CN206648508U - 一种储热器和包括该储热器的移动储热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储热器和包括该储热器的移动储热装置。所述储热器包括外壳、填充在外壳中的导热相变材料和位于外壳内的包括加热流体管道的换热器。本实用新型还涉及包括所述储热器和运输装置的移动储热装置。本实用新型的储热器内大量填充高性能相变材料作为储热介质，属于热源端与客户端的热量传递而非介质传递，显著优于以热源端的水介质或填充有少量相变材料的移动储热装置的储热性能；所述储热器还包括独立于加热流体管道的受热流体管道分开，可用于非洁净高温流的余热回收，长期使用不会污染例如自来水管道；本实用新型的可选的控制系统能够实现实时监控与后台监控。

Description

一种储热器和包括该储热器的移动储热装置

技术领域

本实用新型属于节能供热领域，具体地涉及一种储热器和包括该储热器的移动储热装置。

背景技术

目前，能源问题以及所引起的环境问题成为人类生存的一个重大挑战。目前我国工业生产过程的能耗大大高于发达国家，一个主要原因是排放的废热、余热未能合理地加以回收利用。在中国，工业炉热效率比较低，有40％～60％的热量被高温烟气、高温炉渣等带走，回收废热、降低能耗对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。但废热的回收与其利用之间存在时间和地域性的差异，尤其是对于化工、冶炼等高耗能行业，既存在过剩热能，自身工艺使用富裕，又存在不连续或不稳定排放的废热。移动式储热技术是有效解决这些问题的技术途径，它是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径。

潜热储热技术利用材料在相变过程中吸热和放热来储存和释放能量，储能密度高，所用装置简单，体积小，而且相变过程是一个近似恒温过程。将相变材料应用到例如移动式储热车上很有发展前景。

中国专利CN205262270U公开了一种可移动式热能储备装置，其包括保温箱体、储热棒组、变频循环水泵、换热盘管、加热分配器、供热分配器、温度传感器、导热介质和移动连接座。保温箱体为密封的箱体，储热棒组设在保温箱体内多层纵横排列，每个储热棒为不锈钢管，不锈钢管两端密封其内设有相变储热材料，保温箱体充满导热介质，保温箱体的其中一侧设有换热盘管，保温箱体的底部设有加热分配器，顶部设有供热分配器。该实用新型可将热电厂或其他如热源厂、钢厂、炼焦厂的余热或废热进行热回收，且无需管网，通过运输就可供给另一地需要热能的用户，大大地降低了能源消耗和环境污染。但该实用新型结构复杂，当需要储存热能时，需要导热介质将热能传递于储热棒组上，储热棒未直接与热源接触，储热时间慢；且该实用新型采用的相变储热材料有两种，一种为固—液相变储热材料，如氢氧化钠，容易发生过冷和相分离现象、腐蚀性较大，另一种是固—固相变储热材料，如季戊四醇，价格昂贵；此外，该实用新型中的储热棒两端密封，无法更换内部填充的相变储热材料，储热棒使用寿命短；另外，该可移动式热能储备装置未采用良好的保温措施，起不到良好的保温效果，会存在相变材料吸热相变之后所积蓄的热量散失过快的问题。

中国专利CN103185367A公开了一种热管式移动供热相变储热装置，其包括罐体和运输装置，罐体通过基座采用焊接或螺栓方式固定在运输装置上，罐体由横向设置的隔板分成上下两部分，上部为储热室，下部为热源室，储热室与热源室内设置有将热源室内热量传递至储热室内的热管。储热室内设置有换热管，换热管的周围填充有相变材料，热源室是待回收热源流体的通道，热源室上连接有热源流体进管和热源流体出管。该发明专门针对烟气、冷凝水等非洁净高温流体的余热回收。但是该发明需要借助热管将热源室内的热量传递给相变材料，与相变材料能直接与热源充分接触相比，储热效率不高，速度慢，此外，在给储热室内相变材料储热完成时，又需要拆卸储热管道，操作不方便，此外罐体外包覆的是普通隔热层，同样存在隔热保温效果不佳的缺陷。

中国专利CN102910104A公开了一种复合式相变储能移动供热车，其包括载重汽车本体和保温车厢，在保温车厢内设置有高、中、低温相变储热器，各相变储热器包括机壳，在机壳内分别设置有相应的相变材料和换热器，各相变储热器通过基座固定连接在车架上；高、中、低温相变储热器的换热器之间通过连接管道依次连接。该发明能实现不同温度梯度的余热或富余热的回收；在放热时，能产生不同温度的蒸汽或热水。该发明采用了三种复合相变材料，高温相变材料采用糖醇类有机物与泡沫铜的复合材料，相变温度约为205℃，相变潜热约为250kJ/kg，导热系数约为1.5W/m·K，中温相变材料采用有机酸与泡沫铜的复合材料，相变温度约为135℃，相变潜热约为210kJ/kg，导热系数约2.5W/m·K，低温相变材料采用石蜡与泡沫铜的复合材料，相变温度约为60℃，相变潜热约为180kJ/kg，导热系数约为3.2W/m·K，但是该发明采用的三种复合相变材料的导热系数固定并且不大；该发明中，热源流体与自来水用的是换热器中的同一管道，由于热源流体一般为废水、废气，容易污染换热器的管道，会使生活用水或其它用水存在安全隐患；该发明每个相变储热器以及布设在车厢内的连接管道(道)均采用保温措施，保温层底层采用耐高温的岩棉、玻璃棉毡、陶瓷纤维等材料，保温最外层采用聚氨酯发泡材料。保温车厢的内壁也采用聚氨酯发泡隔热，但这些材料的保温效果都不如气凝胶隔热材料，相对于这些材料，气凝胶隔热材料具有显著优越的隔热性能。

曾有提议采用氢氧化钡作为相变储热介质，但是氢氧化钡存在毒性大、过冷、循环稳定性差、相变分离以及储热装置报废后回收困难等问题。

此外，上述现有技术中还存在安装或者拆卸储热装置麻烦、操作不灵活方面的不足。

因此，需要提供一种能够克服现有技术所存在的上述问题的储热器或可移动式储热装置。

实用新型内容

为了解决一个或多个上述问题，本实用新型提供了一种储热器或移动储热装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

1、一种储热器，所述储热器包括：

外壳；

导热相变材料，所述导热相变材料包含相变材料和导热填料并且填充在所述外壳中；和

换热器，所述换热器位于所述外壳内部，包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于加热流体的加热流体管道，所述加热流体管道具有加热流体管道出口和加热流体管道入口，并且所述加热流体管道出口和所述加热流体管道入口设置在所述外壳的外侧。

2、根据技术方案1所述的储热器，所述导热相变材料至少填充至所述外壳的容积的至少50％，优选至少60％，更优选至少70％，进一步优选至少80％。

3、根据技术方案1或2所述的储热器，所述相变材料选自由木糖醇、赤藻糖醇、熔点为60～90℃的烷烃型石蜡、分子量为500～5000的聚乙烯、分子量为800～20000的聚乙二醇、碳原子数为18至50的高级脂肪醇组成的组；所述相变材料选自由熔点为60～90℃的烷烃型石蜡、熔点为120℃的赤藻糖醇组成的组；更优选的是，所述相变材料为赤藻糖醇。

4、根据技术方案1至3中任一项所述的储热器，所述导热填料选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；优选的是，所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；更优选的是，所述导热填料为膨胀石墨；和/或所述导热填料以所述导热相变材料的总重量计为5重量％至30重量％，优选为10重量％至20重量％。

5、根据技术方案1至4中任一项所述的储热器，所述外壳包括内壁层、外壁层和位于所述内壁层和所述外壁层之间的由保温材料形成的保温层，所述保温材料选自由聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫、玻璃棉、岩棉、气凝胶隔热材料组成的组，优选所述保温材料选自由聚氨酯泡沫、玻璃棉、气凝胶隔热材料组成的组，更优选所述保温材料为气凝胶隔热材料；和/或所述外壳的厚度为10～50mm，优选为20～30mm。

6、根据技术方案1至5中任一项所述的储热器，所述换热器还包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于受热流体的受热流体管道，所述受热流体管道具有受热流体管道出口和受热流体管道入口，所述受热流体管道出口和所述受热流体管道入口设置在所述外壳的外侧；优选的是，所述加热流体管道和所述受热流体管道为平行布置，并且所述加热流体管道和所述受热流体管道之间留有间隙。

7、根据技术方案1至6中任一项所述的储热器，所述储热器的内部配置有温度传感器和压力传感器；和/或所述储热器的上部设有进料管，该进料管上连接有第一阀门；和/或所述储热器的下部设有出料管，该出料管上连接有第二阀门；和/或所述加热流体管道入口配置有第三阀门、流量计、温度传感器和压力传感器，所述加热流体管道出口上配置有第四阀门、温度传感器和压力传感器；和/或所述受热流体管道入口配置有第五阀门，所述受热流体管道出口配置有第六阀门和温度传感器；和/或所述加热流体为蒸汽、热水或者烟气；和/或所述受热流体为温度低于所述加热流体的水。

8、根据技术方案1至7中任一项所述的储热器，所述换热器为换热盘管，优选的是，所述换热盘管为螺管式管道、回形管式管道或螺旋板式管道，所述换热盘管的外部与导热相变材料接触，所述换热盘管的内部为流动介质；和/或所述换热盘管的材质选自由不锈钢、铝合金、铜组成的组。

9、一种移动储热装置，所述移动储热装置：技术方案1至8中任一项所述的储热器；和运输装置；其中，所述储热器可操作地固定于所述运输装置上；优选的是，所述运输装置为全挂牵引车或半挂牵引车；和/或所述运输装置还包括储热器自动装卸机构。

10、根据技术方案9所述的移动储热装置，所述储热装置还包括控制系统，所述控制系统实时显示或实时监控选自流量、温度、压力、储热量、GPS定位、行驶速度和/或运行里程；和/或所述控制系统显示和监控的信息内容可实时地传回运营中心调度室。

本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果：

(1)本实用新型的移动储热装置结构简单、容易制造、操作方便。

(2)本实用新型的移动储热装置的储热器外壳内直接填充大量的高性能相变材料作为储热介质，单位空间可填充的储热介质量大，储热能力高，属于热源端与客户端的热量传递而非介质传递，优于现有公开的各种以热源端的水介质或填充有少量相变材料的移动储热装置。

(3)本实用新型能够高效储热，本实用新型储热器内部填充高效储热的导热相变材料，相变温度可调(60℃至130℃)、相变潜热高(180kJ/kg～340kJ/kg)、导热率高、循环稳定性好，更重要的是，由于混合或复合了导热填料，使得本实用新型中的导热相变材料热导率高且可调节(1W/m·K至20W/m·K)，能够高效储热。

(4)本实用新型能够高效保温，本实用新型储热器的外壳为含有保温材料的夹层结构，保温效果好，且保温材料如果采用气凝胶隔热材料，由于气凝胶隔热材料热导率低，隔热性能优异，隔热效果更好，起到对储热器储存热量长时间高效保温的作用，能够较长时间保持温度，有效避免了储热器中导热相变材料吸热相变之后所积蓄的热量散失过快的问题。

(5)本实用新型的一些优选实施方式能够实现实时监控和后台监控，本实用新型通过控制系统，可实时监控储热器的储热状态；本实用新型中的控制系统能显示和监控温度、入口流量、压力、储热量、GPS定位、行驶速度和/或运行里程等信息内容，同时通过控制系统可以将这些信息内容实时传回运营中心调度室，实现后台监控。

(6)本实用新型的一些优选实施方式的换热器还包括受热流体管道，并且加热流体管道与受热流体管道分开，导热相变材料均匀分布在加热流体管道与受热流体管道例如自来水管道周围，无须借助热管或导热介质等其它措施来提高导热效率，可以实现对烟气、冷凝水等非洁净高温流体的余热回收，长期使用不会污染受热流体管道例如自来水通道。

(7)本实用新型中牵引车包括用于自动装卸储热器的自动装卸机构，能够灵活安装和拆卸储热器。

附图说明

图1显示了本实用新型的具有螺管式管道的螺管式储热器，其中图1A是主视图，图1B是储热器的垂直剖开所看到的视图，图1C是储热器的水平剖开所看到的视图。

图2显示了本实用新型的具有回形管式管道的回形管式储热器，其中图2A是主视图，图2B是储热器的垂直剖开所看到的视图，图2C是储热器的水平剖开所看到的俯视图。

图3显示了本实用新型的螺旋板式管道的螺旋板式储热器，其中图3A是主视图，图3B是储热器的垂直剖开所看到的视图，图3C是储热器的水平剖开所看到的俯视图。

图4显示了一种移动储热装置，包括运输装置和储热器。

图5显示了一种移动储热装置，其包括运输装置和螺管式储热器。

图6显示了一种移动储热装置，其包括运输装置和回形管式储热器。

图7显示了一种移动储热装置，其包括运输装置和螺旋板式储热器。

图8显示了多储热器模块式移动储热装置，其包括运输装置和储热器，所述储热器包括多个储热器模块单元。

图9是本实用新型的移动储热装置的一个实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型在第一方面提供了一种储热器，所述储热器包括：

外壳；

导热相变材料，所述导热相变材料包含相变材料和导热填料并且填充在所述外壳中；和

换热器，所述换热器位于所述外壳内部，包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于加热流体的加热流体管道，所述加热流体管道具有加热流体管道出口和加热流体管道入口，并且所述加热流体管道出口和所述加热流体管道入口设置在所述外壳的外侧。

相变材料是潜热储热技术应用的前提，要在实际中应用相变材料要尽量满足如下热力学、动力学和化学性质要求：(1)动力学性质：为了降低液-固相变过程中产生过冷现象，并保证相变材料能够及时的释放潜热，必须保证相变材料具有较快的晶体成核速率。(2)热力学性质：具有合适的相变温度，能满足相变储热的要求；具有较高的相变潜热值，即以较少量的相变材料就能储存较大量的热能；具有较高的导热系数，能提高储热系统的蓄放热效率。(3)物理性质：合适的相平衡，提高相变过程稳定性；高的密度，单位体积储热密度大；小的体积变化，易于封装；较低的饱和蒸汽压，解决密封问题。(4)化学性质：长期化学稳定性，提高使用寿命；与封装相容性，无腐蚀；没有毒性；不易燃，具有较高的安全性。(5)经济性：量产、易得、成本低。

为了实现储热装置的高效储热，需要提高相变材料的热导率，本实用新型通过往相变材料中添加具有高热导率的导热填料，使之与相变材料混合或者复合而得到具有高热导率的导热相变材料，提高了储热器的储热能力。本实用新型中的储热器内部填充高效储热的导热相变材料，相变温度可调(60℃至130℃)、相变潜热高(180kJ/kg～270kJ/kg)、导热率高、循环稳定性好；并且由于混合或复合了导热填料，通过改变导热填料在导热相变材料中所占的质量百分比含量，使得本实用新型中的导热相变材料热导率可调节(4W/m·K至20W/m·K)，例如为4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20W/m·K。

在一些实施方式中，所述导热相变材料至少填充至所述外壳的容积的至少50％，优选至少60％，更优选至少70％，进一步优选至少80％，甚至90％。这是因为本实用新型的导热相变材料可以显著减少换热器的空间占比。因此才能大量填充导热相变材料，提高储热能力。最优选的是，所述导热相变材料填充外壳内余下的所有空间，例如换热器等占据的空间之外余下的所有空间。

根据一个优选的实施方式，所述相变材料选自由熔点为60～90℃的烷烃型石蜡(例如熔点为60℃、70℃、80℃或90℃烷烃型石蜡)、分子量为500～5000的聚乙烯(例如分子量为500、800、1000、2000、3000、4000或5000的聚乙烯)、分子量为800～20000的聚乙二醇(例如分子量为800、900、1000、2000、4000、8000、10000或20000的聚乙二醇)、碳原子数为18至50的高级脂肪醇(例如18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、34、36、38、40、42、44、46、47、48或50个碳原子的高级脂肪醇)、木糖醇、赤藻糖醇组成的组；优选的是，所述相变材料选自由熔点为60～90℃的烷烃型石蜡、熔点为120℃的赤藻糖醇组成的组；更优选的是，所述相变材料为赤藻糖醇。

根据一个优选的实施方式，所述导热填料选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；优选的是，所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；更优选的是，所述导热填料为膨胀石墨；所述导热填料在导热相变材料中所占的质量百分比含量为5％至30％(例如5％、8％、10％、15％、20％、25％或30％)，优选的是，所述导热填料在导热相变材料中所占的质量百分比含量为10％至20％。

在一些实施方式中，所述导热填料选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；优选的是，所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；更优选的是，所述导热填料为膨胀石墨。

所述导热填料以所述导热相变材料的总重量计可以为5重量％至30重量％(例如5％、8％、10％、15％、20％、25％或30％)，优选为10重量％至20重量％。

在一些实施方式中，所述外壳可以为包括保温材料的夹层结构，如此可以提高保温效果，有效减少储热器在储热完成后在移动过程中储热器向外界所释放的热量。例如所述外壳包括内壁层、外壁层和位于所述内壁层和所述外壁层之间的由保温材料形成的保温层，所述保温材料选自由聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫、玻璃棉、岩棉、气凝胶隔热材料组成的组，优选所述保温材料选自由聚氨酯泡沫、玻璃棉、气凝胶隔热材料组成的组，更优选所述保温材料为气凝胶隔热材料。

根据一个优选的实施方式，所述夹层结构的夹层厚度为10～50mm(例如10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm)，优选为20～30mm。

在一些实施方式中，所述换热器还包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于受热流体的受热流体管道，所述受热流体管道具有受热流体管道出口和受热流体管道入口，所述受热流体管道出口和所述受热流体管道入口设置在所述外壳的外侧。

在一些优选的实施方式中，所述加热流体管道和所述受热流体管道为平行布置，并且所述加热流体管道和所述受热流体管道之间留有间隙。

在一些实施方式中，所述储热器的内部可以配置有温度传感器和压力传感器。所述储热器的上部可以设有进料管，该进料管上可以连接有第一阀门。所述储热器的下部可以设有出料管，该出料管上可以连接有第二阀门。所述加热流体管道入口可以配置有第三阀门、流量计、温度传感器和压力传感器，所述加热流体管道出口上可以配置有第四阀门、温度传感器和压力传感器。所述受热流体管道入口可以配置有第五阀门，所述受热流体管道出口可以配置有第六阀门和温度传感器。

在一些实施方式中，所述加热流体可以为蒸汽、热水或者烟气。

在一些优选的实施方式中，所述受热流体为温度低于所述加热流体的水。

在一些实施方式中，所述换热器为换热盘管，优选的是，所述换热盘管为螺管式管道、回形管式管道或螺旋板式管道，所述换热盘管的外部与导热相变材料接触，所述换热盘管的内部为流动介质。在一些实施方式中，所述换热盘管的材质选自由不锈钢、铝合金、铜组成的组。

本实用新型在第二方面提供了一种移动储热装置，所述移动储热装置包括本实用新型第一方面所述的储热器；和运输装置；其中，所述储热器可操作地固定于所述运输装置上。

在一些优选的实施方式中，所述运输装置可以为全挂牵引车或半挂牵引车。另外，所述运输装置可以优选地包括储热器自动装卸机构(未示出)。

在一些优选的实施方式中，所述储热装置还包括控制系统，所述控制系统实时显示或实时监控选自流量、温度、压力、储热量、GPS定位、行驶速度和/或运行里程。所述控制系统显示和监控的信息内容可实时地传回运营中心调度室。

下文将结合附图对本实用新型的储热器或移动储热装置的一些具体的实施方式进行进一步的说明。

图1显示了本实用新型的螺管式储热器11，其中图1A是主视图，图1B是储热器11的垂直剖开所看到的视图，图1C是储热器11的水平剖开所看到的视图。螺管式储热器11包括外壳12、螺管式受热流体管道13、填充在所述外壳12中的导热相变材料14、入口15和出口16，入口15和入口16的位置可以调换。螺管可以是等距等径的螺管，也可以非等距和/或非等径的螺管。

图2显示了本实用新型的回形管式储热器21，其中图2A是主视图，图2B是储热器21的垂直剖开所看到的视图，图2C是储热器21的水平剖开所看到的视图。回形管式储热器21包括外壳22、回形管式受热流体管道23、填充在所述外壳22中的导热相变材料24、入口25和出口26，入口25和入口26的位置可以调换。回形管可以单向或者多向折叠延伸。在单向折叠延伸的情况下，每节管道可以是等长的，也可以是非等长的。

图3显示了本实用新型的螺旋板式储热器31，其中图3A是主视图，图3B是储热器31的垂直剖开所看到的视图，图3C是储热器31的水平剖开所看到的视图。螺旋板式储热器31包括外壳32、螺旋板式受热流体管道33、填充在所述外壳32中的导热相变材料34、入口35和出口36，入口35和入口36的位置可以调换。螺旋板式可以例如将具有内腔的片材卷起来获得。

图4显示了一种移动储热装置，其包括运输装置40和储热器41。

图5显示了一种移动储热装置，其包括运输装置50和螺管式储热器51。其中螺管式储热器51可以如上所述，在此不再赘述。

图6显示了一种移动储热装置，其包括运输装置60和回形管式储热器61。其中回形管式储热器61可以如上所述，在此不再赘述。

图7显示了一种移动储热装置，其包括运输装置70和螺旋板式储热器71。其中螺旋板式储热器71可以如上所述，在此不再赘述。

图8显示了多储热器模块式移动储热装置，其包括运输装置80和储热器81。储热器81包括可以例如并排方式或者堆叠放置的多个(图中显示为20个，但是可以是任意多个，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20甚至更多个)储热器模块单元87。各个储热器模块单元87可以具有专用的加热流体管道出口和加热流体管道入口，也可以是各个储热器模块单元87串联而相互流体连通使得整个储热器至具有一个加热流体管道入口85和加热流体管道出口86。

下文将结合图9对本实用新型的一些优选的实施方式中进行进一步的说明，而且，除非另有相反说明，否则下文针对图9所述的储热器或移动储热装置的构件或者其他位置所提及的构件同样适用于图1至8中所述或者其他位置所述的储热器或移动储热装置。

图9显示了本实用新型的一种移动储热装置。如图所示，所述储热装置包括储热器和运输装置1，所述储热器固定于运输装置1上，在附图9中，运输装置1为牵引车，所述牵引车可以为全挂车、半挂车等类型，可定做或由现有牵引车改装而成。储热器可采用底部的连接支座永久安装固定于牵引车车体上，随牵引车一起移动，在热源端完成储热、运输至客户端完成放热的周期循环过程；也可以采用可安装、拆卸方式临时固定于牵引车车体上，在热源端完成储热、运输至客户端后卸下储热器，同时牵引车可装上客户已取热后的另一个未储热的储热器运输至热源端进行储热，完成循环交替充放热过程。在一些优选的实施方式中，当储热器采用可安装、拆卸方式临时固定于牵引车车体上时，所述的牵引车还可以包含有储热器的自动装卸机构，方便储热器的灵活安装和拆卸。

本实用新型中储热器包括外壳2和内部的换热器3，所述换热器3包括加热流体管道3-1和受热流体管道3-2，加热流体管道3-1和受热流体管道3-2的两端开口，穿过外壳设在外壳外侧，所述加热流体管道和所述受热流体管道优选为平行走向，两管道之间留有间隙(用于管道与下文提到的导热相变材料的充分接触)。在本实用新型中所述的加热流体管道3-1为热源管道，所述受热流体管道3-2为自来水管道。特别地，所述储热器还包括支撑板4，所述支撑板4从储热器的顶端延伸至底端，换热器3穿在支撑板4上，所述支撑板4设置为至少两块以上(例如设置2块支撑板或3块支撑板)，起到支撑换热器3的作用。

本实用新型所述储热器的外壳内部可以填充导热相变材料，所述导热相变材料均匀分布在加热流体管道3-1和受热流体管道3-2的周围；所述导热相变材料由相变材料与导热填料混合或复合而成，例如通过向相变材料中添加导热填料并混合均匀的方式实现。所述储热器的上部设有进料管5，进料管5上连接有第一阀门5-1，储热器的下部一侧设有出料管6，出料管6上连接有第二阀门6-1，用于添加或者更换储热器中的导热相变材料，具体地，通过打开第一阀门5-1，关闭第二阀门6-1，可以通过进料管5往储热器里添加导热相变材料；通过打开第二阀门6-1，可以从出料管6排出导热相变材料。

本实用新型中所述加热流体管道3-1的两个开口中一个为第一入口7，所述第一入口7的管道上配置有第三阀门7-1、流量计、温度传感器和压力传感器(未示出)；另一个为第一出口8，所述第一出口8的管道上配置有第四阀门8-1、温度传感器和压力传感器(未示出)。所述受热流体管道3-2的两个开口中一个为第二入口9，所述第二入口9的管道上配置有第五阀门9-1；另一个为第二出口10，所述第二出口10的管道上配置有第六阀门10-1和温度传感器(未示出)。所述储热器的内部可以配置有温度传感器和压力传感器。本实用新型中的温度传感器、压力传感器和流量计(未示出)可以通过信号传输线与下文将要介绍的控制系统连接。

根据一个优选的实施方式，本实用新型中的储热装置还包括控制系统(未示出)，例如把控制系统设置在牵引车驾驶室内，控制系统能够显示和实时监控GPS定位、行驶速度和/或运行里程。本实用新型中的温度传感器、压力传感器和流量计通过信号传输线与控制系统连接，控制系统能够显示和实时监控体积流量、温度和压力，此外，通过流量计显示的信号和温度传感器显示的温度变化状况，控制系统能够给出储热器的储热量，能够实时监控储热器的储热状况。同时，所述控制系统显示和监控的信息内容能实时传回运营中心调度室，实现后台监控。特别地，控制系统能够为储热器提供压力保护，具体地，当储热器内部的压力传感器检测到储热器内部的压力到达例如0.2MPa时，控制系统就会自动发出报警信号，并且该信号能实时传回运营中心调度室。

本实用新型中所述的移动储热装置的具体工作过程为：储热时，将废气、废水或富余蒸汽与加热流体管道3-1的第一入口7对接，同时打开第三阀门7-1和第四阀门8-1，废气、废水或富余蒸汽等流体流经加热流体管道，热量被储热器中填充的导热相变材料充分吸收，当储热器内部设置的温度传感器检测到的温度超过导热相变材料的熔点时，停止储热，具体地，以赤藻糖醇为例，赤藻糖醇的熔点为120℃，当温度传感器所显示的温度为例如130℃左右时，停止储热。储热完成后，储热器通过牵引车运输到用户端，换热器的受热流体管道3-2的第二入口9与自来水管进行对接，第二出口10与用户管道对接，同时打开第五阀门9-1和第六阀门10-1，加热低温水至所需温度。

本实用新型的移动储热装置，能够高效储热、高效保温，可以给用户提供不同温度的蒸汽和热水，能够合理利用余热和解决热能供需矛盾。

以下为利用本实用新型的移动储热装置的应用实施例。

制造例1制造具有不同结构的换热器

设计并制造分别如图1、2和3所示的储热器的螺管、盘管和螺旋板三种换热器，它们具有如下结构参数：

表1：三种换热器的结构参数

使用导热相变材料对上述换热器进行测试。所述材料的性能参数如下：相变点为120℃；相变潜热为250kJ/kg；室温热导率为5W/mK；密度为1000kg/m³；定压比热为2kJ/kgK。

经过实验发现，螺管换热器或螺旋板式换热器储热性能相对而言更好，回形管式换热器在储热过程中储热模块中的相变材料被熔化最迟。

实验还发现，螺旋板式换热器拥有更优秀的换热性能，推测可能是因为其入口面积更大，能够通过更大的水蒸气流量，而且换热面积更大。因此，从换热的角度来看，螺旋板式换热器最优，螺管式换热器次之，回形管式换热器再次之。

在实验过程中，还使用4个测温热电偶和无纸记录仪测定了螺旋板式换热器的4个测温点的温度，从水蒸气进口到水蒸气出口编号由小到大。

储热试验

2017年1月11日，上午11点，齐齐哈尔富区(郊区)电厂，进行储热试验。

对蓄能器通入水蒸气，水蒸气从侧边进口进，底部出口排出。装置将水蒸气的热量吸收，换热器内部4个不同位置安装有热电偶来测量温度，温度数据被记录在无纸记录仪中。

储热时间约为70分钟，当4个热电偶测量温度均超过125℃时，结束水蒸气的流通，实验结束。发现最高温度为128.2℃。

第一天冷却试验

在电厂进行储热试验后，将储热器运输回实验基地进行冷却试验，运输的总时间约为2小时，当天齐齐哈尔温度约为-15℃。

把水温约为30℃的冷却水流经装置进行冷却，冷却水流量约为400kg/min。用手感受出水温度，开始感受到的水温较高，大约40℃，通水大概2分钟后，出水口温度与进水口温度感觉不到区别。

实施例1

某热电厂锅炉排烟气温度为220～250℃，压力为0.6MPa，流量为8000m³/h～9000m³/h。本实用新型的移动蓄能装置的换热器具有螺旋板式构造，选用熔点为120℃的赤藻糖醇为相变材料，膨化石墨为导热填料，导热相变材料由赤藻糖醇与导热填料复合而成，导热填料在导热相变材料中所占的质量百分数为10％，导热相变材料的相变潜热为250kJ/kg，导热系数为(10W/m·K)；外壳夹层结构中含有的保温材料选用气凝胶隔热材料，夹层结构的厚度为30mm。采用本实用新型的移动储热装置，储热器可拆卸地固定于牵引车车体上，载重20吨导热相变材料，储热时，高温烟气进入加热流体管道，将烟气的热量传递给导热相变材料，当控制系统监控到相变材料的温度达到130℃时，控制系统自动发出储热完毕信号，停止储热；移动储热装置抵达需要热水的工厂，卸下储热器，同时牵引车装上客户已取热后的另一个未储热的储热器运输至热源端进行储热。客户端将自来水管与卸下的储热器的受热流体管道连通，导热相变材料放热，对自来水进行加热，加热低温水至所需温度。从热源端运输到客户端的过程中，通过储热装置的控制系统监测储热状况，监测到储热装置在运输过程中每小时损耗的热量仅为0.08％。

实施例2-6

除了下表所示内容之外，以实施例1相同的方式进行。

从表中结果可以看出，本实用新型的移动储热装置可能高储热效能和低热量运输损耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种储热器，其特征在于，所述储热器包括：

外壳；

导热相变材料，所述导热相变材料包含相变材料和导热填料并且填充在所述外壳中；和

换热器，所述换热器位于所述外壳内部，包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于加热流体的加热流体管道，所述加热流体管道具有加热流体管道出口和加热流体管道入口，并且所述加热流体管道出口和所述加热流体管道入口设置在所述外壳的外侧。

2.根据权利要求1所述的储热器，其特征在于：

所述外壳包括内壁层、外壁层和位于所述内壁层和所述外壁层之间的由保温材料形成的保温层。

3.根据权利要求1所述的储热器，其特征在于：

所述换热器还包括两个端部各自独立地穿过所述外壳的用于受热流体的受热流体管道，所述受热流体管道具有受热流体管道出口和受热流体管道入口，所述受热流体管道出口和所述受热流体管道入口设置在所述外壳的外侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的储热器，其特征在于：

所述储热器的内部配置有温度传感器和压力传感器；和/或

所述储热器的上部设有进料管，该进料管上连接有第一阀门；和/或所述储热器的下部设有出料管，该出料管上连接有第二阀门；和/或

所述加热流体管道入口配置有第三阀门、流量计、温度传感器和压力传感器，所述加热流体管道出口上配置有第四阀门、温度传感器和压力传感器；和/或

所述加热流体为蒸汽、热水或者烟气。

5.根据权利要求3所述的储热器，其特征在于：

所述加热流体管道和所述受热流体管道为平行布置，并且所述加热流体管道和所述受热流体管道之间留有间隙；和/或

所述受热流体管道入口配置有第五阀门，所述受热流体管道出口配置有第六阀门和温度传感器；和/或

所述受热流体为温度低于所述加热流体的水。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的储热器，其特征在于：

所述换热器为换热盘管回形管式，所述换热盘管的外部与导热相变材料接触，所述换热盘管的内部为流动介质；和/或

所述换热盘管的材质选自由不锈钢、铝合金和铜组成的组。

7.根据权利要求6所述的储热器，其特征在于：

所述换热盘管为螺管式管道、回形管式管道或螺旋板式管道。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的储热器，其特征在于：

所述导热相变材料填充所述外壳的全部内部空间。

9.一种移动储热装置，其特征在于，所述移动储热装置包括：

权利要求1至8中任一项所述的储热器；和

运输装置；

其中，所述储热器可操作地固定于所述运输装置上；

优选的是，所述运输装置为全挂牵引车或半挂牵引车；和/或所述运输装置还包括储热器自动装卸机构。

10.根据权利要求9所述的移动储热装置，其特征在于：

所述储热装置还包括控制系统，所述控制系统实时显示或实时监控选自流量、温度、压力、储热量、GPS定位、行驶速度和/或运行里程；和/或

所述控制系统显示和监控的信息内容可实时地传回运营中心调度室。