CN104748192A - 一种移动式相变蓄热供热智能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式相变蓄热供热智能装置。该装置由上箱体和下箱体组成，上箱体内为蒸汽加热管组和冷水取热管组，下箱体内为相变蓄热组件，相变蓄热组件由装有相变材料的相变蓄热管和管板组成，相变蓄热管沉浸在蒸馏水内，呈水平错列，箱体的外部设有蒸馏水循环管道。本发明结构紧凑、合理、管束振动小，所需蓄、放热时间短，用蒸馏水作为中间换热介质，极大减小了结垢区域，方便清洗。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，特别是涉及一种移动式相变蓄热供热智能装置，用于存储工业上的以蒸汽形式排放的余热、废热，给用户提供热水。
背景技术
目前石化行业存在大量的废热蒸汽，充分利用这些废热不仅可以提高企业的经济效益，也能缓解能耗。
我国目前主要的供热模式为集中供热，集中供热存在着大量问题，供暖的时间和温度不能随意控制，供暖舒适度较差，集中供暖须大量管道，管道运输过程中也存在着大量的热损，集中供暖一次性投资大、运行费用高，无论是否需要，都是在全天供应，造成能源白白浪费。
针对上述问题，移动相变蓄热供热装置打破了管道运输模式，是热量输送技术的一次革命性变革，具有成本低、方便快捷、热损小等优点，能够缓解热能供需矛盾。
目前已出现一些利用蓄热储能技术进行移动供热的设备和装置，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公开了一种移动蓄能供热设备，但其蓄热时的传热方式为自然对流，取热时箱体内流速低，传热效果差。申请号为201310577760.4名称为一种蒸汽加热智能移动蓄热供热装置，传热效果虽有改善但易造成喷淋不均匀及管组振动等问题，同时这两种装置都是冷水直接进入箱体内，易造成箱体内各部件均结垢，难于清洗。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种结构合理、传热效果强，方便拆卸清洗，管束振动小的蒸汽加热的移动式相变蓄热供热智能装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案，一种移动式相变蓄热供热智能装置，包括上箱体1和下箱体2，上箱体1内为蒸汽加热管组41和冷水取热管组28，呈并排放置；下箱体2内为相变蓄热组件3，相变蓄热管5沉浸在蒸馏水中，上箱体1和下箱体之2间设有蒸馏水循环管道46，整个相变蓄热装置装有智能控制系统，装置外部由保温层包裹。
蓄热时通过蒸馏水泵10将下箱体2内的蒸馏水从箱体底部抽出，通过蒸馏水循环管道46进入换热套管23与蒸汽进行热交换，热的蒸馏水回到下箱体2内横向冲刷相变蓄热管5，管内相变材料受热融化从而达到蓄热的效果。
放热时仍通过蒸馏水泵10将蒸馏水抽进冷水取热管组28与冷水进行热交换，低温蒸馏水流回下箱体2内横向冲刷相变蓄热管5，相变材料遇冷凝固放出热量，作为中间载热体的蒸馏水不断地将相变蓄热管5内的热量传递给冷水，从而达到供热的目的。
智能控制系统由终端控制器、压力传感器、温度传感器、液位传感器、流量计、电动调节阀组成，通过终端控制器通过终端控制器采集实时温度、压力、流量、液位值并调节阀门开度。
本发明所述的相变蓄热组件3由装有相变材料的相变蓄热管5和管板7组成，相变蓄热管沉浸在蒸馏水中，呈水平错列。
本发明，所述的蒸汽加热管组41与冷水取热管组28均由换热套管23组成，套管数量可由实际工况确定。蒸汽进汽管36上装有温度传感器、流量计、压力传感器及电动调节阀，冷水进水管和热水出水管上装有温度传感器、流量计及电动调节阀。
本发明所述的相所述的相变蓄热管5为环向波纹内翅片管，由焊有椭圆形翅片48的基板47冲压成型再钎焊进管内而形成，椭圆形翅片的长短轴之比为1.5～3，这种结构增大了换热面积，强化了传热效果，缩短了蓄放热时间；管内装有温度传感器，管子固定在管板7上，最右侧管板固定在固定支架4上，其余均由吊耳6吊起。
本发明所述的蓄、放热阶段蒸馏水流向由蒸馏水进、出水换向阀11、12控制，进水换向阀11管道上装有温度传感器、流量计及电动调节阀。
本发明所述的蒸馏水抽水管45由蒸馏水抽水分管44、蒸馏水抽水连管43及蒸馏水抽水总管42组成，抽水总管42上装有电动调节阀。
本发明所述的相变蓄热组件下方装有均流板8，均流板8上所开孔的大小呈线性增加。
本发明所述的下箱体2侧面设有检修人孔13及蒸馏水液位计。
通过以上方案设计出的本发明，具有以下优点和效果：1、相变蓄热管5为环向波纹内翅片管，椭圆形翅片的长短轴之比为1.5～3，该翅片结构不仅增加了相变材料的导热系数，也增强了相变材料液相区的对流换热。2、以循环的蒸馏水作为中间传热介质，使得结垢区域仅发生在取热管组，大大减小了结垢区域，便于清洗。3、循环的蒸馏水走套管环隙，壳程流速大、换热效果好，蓄放热时间短。4、蒸汽加热管组41与冷水取热管组28放在上箱体1内部两侧，较重的相变蓄热组件放在下箱体2内，此结构不仅紧凑而且重心偏下，蓄热车行驶平稳。5、整个蓄、放热过程实现了智能化控制。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图。
图2是本发明实施例图1的左结构示意视图。
图3是本发明实施例的蒸汽加热管组。
图4是本发明实施例的冷水取热管组。
图5是本发明实施例的均流板结构示意图。
图6是本发明实施例的蒸馏水抽水管局部结构示意图。
图7是本发明实施例的环向波纹内翅片管结构示意图。
图中：1-上箱体、2-下箱体、3-相变蓄热组件、4-固定支架、5-相变蓄热管、6-吊耳、7-管板、8-均流板、9-电动调节阀、10-泵、11-蒸馏水进水换向阀、12-蒸馏水出水换向阀、13人孔、14-蒸馏水出水口、15-蒸馏水出水管、16-蒸馏水出水连管、17-蒸馏水进水连管、18蒸馏水进水管、19-蒸馏水进水口、20-冷水进水口、21-冷水进水管、22-冷水进水连管、23-换热套管、24-热水出水连管、25-热水出水管、26-热水出水口、27-热水调温管、28-冷水取热管组、29-蒸馏水出水口、30-蒸馏水出水管、31-蒸馏水出水连管、32-蒸馏水出进连管、33-蒸馏水进水管、34-蒸馏水进水口、35-蒸汽进汽口、36-蒸汽进汽管、37-蒸汽进汽连管、38-冷凝水出水连管、39-冷凝水出水管、40-冷凝水出水口、41-蒸汽加热管组、42-蒸馏水抽水总管、43-蒸馏水抽水连管、44-蒸馏水抽水分管、45-蒸馏水抽水管、46-蒸馏水循环管道、47-基板、48-椭圆形翅片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例的整体结构图如图1和图2所示，整体为长方形箱式结构，蓄热装置由上箱体1和下箱体2组成，上箱体1内设置有蒸汽加热管组41、冷水取热管组28，下箱体内设有相变蓄热组件3，相变蓄热组件3通过下箱体内壁的固定支架和吊耳6共同支撑固定。蒸汽加热管组41和冷水取热管组28通过上箱体1底部的固定支架支撑。蓄热装置的外部设有保温层，上箱体1和下箱体2之间设有蒸馏水循环管道46，通过蒸馏水循环实现上箱体1与下箱体2之间的热量交换。蓄、放热阶段，通过调节蒸馏水进水换向阀11和出水换向阀12选择性进入蒸汽加热管组41或冷水取热管组28，换热后再流入下箱体2内，这种方式极大地减小了结构区域，方便拆卸清理。
相变蓄热组件3由相变蓄热管5和管板7组成，相变蓄热管5固定在管板7上并呈水平错列布置，右边侧管板7固定在下箱体2内的固定支架4上其余均由吊耳6吊起，管子左侧未固定，可自由变形来抵消相变蓄热管5与下箱体2的热膨胀差，蓄热管结构示意图如图7所示，由焊有椭圆形翅片48的基板47冲压成型再钎焊进管内而形成，椭圆翅片的长短轴之比为1.5～3，该翅片结构不仅增加了相变材料的导热系数，也增强了相变材料液相区的对流换热，其管材为奥氏体不锈钢，相变蓄热管5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45-95℃范围内相变温度点的结晶水合盐。
蒸汽加热管组(41)的结构如图3所示，上箱体1底部设有支撑件来支撑管组，蒸汽加热管组由蒸汽进汽管36、蒸馏水进水管33、蒸汽进汽连管37，蒸馏水进水连管32、换热套管23、冷凝水出水连管38、蒸馏水出水连管31、冷凝水出管39、蒸馏水出水管30组成，蒸汽进汽管36上安装有电动调节阀9、压力传感器、温度传感器及流量计。
冷水取热管组28的结构如图4所示，和蒸汽加热管组相比多了一个热水调温管。当出水温度高于设定温度时，调节热水调温管27和冷水进水管21上电动调节阀9开度，保证热水温度在设定温度范围内。
本实施例的均流板8结构如图5所示，均流板8固定在相变蓄热组件3下方，所开孔的大小呈线性增加，防止蒸馏水流道短路，保证相变蓄热管5受热均匀。
本实施例的蒸馏水循环管道46的进出口结构一致，如图6所示，蒸馏水抽水管45由蒸馏水抽水分管44、蒸馏水抽水连管43和蒸馏水抽水总42管组成，该结构使得蒸馏水出水均匀，与均流板8配套使用共同保证相变蓄热管5受热均匀。抽水总管42上安装有电动调节阀9，通过改变阀的开度来控制蒸馏水的流量。
蓄热时，将装置运输到供汽处，设定好蓄热温度。将蒸汽进汽管36与外界蒸汽管道连接，打开蒸汽进汽管36、蒸馏水抽水总管42和冷凝水出水管39上的电动调节阀，调节蒸馏水进水换向阀11和出水换向阀12使得蒸馏水能顺利流入、流出蒸汽加热管组41，接着开启蒸馏水循环泵10，蓄热开始。高温蒸汽由蒸汽进汽管36进入蒸汽进汽连管37，并通过换热套管23与循环流动的蒸馏水进行逆流对流换热，冷凝后经由冷凝水出水管39排出并存储，可直接作为热水使用。循环的蒸馏水不断将热量传递给相变材料，相变材料的温度不断升高，达到相变温度时发生相变，相变后温度继续上升，直至设定的温度，相变材料储热方式先后为相变前的显热储热，相变时的潜热储热以及相变后的显热储热。当相变蓄热管5内的温度传感器显示相变材料超过设定温度时，终端控制器关闭相应管道上的电动调节阀、停止循环蒸馏水泵10运行，蓄热完毕。
供热时，先设定好用户供水水温和流量，将冷水水源管道与冷水进水管21连接，开启相应管道上的电动调节阀并调节换向阀11、12，启动蒸馏水循环泵10，在水源压力作用下，冷水经冷水进水管21和冷水进水连管22后进入换热套管23，与循环的蒸流水逆流换热，加热后的水从热水出水管25排出，供用户使用，当热水出水口26处温度高于设定温度时，热水调温管道27上的电动调节阀将改变阀度，直至出水水温达到用户要求，被冷却的蒸馏水与相变蓄热材料换热，相变材料释放热量，随着温度的降低相变材料将凝固释放潜热，完全凝固后还会释放一部分显热，当出水温度低于设定温度时，反馈终端控制器，并关闭冷水进水管22、热水出水管25、热水调温管27上的电动调节阀，关闭蒸馏水循环泵10，整个供热过程结束。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零件、部件的形状、索取名称等可以不同，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)
1.一种移动式相变蓄热供热智能装置，包括上箱体(1)和下箱体(2)，其特征在于：
上箱体(1)内为蒸汽加热管组(41)和冷水取热管组(28)，呈并排放置；下箱体(2)内为相变蓄热组件(3)，相变蓄热管(5)沉浸在蒸馏水中，上箱体(1)和下箱体之(2)间设有蒸馏水循环管道(46)，整个相变蓄热供热装置装有智能控制系统，装置外部由保温层包裹。
2.根据权利要求1所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：
蓄热时通过蒸馏水泵(10)将下箱体(2)内的蒸馏水从箱体底部抽出，通过蒸馏水循环管道(46)进入换热套管(23)与蒸汽进行热交换，热的蒸馏水回到下箱体(2)内横向冲刷相变蓄热管(5)，管内相变材料受热融化从而达到蓄热的效果；
放热时仍通过蒸馏水泵(10)将蒸馏水抽进冷水取热管组(28)与冷水进行热交换，低温蒸馏水流回下箱体(2)内横向冲刷相变蓄热管(5)，相变材料遇冷凝固放出热量，作为中间载热体的蒸馏水不断地将相变蓄热管(5)内的热量传递给冷水，从而达到供热的目的；
智能控制系统由终端控制器、压力传感器、温度传感器、液位传感器、流量计、电动调节阀组成，通过终端控制器采集实时温度、压力、流量、液位值并调节阀门开度。
3.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述相变蓄热组件(3)由装有相变材料的相变蓄热管(5)和管板(7)组成，相变蓄热管(5)沉浸在蒸馏水中，呈水平错列。
4.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述蒸汽加热管组(41)与冷水取热管组(28)均由换热套管(23)组成，套管数量可由实际工况确定；所述蒸汽加热管组(41)的蒸汽进汽管(36)上装有温度传感器、流量计、压力传感器及电动调节阀，冷水进水管和热水出水管上装有温度传感器、流量计及电动调节阀。
5.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述相变蓄热管(5)为环向波纹内翅片管，由焊有椭圆形翅片(48)的基板(47)冲压成型再钎焊进管内而形成。椭圆形翅片的长短轴之比为1.5～3；管内装有温度传感器，管子固定在管板(7)上，最右侧管板固定在固定支架(4)上，其余均由吊耳(6)吊起。
6.根据权利要求2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述蓄热、放热阶段蒸馏水流向由蒸馏水进、出水换向阀(11，12)控制，进水换向阀(11)管道上装有温度传感器、流量计及电动调节阀。
7.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：
还包括蒸馏水抽水管(45)：
所述蒸馏水抽水管(45)由蒸馏水抽水分管(44)、蒸馏水抽水连管(43)及蒸馏水抽水总管(42)组成，抽水总管(42)上装有电动调节阀。
8.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述相变蓄热组件下方装有均流板(8)，均流板(8)上所开孔的大小呈线性增加。
9.根据权利要求1或2所述的移动式相变蓄热供热智能装置，其特征在于：所述下箱体(2)侧面设有检修人孔(13)及蒸馏水液位计。
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