專利名稱：一種復合式相變儲能移動供熱車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種相變蓄熱移動供熱車，屬于移動供熱和相變蓄熱領域。
背景技術：
當前我國能源利用效率較低，大量的廢熱、余熱未能有效利用而被白白浪費掉，這種現(xiàn)象主要是熱能回收裝備技術落后造成的。隨著工業(yè)技術進步和人民生活水平的提高，對熱能的需求日益增大，各地的熱力企業(yè)提供的熱水或蒸汽管網(wǎng)供用距離和覆蓋面有限，一些無法獲得熱力供用的用戶需要自建燃煤、燃油以及燃氣鍋爐等來產(chǎn)生熱能，涉及環(huán)保、安全、熱能利用率低、生產(chǎn)和維護成本高等問題。很多工業(yè)生產(chǎn)過程中，同時存在不同溫度的廢熱水、廢氣等，需要采用合理手段同時進行不同溫度梯度余熱的回收。有些熱力公司在冬季供熱旺季時，需求負荷大于供用能力，但在夏季供熱淡季時，需求負荷遠小于供用能力，經(jīng)常需要降低鍋爐的負荷進行運行，而低負荷運行的鍋爐轉換效率又較低，如果夏季多余的熱負荷能被合理利用，既可以提高鍋爐的熱效率，又可增加新的經(jīng)濟效益。目前解決不同溫度梯度余熱回收利用以及熱能供給與需求失配矛盾最好方式是采用儲熱技術。能源的輸送歸納起來可以分為三類，第一類是依靠交通工具進行燃料的輸送；第二類是通過管網(wǎng)進行燃料或熱能的輸送；第三類是近年來剛剛興起的移動儲能供熱。移動儲能供熱是指利用儲能材料和裝置進行熱能的吸收、儲存和釋放，實現(xiàn)熱能的運輸和合理化使用。目前主要采用相變蓄熱模塊與貨柜汽車相結合構成移動式熱能儲運裝置，將鋼鐵廠、化工廠、火力發(fā)電廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中提供的廢氣、余熱進行熱能回收，通過該裝置運送到用戶端，從而實現(xiàn)無熱力管網(wǎng)的熱能輸送。當前出現(xiàn)的移動供熱裝置普遍存在儲熱能力偏低、熱回收效率不高、充放熱時間長以及儲熱溫度低等問題，主要是由于儲熱材料的相變溫度、儲能密度和導熱系數(shù)均較低，以及結構設計不合理造成的?，F(xiàn)有相變儲能材料的種類很多，根據(jù)化學成份大致分為無機相變材料、有機相變材料以及復合相變材料三大類。無機相變材料主要指堿及堿土金屬的氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽等，其具有相變潛熱大、導熱系數(shù)高、相變時體積變化小、價格便宜等優(yōu)點，缺點是容易發(fā)生過冷和相分離現(xiàn)象、腐蝕性較大。有機相變材料主要包括石蠟、有機酸和其他有機物，具有不易過冷和相分離、腐蝕性小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但存在導熱系數(shù)低、材料密度小、易揮發(fā)、單位體積儲能能力差、價格較高等缺點。由上述可見，現(xiàn)有技術中的移動供熱裝置還有待于更進一步的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于解決現(xiàn)有技術中的移動供熱裝置存在的技術缺陷，提供一種復合式相變儲能移動供熱車。其技術解決方案是一種復合式相變儲能移動供熱車，包括載重汽車本體，載重汽車本體包括保溫車廂，在保溫車廂內(nèi)設置有高溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器和低溫相變蓄熱器，高溫相變蓄熱器包括機殼一，在機殼一內(nèi)設置有高溫相變材料和換熱器一，中溫相變蓄熱器包括機殼二，在機殼二內(nèi)設置有中溫相變材料和換熱器二，低溫相變蓄熱器包括機殼三，在機殼三內(nèi)設置有低溫相變材料和換熱器三，上述各相變蓄熱器通過基座固定連接在車架上；上述高溫相變蓄熱器的換熱器一、中溫相變蓄熱器的換熱器二和低溫相變蓄熱器的換熱器三之間通過連接管路依次連接，高溫相變蓄熱器的換熱器一的另一端口作為高溫相變蓄熱器的外接口，低溫相變蓄熱器的換熱器三的另一端口作為低溫相變蓄熱器的外接口。上述高溫相變蓄熱器的外接口配置有開關閥一、體積流量計、溫度表和壓力表，低溫相變蓄熱器的外接口配置有開關閥二、溫度表和壓力表；上述各相變蓄熱器均設置有溫度表、壓力表和安全閥。上述高溫相變蓄熱器的相變溫度為160 350°C，中溫相變蓄熱器的相變溫度為100 160°C，低溫相變蓄熱器的相變溫度為50 100°C。上述各相變蓄熱器的機殼的外壁包覆有保溫層，上述連接管路也包覆有保溫層。上述各換熱器為光滑管束換熱器，光滑管束換熱器配置有管束隔板。上述基座是采用碳鋼制成的。上述各相變蓄熱器的機殼為圓柱形，基座的頂部設置有與之相適配的弧形槽口，機殼坐于基座的頂部，機殼與基座焊接在一起。上述高溫相變材料是采用糖醇類有機物與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為205°C，相變潛熱為250KJ/kg，導熱系數(shù)為I. 5ff/(m · k);中溫相變材料是采用有機酸與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為135°C，相變潛熱為210KJ/kg，導熱系數(shù)約2. 5ff/(m · k)；低溫相變材料是采用石蠟與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為60°C，相變潛熱為180KJ/kg,導熱系數(shù)約為3. 2ff/ (m · k)。本發(fā)明具有以下有益技術效果本發(fā)明包括低溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器、高溫相變蓄熱器、載重汽車本體等。低、中、高溫相變蓄熱器內(nèi)均可設置光滑管束換熱器，采用連接管路將低、中、高溫相變蓄熱器按順序連接起來，并采用基座將它們固定在載重汽車本體的車架上。各相變蓄熱器和連接管路包敷有保溫層，能夠降低蓄熱器的熱量損失，保證蓄熱器的蓄熱及放熱的高效性。低、中、高溫相變蓄熱器內(nèi)分別填充儲能密度大、導熱系數(shù)高、腐蝕性較小、成本較低、性能穩(wěn)定的不同相變溫度的復合相變材料，低、中、高溫相變材料的溫度范圍分別為50 IOO0CuOO 160°C、160 350°C，根據(jù)具體的應用場景，可以由三個以上的具有溫度梯度的相變蓄熱器(單元)構成，復合相變材料采用有機物與金屬泡沫復合而成。充熱時，將高溫流體與高溫相變蓄熱器的外接口(管道口)相連，高溫流體會依次經(jīng)過高、中、低溫相變蓄熱器，流體的溫度呈梯級降低，流體從低溫相變蓄熱器管道口流出，熱量可以較大限度的被相變材料吸收，當高、中、低溫相變材料的溫度分別超過相變材料的相變溫度后停止加熱；放熱時，將冷水與低溫相變蓄熱器的外接口(管道口)相連，冷水反方向依次經(jīng)過低、中、高溫相變蓄熱器，冷水的溫度呈梯級增加，冷水會被逐步加熱成熱水或蒸汽從高溫相變蓄熱器管道口流出，可以根據(jù)用戶要求產(chǎn)生高、中、低溫蒸汽或熱水。當熱水或蒸汽溫度低于用戶要求溫度后停止冷水供給。換熱及使用過程的溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)通過傳感器測量與監(jiān)控。具體表現(xiàn)在
I、本發(fā)明采用高、中、低溫相變蓄熱器依次順序串連，在充熱時，能實現(xiàn)不同溫度梯度的余熱或富余熱的回收；在放熱時，能產(chǎn)生不同溫度的蒸汽或熱水。2、本發(fā)明采用儲能密度較高、導熱吸收較高、腐蝕性較小、成本較低、性能穩(wěn)定的復合相變材料，大大提高了移動供熱裝置的蓄熱能力，縮短了充放熱時間。


圖I是本發(fā)明一種實施方式的結構原理示意圖。圖2示出了圖I方式中的某一個(中溫)相變蓄熱器的一個端面結構。圖3示出了圖I方式中的某一個(中溫)相變蓄熱器的另一個端面結構。圖4示出了圖I方式中的基座的剖面結構。圖中I.載重汽車本體，2.保溫車廂，3.換熱器，4.安全閥5.高溫相變蓄熱器，
6.中溫相變蓄熱器，7.低溫相變蓄熱器，8.開關閥，9.高溫相變材料，10.管束隔板，11.中溫相變材料，12.低溫相變材料，13.基座，14.體積流量計，15.壓力表，16.溫度表，17.高溫相變蓄熱器的外接口，18.低溫相變蓄熱器的外接口，19.中溫相變蓄熱器一側的端接口，20.中溫相變蓄熱器另一側的端接口。
具體實施例方式結合圖I、圖2、圖3與圖4，一種復合式相變儲能移動供熱車，包括載重汽車本體I，載重汽車本體包括保溫車廂2，在保溫車廂內(nèi)設置有高溫相變蓄熱器5、中溫相變蓄熱器6和低溫相變蓄熱器7。上述高溫相變蓄熱器包括機殼一,在機殼一內(nèi)設置有高溫相變材料9和換熱器一。中溫相變蓄熱器包括機殼二，在機殼二內(nèi)設置有中溫相變材料11和換熱器二。低溫相變蓄熱器包括機殼三，在機殼三內(nèi)設置有低溫相變材料12和換熱器三。上述高溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器和低溫相變蓄熱器通過基座13固定連接在車架上；優(yōu)選地，上述各相變蓄熱器的機殼可為圓柱形，基座的頂部設置有與之相適配的弧形槽口，機殼坐于基座的頂部，機殼與基座焊接在一起。上述高溫相變蓄熱器的換熱器一、中溫相變蓄熱器的換熱器二和低溫相變蓄熱器的換熱器三之間通過連接管路依次連接，高溫相變蓄熱器的換熱器一的另一端口作為高溫相變蓄熱器的外接口，低溫相變蓄熱器的換熱器三的另一端口作為低溫相變蓄熱器的外接口。優(yōu)選地，上述各換熱器3，即換熱器一、二、三均為光滑管束換熱器。優(yōu)選地，上述高溫相變蓄熱器的外接口 17配置有開關閥一和體積流量計14、溫度表和壓力表；低溫相變蓄熱器的外接口 18配置有開關閥二、溫度表16和壓力表15。上述各相變蓄熱器均設置有溫度表、壓力表和安全閥。優(yōu)選地，上述高溫相變蓄熱器的相變溫度為160 350°C，中溫相變蓄熱器的相變溫度為100 160°c，低溫相變蓄熱器的相變溫度為50 100°C。優(yōu)選地，上述各相變蓄熱器的機殼的外壁包覆有保溫層，上述連接管路也包覆有保溫層。本發(fā)明中的各相變蓄熱器，如其中的中溫相變蓄熱器，其兩個端面換熱管的U形連接方式，如果中溫相變蓄熱器一側的端接口 19與其中的第二個相變蓄熱器的出口或管道入口相接，則相變蓄熱器另一側的端接口 20則與第三個相變蓄熱器的入口或管道出口相接。每個相變蓄熱器可配置2個基座，它一般采用碳鋼材質制作?；c各相變蓄熱器采用焊接工藝結合為整體，防止相變蓄熱器在運動過程中位移，基座與載重汽車本體的車架之間采用螺栓固定連接。每個相變蓄熱器以及布設在車廂內(nèi)的連接管路(道)均采用保溫措施，保溫層底層采用耐高溫的巖棉、玻璃棉氈、陶瓷纖維等材料，保溫最外層通常采用聚氨酯發(fā)泡材料。保溫車廂的內(nèi)壁也需做聚氨酯發(fā)泡隔熱，減少移動過程中相變蓄熱器向外界散熱。管束隔板10主要起支撐換熱管和減緩相變材料吸熱后熔化為液體后在移動時的晃動。相變蓄熱器內(nèi)均裝有安全閥，它主要防止相變蓄熱器內(nèi)的壓力升高，正常情況下相變蓄熱器內(nèi)的相對壓力為零，一般選擇耐壓O. 2MPa內(nèi)的安全閥即可。高溫相變材料采用糖醇類有機物與泡沫銅的復合材料，相變溫度約為205°C，相變潛熱約為250KJ/kg，導熱系數(shù)約為
I.5ff/(m*k);中溫相變材料采用有機酸與泡沫銅的復合材料，相變溫度約為135°C，相變潛熱約為210KJ/kg，導熱系數(shù)約2. 5ff/(m · k);低溫相變材料采用石蠟與泡沫銅的復合材料，相變溫度約為60°C，相變潛熱約為180KJ/kg，導熱系數(shù)約為3. 2ff/(m · k)。充熱時，將廢氣、廢水或富余蒸汽與高溫相變蓄熱器的外接口對接，同時打開高溫相變蓄熱器外接口和低溫相變蓄熱器外接口處的開關閥，廢氣、廢水或富余蒸汽會依次經(jīng)過高溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器、低溫相變蓄熱器，廢氣、廢水或富余蒸汽溫度會逐步降低，最后從低溫相變蓄熱器外接口處出來的流體溫度非常低，熱量被相變蓄熱器充分吸收，避免了高溫相變蓄熱器伴隨充熱的進行，流出高溫相變蓄熱器的流體溫度也會越來越高，總有部分熱量不能全部被相變材料吸收而白白排掉。當高溫相變蓄熱器內(nèi)的溫度表讀數(shù)大于205°C，中溫相變蓄熱器內(nèi)的溫度表讀數(shù)大于135°C，低溫相變蓄熱器內(nèi)的溫度表讀數(shù)大于60°C時，此時關閉高溫相變蓄熱器外接口處的開關閥，充熱完畢。放熱時，將冷水管與低溫相變蓄熱器的外接口對接，將高溫相變蓄熱器的外接口與用戶保溫水箱或蒸汽蓄熱器對接，然后開啟高溫相變蓄熱器外接口和低溫相變蓄熱器外接口處的開關閥，冷水會依次經(jīng)過低溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器以及高溫相變蓄熱器，可以通過對高溫相變蓄熱器外接口和低溫相變蓄熱器外接口處的開關閥進行控制，實現(xiàn)從高溫相變蓄熱器外接口處流出不同溫度和壓力的蒸汽或不同溫度的熱水，當高溫相變蓄熱器外接口和低溫相變蓄熱器外接口處的開關閥開度均較小時，能形成溫度和壓力較高的蒸汽，反之，開關閥門開度越大，蒸汽的溫度和壓力越低，直至逐步形成不同溫度的熱水。通過本發(fā)明的使用，可以給用戶同時提供高、中、低溫蒸汽和熱水，達到了合理利用余熱和解決熱能供需矛盾。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，應當指出的是本專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本專利揭露范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本專利的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于包括載重汽車本體，載重汽車本體包括保溫車廂，在保溫車廂內(nèi)設置有高溫相變蓄熱器、中溫相變蓄熱器和低溫相變蓄熱器，高溫相變蓄熱器包括機殼一，在機殼一內(nèi)設置有高溫相變材料和換熱器一，中溫相變蓄熱器包括機殼二，在機殼二內(nèi)設置有中溫相變材料和換熱器二，低溫相變蓄熱器包括機殼三，在機殼三內(nèi)設置有低溫相變材料和換熱器三，上述各相變蓄熱器通過基座固定連接在車架上；上述高溫相變蓄熱器的換熱器一、中溫相變蓄熱器的換熱器二和低溫相變蓄熱器的換熱器三之間通過連接管路依次連接，高溫相變蓄熱器的換熱器一的另一端口作為高溫相變蓄熱器的外接口，低溫相變蓄熱器的換熱器三的另一端口作為低溫相變蓄熱器的外接口。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述高溫相變蓄熱器的外接口配置有開關閥一、體積流量計、溫度表和壓力表，低溫相變蓄熱器的外接口配置有開關閥二、溫度表和壓力表；上述各相變蓄熱器均設置有溫度表、壓力表和安全閥。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述高溫相變蓄熱器的相變溫度為160 350°C，中溫相變蓄熱器的相變溫度為100 160°C，低溫相變蓄熱器的相變溫度為50 100°C。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述各相變蓄熱器的機殼的外壁包覆有保溫層，上述連接管路也包覆有保溫層。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述各換熱器為光滑管束換熱器，光滑管束換熱器配置有管束隔板。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述基座是采用碳鋼制成的。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述各相變蓄熱器的機殼為圓柱形，基座的頂部設置有與之相適配的弧形槽口，機殼坐于基座的頂部，機殼與基座焊接在一起。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式相變儲能移動供熱車，其特征在于上述高溫相變材料是采用糖醇類有機物與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為205°C，相變潛熱為250KJ/kg，導熱系數(shù)為I. 5ff/(m · k);中溫相變材料是采用有機酸與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為135°C，相變潛熱為210KJ/kg，導熱系數(shù)約2. 5ff/ (m · k);低溫相變材料是采用石蠟與泡沫銅制成的復合材料，相變溫度為60°C，相變潛熱為180KJ/kg，導熱系數(shù)約為3.2ff/ (m · k)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合式相變儲能移動供熱車，特征是包括載重汽車本體，其包括保溫車廂，在保溫車廂內(nèi)設置有高、中、低溫相變蓄熱器，各相變蓄熱器包括機殼，在機殼內(nèi)分別設置有相應的相變材料和換熱器，各相變蓄熱器通過基座固定連接在車架上；高、中、低溫相變蓄熱器的換熱器之間通過連接管路依次連接，高溫相變蓄熱器的換熱器設置有外接口，低溫相變蓄熱器的換熱器也設置有外接口。本發(fā)明采用高、中、低溫相變蓄熱器依次順序串連，在充熱時，能實現(xiàn)不同溫度梯度的余熱或富余熱的回收；在放熱時，能產(chǎn)生不同溫度的蒸汽或熱水。本發(fā)明能大幅提高移動供熱裝置的蓄熱能力，以及縮短充放熱時間。
文檔編號F28F27/00GK102910104SQ201210455369
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者趙海龍 申請人:青島奧環(huán)新能源科技發(fā)展有限公司