基于石墨的模块化移动式供热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于石墨的模块化移动式供热系统及方法。所述系统应用于工业余热利用移动式供热技术领域，本发明专利技术利用石墨高导热系数和高比热容带来的高显热的优点，采用标准化的石墨储热模块替代传统的金属制集装箱式容器封装相变材料，在强化传热并提高相变材料的储、放热速率的同时，集石墨的高显热和相变材料的高潜热优势于一体，增大储热量及供热量；通过改变储热模块内封装的相变材料的种类，可满足不同温区的供热需求；通过改变换热架内储热模块腔的数量调控供热总量，匹配不同用户不同的热用量，避免热量浪费或供应不足；必要时，可通过调节三通阀进一步微调换热流程，更好地匹配供热速率的需求。

Modular mobile heating system based on graphite and method thereof

The invention discloses a graphite based modular movable heating system and a method thereof. The application of the system in industrial waste heat utilization technology field of mobile heating, the invention utilizes the advantages of graphite high thermal conductivity and high specific heat capacity of high heat, the graphite heat storage module standard to replace the traditional metal container container packaging phase change material in strong heat transfer and improve the storage and release rates of phase change materials at the same time, the high heat of phase change material set graphite high latent advantages in one, increase the heat storage and heat; through the kinds of phase change materials change thermal storage module package, can meet the heating requirements in different temperature zones; the total quantity control by changing the heating heat transfer within the framework of the heat storage module cavity. The amount of heat, for different users, to avoid heat waste or shortage; when necessary, by adjusting the valve further fine-tuning of the heat exchanging process, to better match the heating speed Demand for rate.

【技术实现步骤摘要】
基于石墨的模块化移动式供热系统及方法
本专利技术属于工业余热利用移动式供热
，具体涉及一种基于石墨的模块化移动式供热系统及其方法。
技术介绍
节能减排是当今工业发展追求的重要目标。钢铁冶金行业、水泥建材行业和石油化工行业等高能耗产业会产生烟气、蒸汽以及废渣余热等大量低品味能源，通过移动式供热技术有效利用工业余热资源是提高能源综合利用率，减少对环境热排放，消减工业区热岛效应的重要途径。固-液相变材料在储、放热过程中具有温度恒定、热膨胀率小、能量密度高、可逆性好等优势，被广泛用作移动式供热技术的储热材料。然而相变材料自身导热系数不高，导致储、放热速度慢，降低了每天的循环供热次数，拉长了投资回收期，加剧了该技术的成本问题；同时，不同用户对供热温度和供热量的需求差别很大，相变材料的熔点和质量需要和用户需求匹配，由于不可能为每一个用户单位配备单独的成套设备，传统的集装箱式相变材料容器很难灵活地适应不同温区不用用量用户的匹配要求；此外，传统的集装箱式相变材料容器内的传热工质换热管道数量和长度无法更改，所以传热工质流经相变材料的流程无法调整，这种情况下给用户供热的速率只能靠调整泵速调节，耗能及成本巨大，难以满足不同用户对不同热流量的需求以及同一用户在不同时间段内对不同热流量的需求，造成供热速率与用户需求不匹配的问题，极大限制了移动式供热技术的发展。
技术实现思路
本专利技术针对以上技术难点，提出了一种基于石墨的模块化移动式供热系统，利用石墨高导热系数和高比热容带来的高显热的优点，采用标准化的石墨储热模块替代传统的金属制集装箱式容器封装相变材料，在强化传热并提高相变材料的储、放热速率的同时，集石墨的高显热和相变材料的高潜热优势于一体，增大储热量及供热量；通过改变储热模块内封装的相变材料的种类，可满足不同温区的供热需求；通过改变换热架内储热模块腔的数量调控供热总量，匹配不同用户不同的热用量，避免热量浪费或供应不足；利用含换热管道和不含换热管道的两种类型的储热模块配套相应的管路系统来控制传热工质流经储热模块的换热流程，调节供热速率与用户需求相匹配；必要时，可通过调节三通阀进一步微调换热流程，更好地匹配供热速率的需求。一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于包括储热间、供热间和运输装置；所述的储热间设置有换热架和管路系统；所述的供热间设置有换热架、管路系统和调节系统；所述的换热架包括背墙、架门和储热模块腔；所述的储热模块腔内放置储热模块，所述的储热模块为储热模块I或储热模块II；所述的储热模块I为空心容器，内部封装有相变材料，长方向上含有贯穿中心线的换热管道；所述的储热模块II为空心容器，内部封装有相变材料；所述的运输装置在储热间和供热间之间往返运输储热模块；所述的管路系统由内嵌在换热架的背墙和架门内的换热管道以及储热模块I内的换热管道通过电磁阀门联通而成；所述的换热工质在管路系统中流通；所述的调节系统根据用户指令调节设置在管路系统内部的三通阀的通断和流向。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其工作流程包括：在储热间内，将储热模块I推入换热架中联通了背墙内换热管道的储热模块腔，将储热模块II推入换热架中未联通背墙内换热管道的储热模块腔，之后关闭换热架架门，此时储热模块I通过挤压触发背墙和架门内换热管道接口处电磁阀门的压敏电阻开关，电磁阀门打开，管路系统接通，换热工质流入，储热模块I内的相变材料通过所包含的换热管道吸收工业余热并传递给周围的储热模块II，储热模块II内的相变材料通过周壁石墨导热吸收周围储热模块I的热量，蓄热完成后，打开架门取出储热模块I和储热模块II，换热管道接口处的压力消失，电磁阀门关闭，运输装置将储热模块I和储热模块II运送至用户端的供热间，在供热间内，将储热模块I推入换热架中联通了背墙内换热管道的储热模块腔，将储热模块II推入换热架中未联通背墙内换热管道的储热模块腔，之后关闭换热架架门，此时储热模块I通过挤压触发背墙和架门内换热管道接口处电磁阀门的压敏电阻开关，电磁阀门打开，管路系统接通，换热工质流入，储热模块I内的相变材料通过所包含的换热管道释放热量并传递给热用户，周围储热模块II内的相变材料通过周壁石墨导热将热量释放给储热模块I，供热完成后，打开架门取出储热模块I和储热模块II，换热管道接口处的压力消失，电磁阀门关闭，运输装置将储热模块I和储热模块II运回至工厂端的储热间重新蓄热，如此往复循环，实现低品味工业余热的跨时空利用。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于储热模块为石墨制空心容器，所述的储热模块腔为与储热模块形状相配合的腔室，利用石墨高导热系数和高比热容带来的高显热的优点，在强化传热并提高相变材料的储、放热速率的同时，集石墨的高显热和相变材料的高潜热优势于一体，增大储热量及供热量。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于通过改变储热模块内封装的相变材料的种类，可满足不同温区的供热需求。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于通过改变换热架内储热模块腔的数量调控供热总量，可匹配不同用户不同的热用量，避免热量浪费或供应不足。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于可以根据不同用户的实际需求十分方便和灵活地设计和改装管路系统，利用含换热管道和不含换热管道的两种类型的储热模块配套相应的管路系统可以方便灵活地控制传热工质流经储热模块的换热流程，调节供热速率与用户需求相匹配，当布置好内嵌在换热架背墙和架门的换热管道后，工作人员在运输和操作的过程中无需了解换热管道的内部联通逻辑，只需将储热模块I推入换热架中联通了背墙内换热管道的储热模块腔，将储热模块II推入换热架中未联通背墙内换热管道的储热模块腔，关闭换热架架门后换热管道便自动联通，在今后无人驾驶技术得到推广后，只需引入相应的自动识别系统便可实现无人化运行。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于管路系统由内嵌在换热架的背墙和架门内的换热管道以及储热模块I内的换热管道通过电磁阀门联通而成,电磁阀门由压敏电阻控制通路开关，当储热模块I被推入换热架并关闭架门后，储热模块I中换热管道的突出部分挤压并触发电磁阀门的压敏电阻，电磁阀门打开，管路系统接通，当打开架门并取出储热模块I后，压力消失，电磁阀门关闭。所述的一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于可以附加用于精确控制的调节系统，根据用户指令，如输入“高、中、低”三个档位，调节设置在管路系统内部的三通阀的通断和流向，切换换热工质与储热模块换热流程的长短，更好地匹配供热速率的需求。当所需供热速率降低时，部分三通阀切断换热架背墙和架门内换热管道与储热模块I内换热管道的联结，并与相邻三通阀换热管道联结来减小供热速率，当所需供热速率升高时，部分三通阀切断与相邻三通阀换热管道联结，使换热架背墙和架门内换热管道与储热模块I内换热管道的联结来增加供热速率。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)利用石墨高导热系数和高比热容带来的高显热的优点，采用标准化的石墨储热模块替代传统的金属制集装箱式容器封装相变材料，在强化传热并提高相变材料的储、放热速率的同时，集石墨的高显热和相变材料的高潜热优势于一体，增大储热量及供热量，降低成本。(2)通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于包括储热间、供热间和运输装置；所述的储热间设置有换热架和管路系统；所述的供热间设置有换热架、管路系统和调节系统；所述的换热架包括背墙、架门和储热模块腔；所述的储热模块腔内放置储热模块，所述的储热模块为储热模块I或储热模块II；所述的储热模块I为空心容器，内部封装有相变材料，长方向上含有贯穿中心线的换热管道；所述的储热模块II为空心容器，内部封装有相变材料；所述的运输装置在储热间和供热间之间往返运输储热模块；所述的管路系统由内嵌在换热架的背墙和架门内的换热管道以及储热模块I内的换热管道通过电磁阀门联通而成；所述的换热工质在管路系统中流通；所述的调节系统根据用户指令调节设置在管路系统内部的三通阀的通断和流向。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨的模块化移动式供热系统，其特征在于包括储热间、供热间和运输装置；所述的储热间设置有换热架和管路系统；所述的供热间设置有换热架、管路系统和调节系统；所述的换热架包括背墙、架门和储热模块腔；所述的储热模块腔内放置储热模块，所述的储热模块为储热模块I或储热模块II；所述的储热模块I为空心容器，内部封装有相变材料，长方向上含有贯穿中心线的换热管道；所述的储热模块II为空心容器，内部封装有相变材料；所述的运输装置在储热间和供热间之间往返运输储热模块；所述的管路系统由内嵌在换热架的背墙和架门内的换热管道以及储热模块I内的换热管道通过电磁阀门联通而成；所述的换热工质在管路系统中流通；所述的调节系统根据用户指令调节设置在管路系统内部的三通阀的通断和流向。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的储热模块为石墨制空心容器，所述的储热模块腔为与储热模块形状相配合的腔室。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的储热模块I和储热模块II为石墨制空心长方体容器，所述的储热模块腔为与储热模块形状相配合的长方体腔室。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的储热模块I和储热模块II内封装的相变材料种类可变，用以满足不同温区的供热需求。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述换热架内的储热模块腔数量可调，用于匹配不同的热用总量。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的电磁阀门由压敏电阻控制通路开关，当储热模块I被推入换热架并关闭架门后，储热模块I中换热管道的突出部分挤压并触发电磁阀门的压敏电阻，电磁阀门打开，管路系统接通，当打开架门并取出储热模块I后，压力消失，电磁阀门关闭。7.一种如权利要求1所述系统的基于石墨的模块化移动式供热方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：范利武，朱子钦，黄元凯，邵雪峰，胡楠，冯飙，曾轶，郑梦莲，俞自涛，胡亚才，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33