一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器及其实现方法技术

一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特点在于：它包括储热房，所述储热房内置箱体并固连，箱体与储热房间形成热风通道，热暖气置于热风通道底部并固连，N个环形间隔壁由内到外依次套接并分别与箱体固连，之间形成中心水箱及N-1个环形水箱构成多温水箱，多温水箱内的热水温度由内到外依次降低，环形水箱的出口与进口分别与热负荷和多温热源密封连接；最外侧的环形间隔壁与箱体之间构成稳温水箱。实现方法包括设计计算和运行调整，其设计计算包括设定环形间隔壁层数，优化设计结构尺寸，计算环形间隔壁厚度，确定散热量，检验设定值；运行调整包括在线确定热风流过热风通道与多温水箱外壁的换热过程、在线确定多温水箱向环境的散热过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热能利用
，是一种零热污染、恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器及其实现方法。
技术介绍
据统计，人类消费的全部能量的58％以上都是以热能的形式消耗掉的，而小于100℃的热量消耗则占热能消耗的35％以上。迄今为止，能源消费仍然侧重于化石燃料，仅2014年，在全球一次能源消费中，石油占比32.6％，天然气占比23.7％，煤炭占比30％，为应对全球变暖的需要，提高可再生能源在一次能源结构中的份额，已成为世界各国的共识。太阳能是可再生能源中最重要的基本能源，它“取之不尽、用之不竭”且分布广泛、无污染，是经济型的清洁能源。我国2/3以上的地区，太阳能年辐射量超过6GJ/m2，年日照时数2200h以上。我国每年地球表面接收的太阳辐射能约为50×1019KJ，相当于1700亿吨标准煤。如此丰富的太阳能资源也为我国开发利用太阳能发电提供了良好的条件。风电是目前技术最成熟、基本实现商业化且最具发展潜力的新兴可再生能源技术。截至2014年底，我国并网风电装机容量为9581万千瓦，占全球风电装机的1/4。2014年，我国风电并网装机容量9581万千瓦，同比增长25.6％，风电发电量达到1533亿千瓦时。2014年我国并网风电设备平均利用小时1905小时，同比减少120小时，黑龙江、吉林、辽宁以及甘肃等地风电平均利用小时均低于1900小时盈亏平衡点，其中吉林仅为1501小时。有研究机构预计，2014年我国弃风率仍将高达12％，远超过5％的合理区间。近年来，我国沼气工程的推广步伐提速。到2010年底，据不完全统计，已有大中小型沼气工程7万多处，有近4000万户1.5亿人受益。目前，年产沼气总量142.6亿m3，折合标准煤2500万吨，可减排二氧化碳5000多万吨。当前，己形成了户用沼气、小型联户沼气、小型沼气工程、中型沼气工程、大型沼气工程和特大型沼气工程全面发展的局面。目前，太阳能低温集热技术、生物质厌氧消化技术、中小型风力发电技术是三项成熟的可再生能源技术，可分别满足人们对生活热水、生活燃气和电能的需求。然而，由于受到能量密度低、昼夜、季节、气候、地形等不利因素，到达地球表面的太阳辐射、风能具有显著的能量密度低、间断性和波动性，使得它们无法独立满足连续稳定供能的需求，因而导致蓄电、储热两大类储能装置成为风、光能应用开发的技术瓶颈。另一个方面，我国的冶金、建材、化工等行业有大量的工业余热。2010年的统计数据表明，工业余热资源最高约占其燃料总热量的67％，其中可回收率达60％，而我国余热资源的整体利用率较低，大型钢铁企业余热利用率只有30％～50％左右。可见，我国工业余热资源利用率的提升空间很大。但工业余热资源，也存在着间歇性和不稳定性的问题，严重阻碍了有关技术的推广和应用。综上所述，随机性、波动性、间歇性是可再生能源的特点，由此导致可再生能源利用系统中存在着能量供应和需求不相匹配的矛盾。为此，提高能源转换和利用率就成为各国实施可持续发展战略必须优先考虑的重大课题，而储热技术恰恰可以很好利用各种可再生能源的特点，实现可再生能源的供给互补，解决可再生能源利用系统中存在的能量供应和需求不相匹配的矛盾。随着可再生能源的发展，非并网利用和储热技术的应用显得越来越重要。
技术实现思路
本专利技术的目标是，提供一种长效、低损、多温、灵活、经济的恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器及其实现方法，能够消弭风能、光能等可再生能源的随机性、波动性、间歇性特点与用能的恒定性、稳定性、连续性要求之间的矛盾，组合利用多种可再生能源，实现可再生能源的供给互补，满足连续、稳定的为有机废物高温厌氧消化系统所需要的多种温度提供恒定热源，联产生物天然气和有机肥，分散供暖(冷)、驱车的零碳排甚或负碳排的能源综合系统的需求，更经济、有效地充分利用能源，提高能源转换和利用率。本专利技术的目的是由以下技术方案来实现的：一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：它包括储热房、箱体、热暖气、环形间隔壁，所述储热房包括保温房体和保温顶盖，所述储热房的保温房体分别设置对置的进风口和出风口，储热房的保温顶盖与保温房体密封固连；所述箱体置于储热房内并固连，箱体沿周与储热房之间形成环形腔隙作为热风通道，所述热暖气置于作为热风通道的环形腔隙底部并固连，热暖气的热水入口与多温热源的热水源密封连接，若干个均流翅片均分别置于作为热风通道的环形腔隙内、套接在箱体上并固连，风速传感器和温度传感器均分别置于作为热风通道的环形腔隙内并固连；所述N个环形间隔壁均分别置于箱体内、且由内到外依次套接并分别与箱体固连，N个环形间隔壁之间形成中心水箱及N-1个环形水箱，由此构成多温水箱，多温水箱的中心水箱及N-1个环形水箱内储存的热水温度由内到外依次降低，中心水箱和每一个环形水箱的顶部和底部均分别设置保温层、内部设置温度传感器，各保温层的厚度相同或不同，中心水箱和每一个环形水箱上部的出口均分别与热负荷密封连接、下部的进口均分别与多温热源密封连接；位于最外侧的环形间隔壁与箱体之间构成环形的稳温水箱，稳温水箱的顶部和底部均分别设置保温层，稳温水箱上部的第一入口与真空泵密封连接、下部的第二入口与多温热源的饱和水源的出口密封连接，稳温水箱内置压力传感器和温度传感器；热风通道内置的风速传感器和温度传感器、多温水箱内置的温度传感器、稳温水箱内置的压力传感器和温度传感器、真空泵均分别与信息采集与控制系统信号连接。所述稳温水箱的结构是：稳温水箱内置环形半透膜，环形半透膜底部与箱体固连、顶部与箱体之间留有缝隙，环形半透膜将稳温水箱分隔为两个环形空间，外侧环形空间为饱和水容水间、内侧环形空间为饱和蒸汽容汽间，若干个环形的导水翅片置于饱和蒸汽容汽间、外侧与环形半透膜固连，压力传感器和温度传感器均分别置于稳温水箱的饱和蒸汽容汽间并固连，稳温水箱上部的第一入口与稳温水箱的饱和水容水间对应、与真空泵密封连接，稳温水箱下部的第二入口一端与环形半透膜连通、另一端与多温热源的饱和水源的出口密封连接。所述多温水箱的每一个环形水箱内均分别设置至少一个均温器并固连，所述均温器上设置若干个过流孔，均温器置于多温水箱高度的1/4～1/2处，以消除储热水箱的热分层现象，提高储热水箱容积利用率。所述每一个环形间隔壁的结构相同，其材料和厚度相同或不同，具体结构是：它包括外壁、内壁和保温隔热层，所述外壁和内壁均为环形，所述外壁套接在内壁上，保温隔热层置于外壁和内壁之间并固连。一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器的实现方法，它包括设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：它包括储热房、箱体、热暖气、环形间隔壁，所述储热房包括保温房体和保温顶盖，所述储热房的保温房体分别设置对置的进风口和出风口，储热房的保温顶盖与保温房体密封固连；所述箱体置于储热房内并固连，箱体沿周与储热房之间形成环形腔隙作为热风通道，所述热暖气置于作为热风通道的环形腔隙底部并固连，热暖气的热水入口与多温热源的热水源密封连接，若干个均流翅片均分别置于作为热风通道的环形腔隙内、套接在箱体上并固连，风速传感器和温度传感器均分别置于作为热风通道的环形腔隙内并固连；所述N个环形间隔壁均分别置于箱体内、且由内到外依次套接并分别与箱体固连，N个环形间隔壁之间形成中心水箱及N‑1个环形水箱，由此构成多温水箱，多温水箱的中心水箱及N‑1个环形水箱内储存的热水温度由内到外依次降低，中心水箱和每一个环形水箱的顶部和底部均分别设置保温层、内部设置温度传感器，各保温层的厚度相同或不同，中心水箱和每一个环形水箱上部的出口均分别与热负荷密封连接、下部的进口均分别与多温热源密封连接；位于最外侧的环形间隔壁与箱体之间构成环形的稳温水箱，稳温水箱的顶部和底部均分别设置保温层，稳温水箱上部的第一入口与真空泵密封连接、下部的第二入口与多温热源的饱和水源的出口密封连接，稳温水箱内置压力传感器和温度传感器；热风通道内置的风速传感器和温度传感器、多温水箱内置的温度传感器、稳温水箱内置的压力传感器和温度传感器、真空泵均分别与信息采集与控制系统信号连接。...

【技术特征摘要】
1.一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：它包括储热房、箱体、热暖
气、环形间隔壁，所述储热房包括保温房体和保温顶盖，所述储热房的保温房体分别设置对
置的进风口和出风口，储热房的保温顶盖与保温房体密封固连；所述箱体置于储热房内并固
连，箱体沿周与储热房之间形成环形腔隙作为热风通道，所述热暖气置于作为热风通道的环
形腔隙底部并固连，热暖气的热水入口与多温热源的热水源密封连接，若干个均流翅片均分
别置于作为热风通道的环形腔隙内、套接在箱体上并固连，风速传感器和温度传感器均分别
置于作为热风通道的环形腔隙内并固连；所述N个环形间隔壁均分别置于箱体内、且由内到
外依次套接并分别与箱体固连，N个环形间隔壁之间形成中心水箱及N-1个环形水箱，由此
构成多温水箱，多温水箱的中心水箱及N-1个环形水箱内储存的热水温度由内到外依次降低，
中心水箱和每一个环形水箱的顶部和底部均分别设置保温层、内部设置温度传感器，各保温
层的厚度相同或不同，中心水箱和每一个环形水箱上部的出口均分别与热负荷密封连接、下
部的进口均分别与多温热源密封连接；位于最外侧的环形间隔壁与箱体之间构成环形的稳温
水箱，稳温水箱的顶部和底部均分别设置保温层，稳温水箱上部的第一入口与真空泵密封连
接、下部的第二入口与多温热源的饱和水源的出口密封连接，稳温水箱内置压力传感器和温
度传感器；热风通道内置的风速传感器和温度传感器、多温水箱内置的温度传感器、稳温水
箱内置的压力传感器和温度传感器、真空泵均分别与信息采集与控制系统信号连接。
2.如权利要求1所述的一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：所述
稳温水箱的结构是：稳温水箱内置环形半透膜，环形半透膜底部与箱体固连、顶部与箱体之
间留有缝隙，环形半透膜将稳温水箱分隔为两个环形空间，外侧环形空间为饱和水容水间、
内侧环形空间为饱和蒸汽容汽间，若干个环形的导水翅片置于饱和蒸汽容汽间、外侧与环形
半透膜固连，压力传感器和温度传感器均分别置于稳温水箱的饱和蒸汽容汽间并固连，稳温
水箱上部的第一入口与稳温水箱的饱和水容水间对应、与真空泵密封连接，稳温水箱下部的
第二入口一端与环形半透膜连通、另一端与多温热源的饱和水源的出口密封连接。
3.如权利要求1所述的一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：所述
多温水箱的每一个环形水箱内均分别设置至少一个均温器并固连，所述均温器上设置若干个
过流孔，均温器置于多温水箱高度的1/4～1/2处，以消除储热水箱的热分层现象，提高储热
水箱容积利用率。
4.如权利要求1所述的一种恒温蓄热、多温供热的工民两用储热器，其特征在于：所述
每一个环形间隔壁的结构相同，其材料和厚度相同或不同，具体结构是：它包括外壁、内壁
和保温隔热层，所述外壁和内壁均为环形，所述外壁套接在内壁上，保温隔热层置于外壁和
内壁之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨善让，赵晓彤，刘志超，朱玉章，曹生现，吕世昌，赵波，王恭，赵贺，张海林，齐冰，姚卓宏，刘豫峰，付玉民，庞俊华，王升龙，彭伟麒，李俊鹏，索英杰，
申请(专利权)人：杨善让，
类型：发明
国别省市：吉林;22