[发明专利]基于石墨的模块化移动式供热系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于工业余热利用移动式供热技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明针对以上技术难点，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。