CN110207250A - 一种余热回收用蓄能箱及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收用蓄能箱及控制方法，该余热回收用蓄能箱包括箱体、隔板、控制阀、第一换热装置和第二换热装置，箱体的内腔包括形成于隔板两侧的第一室和第二室，第一室和第二室通过连通通道连通；第一室的容积足够小，这样能保证第一室内部流体迅速升温至外界所需温度，满足热用户即时用热需求，并且当热用户用热量较少或无需用热或余热量较大时，第二室内冷水在密度差作用下经过连通通道进入第一室继续加热，如此不间断混合，这样就将部分余热存储于第二室内部；并且当箱体需要补液时，补液管路中温度较低的流体仅进入第一室内部，与第一室内部液体混合，其温度对第二室内部流体温度影响比较小，保障蓄能箱持续对外部供热的需求。

Description

一种余热回收用蓄能箱及控制方法

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，特别涉及一种余热回收用蓄能箱及控制方法。

背景技术

对于锅炉、冶炼等工业而言，会产生大量的高温烟气或者废水等废热，为了尽量回收热量，通常会将高温烟气或高温废水的热量进行回收利用。

除了将高温烟气或高温废水的热量直接回收利用外，目前还设置蓄热水箱，将高温烟气或高温废水热量进行储存，以便外部使用。高温烟气或高温废水量越大、温度越高，回收的能量也就越大，相应地所需的蓄热水箱尺寸也越大。

为了满足锅炉、冶炼不同工况的需求，蓄热水箱通常按锅炉或冶炼产生废热的最大量设计。因此蓄热水箱的体积通常都比较大。体积大的蓄热水箱装满凉水时，在设备启动之初，箱体水加热需要很长的时间，不能满足热用户的即时用热需求。

并且，当热用户持续用水或者用水量增大时，补水温度较低，余热量不足以将补水温度提高至目标热水温度时，导致蓄热水箱整体温度降低，影响热用户的供水温度。

因此，如何在保证足够大蓄热体积的前提下，满足热用户的即时用热需求，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种余热回收用蓄能箱，包括箱体，还包括所述箱体的内腔设置有隔板，所述内腔包括形成于所述隔板两侧的第一室和第二室，所述第一室和所述第二室通过连通通道连通；

所述第一室的箱体壁上设置有出口，用于连通外部供能管路；

所述第二室的箱体壁上设置有进口，用于连通外部补液管路；

所述第一室内部布置有第一换热装置，所述第一换热装置用于所述第一室内介质与外部余热换热。

当系统刚启动处于初始运行阶段或者持续供水时，可以控制控制阀处于第一工作状态，使外部余热仅通过第一室内部的第一换热装置，即外部全部余热仅与第一室内部的介质进行换热，这样有利于第一室内部介质迅速升温至外界所需温度，满足热用户即时用热需求。

并且第二室与第一室通过连通通道连通，在第一室流体向外流出供暖过程中，第二室内部被第二换热装置初步加热后的流体部分可以不断补充流入第二室，在第二室内经少量余热加热后即可达到目标温度。

另外，当箱体需要补液时，补液管路中温度较低的流体仅进入第一室内部，与第一室内部液体混合，其温度对第二室内部流体温度影响比较小，有利于保障蓄能箱对外部供热的需求。

可选的，所述第二室和所述第一室上下布置，所述第二室位于所述第一室的上方，并且所述第一室的体积小于所述第二室的体积。

可选的，所述第一室的箱体壁、所述第二室的箱体壁分别设置有第一连通口、第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口通过管路连通，并且该管路设置于所述箱体外部。

可选的，所述第二室内部布置有第二换热装置，所述第二换热装置用于所述第二室内部介质与外部余热换热；

还包括控制阀，用于控制流入所述第一换热装置和所述第二换热装置中的外部余热流量。

本发明所提供的余热回收用蓄能箱的控制阀用于控制流入第一换热装置和第二换热装置的外部余热流量。也就是说，控制阀可以根据外部供能系统(供暖系统)的工作状态，控制第一换热装置和第二换热装置的换热量。当热用户用热量较少或无需用热或余热量较大时，可以控制控制阀处于第二工作状态，使外部余热同时流经第一室和第二室，这样外部余热可以同时与第一室和第二室内部流体进行换热，外部余热除了满足第一室内部流体加热外，还可以将部分余热存储于第二室内部。

可选的，还包括与所述第二换热装置并联的余热流通管，所述控制阀为设置于所述余热流通管的开关阀，所述第一换热装置的出口管路同时连通所述第二换热装置的进口管和所述余热流通管。

可选的，所述开关阀为温控电磁阀，所述温控电磁阀包括感温部件和阀体，所述感温部件设置于所述第一室的腔体壁，用于检测所述第二室内部介质的温度，所述阀体根据所述感温部件所检测的温度连通或者关闭所述余热流通管；

或者，所述开关阀为手动阀。

可选的，还包括中间余热回收器，用于吸收外部余热的热量，所述中间余热回收器的换热介质管路与所述第一换热装置、所述第二换热装置二者形成循环介质回路。

可选的，所述第二室还设置有放气口，与所述放气口连通的外部管路上设置有放气阀；

或者，所述第二室的箱体壁外表面还设置有回液口，用于与外界供能回路连通。

可选的，还包括压力检测部件，用于检测所述第二室内的压力，以所述压力检测部件所检测的压力小于预定值为条件，将所述进口处于打开状态；或者，还包括浮球阀，所述浮球阀安装于所述第二室的进口位置，用于根据所述第二室液位控制所述进口自动打开或关闭。

此外，本发明还提供了一种上述任一项所述的余热回收用蓄能箱的控制方法，包括：

当所述第一室内流体温度低于预设温度时，将控制阀置于第一工作状，以使外部余热全部流入所述第一换热装置，第二换热装置处于非换热状态；

否则，将控制阀置于第二工作状态，以使外部余热同时流经第二换热装置和第一换热装置。

附图说明

图1为本发明一种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；

图2为本发明第二种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；

图3为本发明第三种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；

图4为本发明第四种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图。

其中，图1至图4中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

1-箱体；101-第一室；102-第二室；2-中间余热回收器；3-供暖用设备；4-放气阀；5-浮球阀；6-连通通道；7-温控电磁阀；8-第二换热装置；9-第一换热装置；11-循环泵；12-泵送部件；13-手动阀；14-隔板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明一种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；图2为本发明第二种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；图3为本发明第三种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图；图4为本发明第四种实施例中余热回收用蓄能箱处于使用状态的结构示意图。

本发明提供了一种余热回收用蓄能箱，包括箱体1、隔板14、第一换热装置9。

其中，箱体1具有内腔，隔板14设置于箱体1内腔，将内腔隔离成第一室101和第二室102，也就是说，内腔包括形成于隔板14两侧的第一室101和第二室102。第一室101和第二室102通过连通通道6连通，连通通道6可以设置于隔板14上，也可以为设置于箱体1外部的管路，本文优选连通通道为设置于箱体1外部的管路。

第一室101的箱体壁上设置有出口，用于连通外部供能管路，也就是说，蓄能箱中的流体介质自第一室101外表面设置的出口流至外部供用户的供暖用设备3。

第二室102的箱体壁上设置有进口，用于连通外部补液管路，补液管路主要用于对第二室102内部进行补充流体介质。打开进口，补液管路中的流体可以流入第二室102内部。当关闭进口和关闭出口时，内腔为封闭腔体。

第一换热装置9设置于第一室101内部，第一换热装置9用于第一室101内介质和外部余热换热，本文以外部余热为高温流体为例，继续介绍技术方案和技术效果。

当外部余热流经第一换热装置9内部换热管同时与第一室101内部的流体进行热量交换，第一室101内部的流体被加热升温。同理，外部余热流经第二换热装置8内部换热管时，其与第二室102内部的流体进行热量交换，第二室102内部的流体也被加热升温。

当系统刚启动处于初始运行阶段或者持续供水时，可以控制控制阀处于第一工作状态，使外部余热仅通过第一室101内部的第一换热装置9，即外部全部余热仅与第一室101内部的介质进行换热，这样有利于第一室101内部介质迅速升温至外界所需温度，满足热用户即时用热需求。

并且第二室102与第一室101通过连通通道6连通，在第一室101流体向外流出供暖过程中，第二室102内部被第二换热装置8初步加热后的流体部分可以不断补充流入第二室102，在第二室102内经少量余热加热后即可达到目标温度。

另外，当箱体1需要补液时，补液管路中温度较低的流体仅进入第一室101内部，与第一室101内部液体混合，其温度对第二室102内部流体温度影响比较小，有利于保障蓄能箱对外部供热的需求。

请参考图1至图3，在一种优选的实施方式中第二室102和第一室101上下布置，第二室102位于第一室101的上方，这样第一室101内的冷液体与第二室102内的高温液体可以通过对流的方式进行换热，进而将余热尽可能多的存储于第二室102内部。第二室102内的冷水在密度差的作用下经过连通通道进入第一室101继续加热，如此不间断混合。

进一步地，第一室101的体积优选小于第二室102的体积，这样用户在用热时，第一室101体积小，外部余热可以快速加热第一室101内液体，实现满足需求的供热温度。当热用户非用热或用热少时间段时，第一室101温度达到预设温度后，外部余热进入第二室102内部与其内部流体换热，第二室102内部流体起到主要的蓄热作用。

第一室101体积的选取标准基本为在满足供暖的前提下，合理选取。

上述实施例中，第一室101的箱体壁、第二室102的箱体壁分别设置有第一连通口、第二连通口，第一连通口和第二连通口通过管路连通，并且该管路设置于箱体1外部。

连通管路设置于箱体1外部有利于人工控制，并且便于维修。

余热回收用蓄能箱可以进一步包括第二换热装置8和控制阀。第二换热装置8设置于第二室102内部。第二换热装置8用于第二室102内介质和外部余热换热。

对于第一换热装置9和第二换热装置8的结构本文不做限定，可以参考现有技术。

本发明所提供的余热回收用蓄能箱的控制阀用于控制流入第一换热装置9和第二换热装置8的外部余热流量。也就是说，控制阀可以根据外部供能系统(供暖系统)的工作状态，控制第一换热装置9和第二换热装置8的换热量。当热用户用热量较少或无需用热或余热量较大时，可以控制控制阀处于第二工作状态，使外部余热同时流经第一室101和第二室102，这样外部余热可以同时与第一室101和第二室102内部流体进行换热，外部余热除了满足第一室101内部流体加热外，还可以将部分余热存储于第二室102内部。

请再次参考图1和图2，上述各实施例中余热回收用蓄能箱还可以包括与第二换热装置8并联的余热流通管，控制阀为设置于余热流通管的开关阀，第一换热装置9的出口管路同时连通第二换热装置8的进口管和余热流通管。

当开关阀处于关闭状态(第二工作状态)时，外部余热自第一换热装置9的进口流入，经第一换热装置9后流经第二换热装置8，即外部余热依次与第一室101内部流体、第二室102内部流体热量交换，然后流至箱体1外部。

当开关阀处于打开状态(第一工作状态)时，外部余热自第一换热装置9的进口流入，在与第一室101内部流体热量交换，因余热流通管的阻力远远小于第二换热装置8，故自第一换热装置9流出的余热经余热流通管，而并不经过第二换热装置8，这样有利于增大第一室101内部流体的换热量，进而加速第一室101内部流体的快速升温。

当然，第一换热装置9和第二换热装置8不局限本文所述的串联，二者还可以并联，通过合理设置控制阀实现上述功能。

为了实现蓄能箱的自动控制，开关阀可以为温控电磁阀7，温控电磁阀7包括感温部件和阀体，感温部件设置于第一室101的腔体壁，用于检测第二室102内部介质的温度，阀体根据感温部件所检测的温度连通或者关闭余热流通管。即当感温部件所检测第二室102内部流体介质的温度大于预设温度时，则控制阀体关闭，使余热通过第一换热装置9后，再流经第二换热装置8，使余热存储于第二室102内的流体中；当敢为部件所检测第二室102内部流体介质的温度低于或者等于预设温度时，则控制阀体开启，使外部余热流经第一换热装置9后经阀体直接返回，不经过第二换热装置8换热。

当然，对于供暖比较简单的场合，开关阀可以为手动阀13，通过手动控制手动阀13的状态以连通余热流通管。

请参考图3，余热回收用蓄能箱还可以包括中间余热回收器2，用于吸收外部余热的热量，中间余热回收器2的换热介质管路与第一换热装置9、第二换热装置8二者形成循环介质回路。

与图1和图2公开实施例相比，上述实施例仅增加中间余热回收器2，换热装置、开关阀的设置方式可以相同。

其中，中间余热回收器2的主要结构可以参考现有技术，本文此处不做赘述。

上述实施例中，设置中间余热回收器2可以提高蓄能箱布置的灵活性。

为了提高设备使用的灵活性，第二室102还可以设置有放气口，放气口优选设置于第二室102的顶部。与放气口连通的外部管路上设置有放气阀4，通过控制放气阀4实现第二室102内部气体排出，以避免箱体1内部压力过高，提高系统安全性。

上述各实施例中，第二室102的箱体壁外表面还可以设置有回液口，用于与外界供能回路连通。也就是说，第二室102的流体介质经出口流至外部供能管路，供暖换热后，再经回液口流回第二室102内部。

在一种具体实施方式中，余热回收用蓄能箱还可以包括压力检测部件，用于检测第二室102内的压力，以压力检测部件所检测的压力小于预定值为条件，将进口处于打开状态。

除了测量压力打开进口进行补液之外，还可以采用以下结构进行补液。

请再次参考图1和图3，在另一种具体实施方式中，余热回收用蓄能箱还可以包括浮球阀5，所述浮球阀5安装于所述第二室102的进口位置，用于根据所述第二室102液位控制所述进口自动打开或关闭。

浮球阀5结构简单，可以实现自动控制。

当然，为了使系统中流体顺畅流动，还可以在第一室101的出口管路上安装循环泵11，以提供液体流动动力。

同理，在中间余热回收器2的循环管路上也可以设置泵送部件12。

另外，为了保障系统运行的可靠性，中间余热回收器2的循环管路上可以增加补水管路，以向循环管路中补充液体介质。

此外，在上述余热回收用蓄能箱的基础上，本发明还提供了一种余热回收用蓄能箱的控制方法，具体包括：

当所述第一室101内流体温度低于预设温度时，将控制阀置于第一工作状，以使外部余热全部流入所述第一换热装置9，第二换热装置8处于非换热状态；

否则，将控制阀置于第二工作状态，以使外部余热同时流经第二换热装置8和第一换热装置9。

以上对本发明所提供的一种余热回收用蓄箱及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种余热回收用蓄能箱，包括箱体(1)，其特征在于，还包括所述箱体(1)的内腔设置有隔板(14)，所述内腔包括形成于所述隔板(14)两侧的第一室(101)和第二室(102)，所述第一室(101)和所述第二室(102)通过连通通道连通；

所述第一室(101)的箱体壁上设置有出口，用于连通外部供能管路；

所述第二室(102)的箱体壁上设置有进口，用于连通外部补液管路；

所述第一室(101)内部布置有第一换热装置(9)，所述第一换热装置(9)用于所述第一室(101)内介质与外部余热换热。

2.如权利要求1所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，所述第二室(102)和所述第一室(101)上下布置，所述第二室(102)位于所述第一室(101)的上方，并且所述第一室(101)的体积小于所述第二室(102)的体积。

3.如权利要求2所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，所述第一室(101)的箱体壁、所述第二室(102)的箱体壁分别设置有第一连通口、第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口通过管路连通，并且该管路设置于所述箱体(1)外部。

4.如权利要求2所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，所述第二室(102)内部布置有第二换热装置(8)，所述第二换热装置(8)用于所述第二室(102)内部介质与外部余热换热；

还包括控制阀，用于控制流入所述第一换热装置(9)和所述第二换热装置(8)中的外部余热流量。

5.如权利要求4所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，还包括与所述第二换热装置(8)并联的余热流通管，所述控制阀为设置于所述余热流通管的开关阀，所述第一换热装置(9)的出口管路同时连通所述第二换热装置(8)的进口管和所述余热流通管。

6.如权利要求5所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，所述开关阀为温控电磁阀(7)，所述温控电磁阀(7)包括感温部件和阀体，所述感温部件设置于所述第一室(101)的腔体壁，用于检测所述第二室(102)内部介质的温度，所述阀体根据所述感温部件所检测的温度连通或者关闭所述余热流通管；

或者，所述开关阀为手动阀(13)。

7.如权利要求4所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，还包括中间余热回收器，用于吸收外部余热的热量，所述中间余热回收器的换热介质管路与所述第一换热装置(9)、所述第二换热装置(8)二者形成循环介质回路。

8.如权利要求4所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，所述第二室(102)还设置有放气口，与所述放气口连通的外部管路上设置有放气阀(4)；

或者，所述第二室(102)的箱体壁外表面还设置有回液口，用于与外界供能回路连通。

9.如权利要求4至8任一项所述的余热回收用蓄能箱，其特征在于，还包括压力检测部件，用于检测所述第二室(102)内的压力，以所述压力检测部件所检测的压力小于预定值为条件，将所述进口处于打开状态；或者，

还包括浮球阀(5)，所述浮球阀(5)安装于所述第二室(102)的进口位置，用于根据所述第二室(102)液位控制所述进口自动打开或关闭。

10.一种权利要求4至9任一项所述的余热回收用蓄能箱的控制方法，其特征在于，包括：

当所述第一室(101)内流体温度低于预设温度时，将控制阀置于第一工作状态，以使外部余热全部流入所述第一换热装置(9)，第二换热装置(8)处于非换热状态；

否则，将控制阀置于第二工作状态，以使外部余热同时流经第二换热装置(8)和第一换热装置(9)。