热源入口端与废热水源连接，所述相变蓄热大罐组件供热出口端分别与直接供暖和间接供暖设备连接。所述直接供暖设备为采暖房风机，间接供暖设备为废热回收组件。
所述相变蓄热大罐组件包括相变蓄热大罐1，在所述相变蓄热大罐1内部由外层至内层依次设置滚筒式废热水箱3、外层相变介质石蜡层4和蜂窝式交换器15，所述蜂窝式交换器15与废热回收组件连接。所述滚筒式废热水箱3为由内壳和外壳组成的空心筒体结构，平行固定在相变蓄热大罐1的保温壳体内，在滚筒式废热水箱3内壳外壁上设置若干导热肋片，所述导热肋片紧贴外层相变介质石蜡层4，所述滚筒式废热水箱3一端与废水热源连接，所述滚筒式废热水箱3的一端与废水热源之间通过电子闸阀24连接，所述滚筒式废热水箱3的另一端与废水处理池连接，所述滚筒式废热水箱3的另一端与废水处理池之间通过电子排水阀25连接。所述外层相变介质石蜡层4为定型相变材料，所述滚筒式废热水箱3内壳外壁与蜂窝式交换器15空心筒体的外壁之间填充满外层相变介质石蜡4，使得紧贴废热水箱内壳外壁的外层相变介质石蜡层4蓄热，所述外层相变介质石蜡层4将所蓄的热能传递至蜂窝式交换器15；所述蜂窝式交换器15为由内筒和外筒组成的空心筒体结构，在内筒和外筒上有序分布若干圆孔，所述圆孔通过两端通透小管连接，且连接处封闭无泄漏，两端相通透的小管内腔作为冷热交换的空间。所述的蜂窝筒交换器15的一侧设有进水口，连有第一水管道7的一端，第一水管道7的另一端穿过相变蓄热大罐1的保温壳体与外界的电子进水阀5连接；所述在蜂窝筒交换器15的另一侧设有出水口连有第二水管道8的一端，第二水管道8的另一端穿过相变蓄热大罐1的保温壳体与外界的电子排水泵6连接。通过滚筒式废热水箱3、外层相变介质石蜡层4和蜂窝式交换器15构成本系统回收热能间接供暖装置，当废热水流经滚筒式废热水箱3时，使得紧贴其外壁上的外层相变介质石蜡层4蓄热，所述外层相变介质石蜡层4将所蓄的热能传递至蜂窝式交换器15，蜂窝式交换器15再将热能传递至废热回收组件蓄热，以间接提供供暖装置供暖。
所述蜂窝式交换器15内壳外壁由外层至内层依次还设置内层相变介质石蜡层41和螺旋式换热器17，所述内层相变介质石蜡层41作用与外层相变介质石蜡层4类似。所述螺旋式换热器17一端与设置在相变蓄热大罐1内的过度水箱18一端连接，所述螺旋式换热器17另一端(热介质输出端)与采暖房风机入水口连接，所述螺旋式换热器17另一端(热介质输出端)与采暖房风机入水口之间设有循环泵26，所述过度水箱18的另一端与采暖房风机出水口连接，所述螺旋式换热器17、过度水箱18、采暖房风机以及循环泵26构成一个完整的循环直接换热回路，实现室内供暖，所述螺旋式换热器17能延长循环水的换热时间，保证换热效果，相对延长循环水通过换热器的流程。所述过度水箱18还连接有一电子注水器16，所述电子注水器16用于过度水箱18的添加水，系统在换热过程中会因蒸发而逐步的消耗螺旋换热管内的水，故采用过度水箱连有注水器是为了保证供暖管路的给水和添加水；所述在过度水箱18内设置有水位器14，所述水位器14控制电子注水器16的工作状态，所述水位器14的信号输出端与电子注水器16的信号输入端连接。所述螺旋式换热器17的螺旋式结构，能延长循环水的换热时间，保证换热效果，相对延长循环水通过换热器的流程。
所述废热回收组件为可移动水箱结构，水箱的内桶体采用不锈钢制作，水箱的外壳采用玻璃钢制作，在内桶体和外壳之间充满保温材料，在所述废热回收组件底盘安装有滚轮，可以提供废热回收组件在不同范围区域的移动使用；所述在废热回收组件的上端(顶部)设置有热源入水口，通过外界的电子排水泵6与蜂窝式交换器15的出水口连接，在废热能回收水箱9的下端设有热源出水口，连有出水管的一端，所述出水管的另一端连接微型增压泵27，微型增压泵27连接供暖装置。
在所述废热回收组件外壁上设置加热棒温度传感器19和加热棒温控开关21，所述加热棒温度传感器19的温度测量端浸设至废热回收组件内的热水中，在所述废热回收组件内部设置有陶瓷加热棒20，所述加热棒温度传感器19的信号输出端与加热棒温控开关21的信号输入端连接，所述加热棒温控开关21的信号出端与陶瓷加热棒20的信号输入端连接。所述加热棒温度传感器19测得热回收组件水箱内的水温低于或高于某一设定值时，将信号传递到加热棒温控开关21，加热棒温控开关21决定陶瓷加热棒20的开启或关闭。所述在废热回收组件的外侧上端还设置有辅助加热电源开关和插座，主要用于废热回收组件的辅助加热，保证和维持供暖系统运行的稳定性，同时还可以利用夜间低谷价电进行蓄能，缓解电力负荷峰谷差，提高系统的经济性。
如附图4所示，在相变蓄热大罐1的保温壳体外侧上端设有智能控制盒2，在所述的智能控制盒2内设置有定时器11，所述定时器11连有控制开关12；所述定时器11通过控制开关12控制电子闸阀24和电子排水阀25的工作状态，系统在正常工况下，根据定时器11的设定读数，电子排水阀25打开时，电子闸阀24处于关闭状态，所述电子闸阀24打开时，电子排水阀25处于关闭状态。所述控制开关12的信号输出端分别与电子闸阀24和电子排水阀25的信号输入端连接。
在所述智能控制盒2内还设有水温传感器28，连有温控开关13，水温传感器28通过温控开关13控制电子排水泵6的工作状态。所述水温传感器28的信号输出端与温控开关13的信号输入端连接，温控开关13的信号输出端与电子排水泵6的信号输入端连接。水温传感器28的测量端伸入至蜂窝筒交换器15内，测得蜂窝筒交换器15内的水温高于某一设定值时，将信号传递至温控开关13开启电子排水泵6，将热交换后热水源输送到废热回收组件，电子排水泵6工作一段时间，无水自停装置关闭电子排水泵6。
本发明的相变蓄热大罐采1用从外层到内层设计的结构，在整个大罐的保温壳体内空间填充满两层相变介质石蜡，相变蓄热大罐1内的相变介质石蜡包裹蜂窝筒式交换器15和螺旋式换热器17，分别为外层相变介质石蜡层4和内层相变介质石蜡层41，并通过蜂窝式交换器15上通透小管连通。所述设计滚筒式废热水箱3能达到废热水箱内的热介质辐射散热快，热辐射流集中、换热面积均匀，在石蜡的相转变过程中，能克服容易产生局部受热不均的现象。
所述蜂窝式交换器15亦采用圆筒体结构扩大了冷热交换的空间，所述蜂窝式交换器15两端通透小管的内空间一方面增加了热交换的面积，还有一方面，使得小管内充满相变介质石蜡，保证了从外层相变介质石蜡层4到内层相变介质石蜡层41连通，强化了对流传热。采用螺旋式换热器17主要是系统在提供采暖房的供暖时，螺旋式换热器17在与相变介质石蜡换热过程中能延长循环水的换热时间，相对延长循环水通过螺旋式换热器17的流程，在外层相变介质石蜡层4和内层相变介质石蜡层41连通的情况下，加强相变介质石蜡层的蓄热。
同时考虑到，系统在换热过程中会因蒸发而逐步的消耗换热管内的水，故采用过度水箱连有注水器16是为了保证供暖管路的给水和添加水。
本发明可以通过螺旋式换热器17直接供暖，也可通过蜂窝式交换器15回收热能实现间接供暖，充分回收再利用了废水热量，大幅度提高蓄热装置的蓄热能力，利用物质的相变来实现能量的转移，具有热交换面积大，储热量大，换热效率提高的优点。该装置能够实现快速蓄热和放热功能，结构简单，适用于流体废热的余热回收利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：包括相变蓄热大罐组件和废热能回收组件；所述相变蓄热大罐组件热源入口端与废热水源连接，所述相变蓄热大罐组件供热出口端分别与直接供暖和间接供暖设备连接。
2.根据权利要求1所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述直接供暖设备为采暖房风机，间接供暖设备为废热回收组件。
3.根据权利要求2所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述相变蓄热大罐组件包括相变蓄热大罐(1)，在所述相变蓄热大罐(1)内部由外层至内层依次设置滚筒式废热水箱(3)、外层相变介质石蜡层(4)和蜂窝式交换器(15)，所述滚筒式废热水箱(3)与废水热源连接，所述蜂窝式交换器(15)与废热回收组件连接。
4.根据权利要求3所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述滚筒式废热水箱(3)为由内壳和外壳组成的空心筒体结构，在内壳外壁上设置若干导热肋片，所述导热肋片紧贴外层相变介质石蜡层(4)。
5.根据权利要求3所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述蜂窝式交换器(15)为由内筒和外筒组成的空心筒体结构，在内筒和外筒上有序分布若干圆孔，所述圆孔通过两端通透小管连接，且连接处封闭无泄漏。
6.根据权利要求5所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述蜂窝式交换器(15)内壳外壁由外层至内层依次还设置内层相变介质石蜡层(41)和螺旋式换热器(17)，所述螺旋式换热器(17)一端与设置在相变蓄热大罐(1)内的过度水箱(18)一端连接，所述螺旋式换热器(17)另一端与采暖房风机入水口连接，所述过度水箱(18)的另一端与采暖房风机出水口连接。
7.根据权利要求6所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述外层相变介质石蜡层(4)和内层相变介质石蜡层(41)通过蜂窝式交换器(15)上通透小管连通。
8.根据权利要求2所述一种相变蓄热大罐耦合废热能回收系统，其特征在于：所述废热回收组件为可移动水箱结构，在所述废热回收组件外壁上设置加热棒温度传感器(19)和加热棒温控开关(21)，所述加热棒温度传感器(19)的温度测量端浸设至废热回收组件内的热水中，在所述废热回收组件内部设置有陶瓷加热棒(20)，所述加热棒温度传感器(19)的信号输出端与加热棒温控开关(21)的信号输入端连接，所述加热棒温控开关(21)的信号出端与陶瓷加热棒(20)的信号输入端连接。
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