移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題探討

姚 華，黃 云，鄭新港，李大成，丁玉龍，王家安，馬光宇

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移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題探討

姚 華1，黃 云1，鄭新港1，李大成1，丁玉龍2，王家安3，馬光宇4

（1中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，北京100190；2伯明翰大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，英國(guó)伯明翰B15 2TT；3江蘇鵬飛集團(tuán)股份有限公司，江蘇南通226623；4鞍鋼股份有限公司技術(shù)中心，遼寧鞍山114021）

高能耗企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中伴生的低品位熱能，在供應(yīng)與需求之間存在時(shí)空不匹配的矛盾，難以通過(guò)傳統(tǒng)管道輸送的模式加以利用。而移動(dòng)式儲(chǔ)熱供熱技術(shù)將能量收集、能量存儲(chǔ)與輸送以及能量供給有機(jī)結(jié)合，摒棄了管道輸送的諸多弊端。詳細(xì)分析了移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)的國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀以及工程應(yīng)用現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上，歸納了移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)所面臨的問(wèn)題；之后提出一套移動(dòng)式余熱能模塊化存儲(chǔ)利用方案，并針對(duì)該方案的應(yīng)用模式、經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述；最后展望了移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)的市場(chǎng)前景與產(chǎn)業(yè)化。

移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)；模塊化存儲(chǔ)；低品位熱能；節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2015年我國(guó)全年能源生產(chǎn)總量與消費(fèi)總量分別為43.0億噸標(biāo)準(zhǔn)煤和36.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]，已成為名副其實(shí)的能源生產(chǎn)大國(guó)與能源消費(fèi)大國(guó)。但我國(guó)工業(yè)部門(mén)的能源利用水平較低，與國(guó)際先進(jìn)水平相比低約10%[2]。僅以我國(guó)北方地區(qū)為例。該地區(qū)仍有約3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤低品位余熱資源尚未被利用，主要涵蓋電力、水泥、鋼鐵、有色金屬、石化等高能耗行業(yè)[3]。因此，近年來(lái)北方部分城市已開(kāi)展探索將工業(yè)低品位余熱用于城鎮(zhèn)供暖。與燃煤和天然氣供暖相比，工業(yè)低品位余熱供暖的熱源成本要低很多。但工業(yè)低品位余熱種類繁多，其數(shù)量、形態(tài)、時(shí)間、空間等的不確定性，囿于傳統(tǒng)余熱回收技術(shù)水平，難以被高效利用。而移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)的出現(xiàn)，將余廢熱排放企業(yè)與熱用戶之間以新的供熱模式連接起來(lái)，彰顯其獨(dú)特的供熱優(yōu)勢(shì)，可以緩解能量供需雙方在時(shí)空、強(qiáng)度與地域上不匹配的矛盾。

1 基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)的基礎(chǔ)研究主要從實(shí)驗(yàn)測(cè)試、理論分析以及數(shù)值模擬3方面展開(kāi)，以下分別從國(guó)外與國(guó)內(nèi)兩方面進(jìn)行闡述。

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

1.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2006年，日本栗本鐵工株式會(huì)社科技發(fā)展與研究所熱工部的FUJITA等[4]針對(duì)低溫余熱收集與輸運(yùn)的應(yīng)用系統(tǒng)，采用乙酸鈉（無(wú)機(jī)相變材料）與赤藻糖醇（有機(jī)相變材料）作為儲(chǔ)熱材料，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

2008年，日本北海道大學(xué)能量轉(zhuǎn)化與材料研究所的KAIZAWA等[5]搭建了一套直接接觸換熱的 儲(chǔ)/釋熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)以赤藻糖醇為相變材料，以導(dǎo)熱油為傳熱流體，主要研究在儲(chǔ)/釋熱過(guò)程中相變材料的流動(dòng)與傳熱特性。并考察了以各種糖類和三水乙酸鈉（SAT）作為相變材料的熱物理性能[6]。

2009年，瑞典麥拉達(dá)倫大學(xué)的WANG等[7-9]對(duì)直接接觸換熱的蓄熱裝置在儲(chǔ)/釋熱過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入研究。該套裝置以聚乙二醇（PEG）作為儲(chǔ)熱材料，為增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能還添加了改性的氮化鋁（AlN）和膨脹石墨（EG）。結(jié)果表明，PEG/EG混合物的熱導(dǎo)率較單獨(dú)PEG的熱導(dǎo)率要提高3倍多。

2013年，日本北海道大學(xué)能量轉(zhuǎn)化與材料研究所的TAKAHIRO等[10-11]搭建了一套以赤藻糖醇為相變材料、以導(dǎo)熱油為傳熱流體的直接接觸換熱的儲(chǔ)/釋熱實(shí)驗(yàn)裝置。該套裝置中儲(chǔ)熱單元為圓柱體形狀且豎直放置，內(nèi)徑200 mm，高度1000 mm。提出3個(gè)特征參數(shù)：導(dǎo)熱油出入口溫差、溫度效率以及儲(chǔ)熱速率，以考察導(dǎo)熱油流速和入口溫度對(duì)儲(chǔ)/釋熱性能的影響。

2014年，德國(guó)祖爾茨巴赫分會(huì)羅森伯格研究所的MARCO等[12]為優(yōu)化移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)/釋熱過(guò)程性能，在焚燒實(shí)驗(yàn)中心搭建了一套具有參數(shù)可調(diào)功能的測(cè)試平臺(tái)。該套裝置以水合鹽作為相變儲(chǔ)熱工質(zhì)，儲(chǔ)熱容量可達(dá)2 MW·h，其中潛熱存儲(chǔ)量為1.3 MW·h。結(jié)果表明，該套裝置的年盈利能力不僅與儲(chǔ)熱容量有關(guān)，而且與用戶的使用以及儲(chǔ)/釋熱循環(huán)次數(shù)密不可分。

1.1.2 理論分析

2005年，日本東京核能與創(chuàng)新能源系統(tǒng)研究所的YUKITAKA[13]以日本余熱資源為應(yīng)用背景，調(diào)研并總結(jié)了移動(dòng)式余熱利用系統(tǒng)的適用范圍。

2009年，法國(guó)薩瓦大學(xué)薩瓦綜合理工學(xué)院的MA等[14]針對(duì)適合長(zhǎng)距離熱量輸運(yùn)的方式進(jìn)行了調(diào)研和總結(jié)。結(jié)果表明，對(duì)于高溫?zé)崃康妮斶\(yùn)，化學(xué)催化可逆反應(yīng)幾乎是唯一可行的方法；對(duì)于相對(duì)較低溫度的熱量，目前的研究主要涉及5個(gè)方面：化學(xué)可逆反應(yīng)、相變熱能存儲(chǔ)與輸運(yùn)、吸氫合金、固-氣吸附、液體-氣體吸收等。

2010年，日本北海道大學(xué)能量轉(zhuǎn)化與材料研究所的TAKAHIRO等[15]提出一套用于回收鋼鐵廠余廢熱的潛熱運(yùn)輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用相變儲(chǔ)熱材料存儲(chǔ)熱能，為某化工廠蒸餾塔用熱提供熱源。與傳統(tǒng)供熱方式的儲(chǔ)熱裝置相比，在一定的條件下，以NaOH為相變儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其儲(chǔ)熱能力是顯熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的2.6倍。

2010年，瑞典麥拉達(dá)倫大學(xué)的WANG等[16]將移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置與瑞典當(dāng)?shù)氐哪硞€(gè)熱電廠相結(jié)合，提出4種不同的充熱方式：以來(lái)自蓄熱器的熱水為熱源、以來(lái)自高壓透平抽汽加熱的熱水為熱源、以來(lái)自高壓透平抽汽為熱源，以來(lái)自低壓透平抽汽為熱源。針對(duì)不同方案分析了移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)/釋熱速率、熱電廠供熱量、輸出電功率等參數(shù)的相互影響。

2011年，德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)工程設(shè)計(jì)中心的K?STER等[17]提出一套針對(duì)移動(dòng)相變儲(chǔ)熱裝置的產(chǎn)品-服務(wù)體系（PSS）。該套體系包括兩種商業(yè)模式：銷(xiāo)售+服務(wù)型和能源合同型。前者屬于產(chǎn)品導(dǎo)向類，后者屬于結(jié)果導(dǎo)向類。并深入剖析了兩種商業(yè)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

2013年，瑞典麥拉達(dá)倫大學(xué)可持續(xù)社會(huì)發(fā)展與技術(shù)學(xué)院的LI等[18]對(duì)直接接觸換熱的移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。結(jié)果表明，移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置的投資主要依賴于運(yùn)輸距離和供熱量；相比于運(yùn)輸成本，相變儲(chǔ)熱材料的價(jià)格變化波動(dòng)影響更為敏感。

1.1.3 數(shù)值模擬

2003年，日本岡山大學(xué)自然科學(xué)與技術(shù)研究生院的INABA等[19]以處于矩形容器中熔融鹽的放熱過(guò)程為研究對(duì)象，通過(guò)數(shù)值模擬考察采用板型鰭翅片對(duì)強(qiáng)化熔融鹽凝固過(guò)程傳熱性能的影響。結(jié)果表明，翅片的厚度、間距等參數(shù)對(duì)流型、速度分布以及傳熱速率等均有不同程度的影響。

2009年，印度盧克里理工學(xué)院機(jī)械與工業(yè)工程系的REGIN等[20]以太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了由球形微膠囊構(gòu)成的填充床數(shù)學(xué)模型，微膠囊內(nèi)部裝填有相變儲(chǔ)熱材料石蠟，用以考察傳熱流體入口溫度、質(zhì)量流速、相變溫度以及膠囊直徑等參數(shù)對(duì)裝置儲(chǔ)/釋熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響。結(jié)果表明，相變材料凝固時(shí)間要比熔化時(shí)間長(zhǎng)；微膠囊直徑越小，儲(chǔ)/釋熱速率越大。

2014年，南澳大利亞大學(xué)的LIU等[21]以含有相變材料的移動(dòng)式制冷系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了TRNSYS數(shù)學(xué)模型，模擬結(jié)果表明，為滿足-18 ℃的環(huán)境保持10 h的制冷效果，運(yùn)輸過(guò)程中，冷藏室的門(mén)關(guān)閉時(shí)需相變材料250 kg，門(mén)全開(kāi)時(shí)需相變材料390 kg。此外，冷藏空間的尺寸、門(mén)開(kāi)閉的數(shù)量以及相變材料的熔化溫度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)熱性能都有不同程度的影響。

2014年，意大利都靈理工大學(xué)的SCIACOVELLI等[22]為改善適用于區(qū)域供熱的儲(chǔ)熱系統(tǒng)性能，建立了3種不同的連續(xù)性數(shù)學(xué)模型：純導(dǎo)熱模型、單一熱流體媒質(zhì)動(dòng)力模型、雙熱流體媒質(zhì)動(dòng)力模型，并采用不同形狀的翅片進(jìn)行強(qiáng)化換熱。結(jié)果表明，與無(wú)翅片的光管相比，采用圓翅片可使放熱時(shí)間縮短30%，輻射型翅片時(shí)間縮短44%，Y型翅片時(shí)間縮短52%。

1.1.4 小 結(jié)

由上述分析可知，日本、瑞典、德國(guó)等在移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)方面的研究較早。作為移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)之一的相變儲(chǔ)熱材料，赤藻糖醇與水合鹽被應(yīng)用的比較多。赤藻糖醇是一種以玉米淀粉為原料的純天然甜味劑，化學(xué)穩(wěn)定性好，相變潛熱值較大，約339 kJ/kg，且對(duì)人體與動(dòng)物均無(wú)害，但其導(dǎo)熱系數(shù)低，過(guò)冷度不穩(wěn)定，需摻入添加劑進(jìn)行改性處理[23]。代表性的水合鹽相變儲(chǔ)熱材料包括Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O和CH3COONa·3H2O[24]。Na2SO4·10H2O經(jīng)過(guò)多次充放熱循環(huán)后會(huì)發(fā)生相分離；CaCl2·6H2O過(guò)冷嚴(yán)重，尤其在0 ℃時(shí)液態(tài)熔融物不能凝固；CH3COONa·3H2O放熱溫度波動(dòng)大，且過(guò)冷液體易形成非晶態(tài)物質(zhì)，導(dǎo)致相變潛熱值隨之減小[25]?？梢?jiàn)，每種儲(chǔ)熱材料均有自身的不足，選用時(shí)需視情況而定。另外，國(guó)外學(xué)者也參照移動(dòng)儲(chǔ)熱用戶當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，從理論上給出移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)的可行性論證與經(jīng)濟(jì)性分析，并借助數(shù)值模擬工具，比對(duì)分析采用翅片、微膠囊等強(qiáng)化換熱措施的充放熱效果，以期尋求最優(yōu)的方案設(shè)計(jì)。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

1.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2009年，上海交通大學(xué)的王如竹等[26-27]搭建了一套將移動(dòng)式余熱利用與吸收式制冷系統(tǒng)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)裝置，該套裝置主要由兩部分構(gòu)成：氨-水吸收式熱泵循環(huán)與氨-水吸收式制冷循環(huán)。該裝置可提供給熱用戶64 ℃的熱水。輸運(yùn)參數(shù)分析結(jié)果表明，與傳統(tǒng)熱量輸運(yùn)方法比較，該套裝置中泵的耗功量顯著降低，適宜于長(zhǎng)距離熱量輸運(yùn)。

2012年，天津大學(xué)的楊波等[28-29]針對(duì)相變儲(chǔ)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)偏低的問(wèn)題，搭建了一套雙直肋銅管強(qiáng)化儲(chǔ)熱裝置，其相變材料采用赤藻糖醇，傳熱流體采用導(dǎo)熱油，以探尋裝置充放熱性能受傳熱流體流量、熱源溫度等因素的影響規(guī)律。結(jié)果表明，自然對(duì)流的程度隨赤藻糖醇液態(tài)比例增多而增大，并會(huì)加速相變材料熔化速率，而冷卻過(guò)程中赤藻糖醇顯現(xiàn)出過(guò)冷現(xiàn)象，過(guò)冷度5 ℃左右。

2013年，天津大學(xué)的郭少朋等[30-31]以赤藻糖醇為儲(chǔ)熱材料，針對(duì)230 ℃以下的低溫余熱源，通過(guò)直接接觸與間接接觸換熱的充放熱實(shí)驗(yàn)，闡述了在充放熱過(guò)程中儲(chǔ)熱材料溫升/溫降速率、熔化/凝固速率等變化規(guī)律，并建立了相應(yīng)的物理和數(shù)學(xué)模型；通過(guò)分析凈現(xiàn)值、投資回收期和內(nèi)部收益率等3個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，試圖找出影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的不確定性因素，其影響程度從大到小依次為：蓄熱器充熱時(shí)間、熱源距離和余熱價(jià)格。

2014年，中山大學(xué)的WANG等[32]搭建了一套以赤藻糖醇與導(dǎo)熱油直接接觸換熱的儲(chǔ)/釋熱實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)剖析了赤藻糖醇相變傳熱的特性，與數(shù)值模擬結(jié)果比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，兩者吻合較好。直接接觸與間接接觸兩種換熱方式的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，直接接觸換熱的儲(chǔ)/釋熱速率比間接接觸換熱的要快[33]。

2015年，內(nèi)蒙古科技大學(xué)的GUO等[34]針對(duì)直接接觸換熱的導(dǎo)熱流體與相變材料混合物在充熱過(guò)程中，裝置某部位的相變材料熔化緩慢的問(wèn)題，通過(guò)在該位置設(shè)置電加熱棒而形成有利于導(dǎo)熱油流動(dòng)的快速通道，以增強(qiáng)導(dǎo)熱油流體與相變材料之間的換熱。結(jié)果表明，與沒(méi)有設(shè)置電加熱棒相比，設(shè)置電加熱棒后充熱時(shí)間明顯縮短。

1.2.2 理論分析

2012年，上海交通大學(xué)的WANG等[35]以回收鋼鐵工業(yè)的余廢熱為研究對(duì)象，比較分析了直接供熱、顯熱存儲(chǔ)以及潛熱存儲(chǔ)等3種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果表明，使用相變材料作為儲(chǔ)能材料時(shí)，成本低、損小、空氣污染物排放量低，具有廣闊的應(yīng)用 前景。

2015年，華南理工大學(xué)的孫超等[36]設(shè)計(jì)出一套采用LNG儲(chǔ)熱的新型移動(dòng)式應(yīng)急裝置，并完成了其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。結(jié)果表明，與空溫式相比，大中型移動(dòng)儲(chǔ)熱式LNG應(yīng)急裝置的應(yīng)急供氣成本與其相當(dāng)，約為2.23元/Nm3，但比明火水浴式稍低。

1.2.3 數(shù)值模擬

2013年，天津大學(xué)的GUO等[37]為了提高儲(chǔ)熱過(guò)程的傳熱性能以及更為深刻地理解熔化過(guò)程機(jī)理，建立了直接接觸換熱的二維儲(chǔ)熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型，并借助FLUENT完成儲(chǔ)熱過(guò)程數(shù)值模擬。結(jié)果表明，與相同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，通過(guò)增加導(dǎo)熱油流速、開(kāi)設(shè)新通道以及增強(qiáng)壁面導(dǎo)熱3種方式，可使儲(chǔ)熱時(shí)間分別縮短25%、26%和29%，如果同時(shí)使用后面兩種強(qiáng)化傳熱方式，儲(chǔ)熱時(shí)間可縮短52%。

2015年，中山大學(xué)的WANG等[38]為了考察相變材料放熱過(guò)程的傳熱性能，以直接接觸換熱的儲(chǔ)熱裝置為研究對(duì)象，建立了二維數(shù)學(xué)模型，并借助FLUENT完成放熱過(guò)程數(shù)值模擬。結(jié)果表明，導(dǎo)熱油的流速以及入口溫度對(duì)相變材料的放熱過(guò)程傳熱特性有較大影響。

2016年，內(nèi)蒙古科技大學(xué)的GUO等[39]以間接接觸換熱的儲(chǔ)熱裝置為研究對(duì)象，建立了二維數(shù)學(xué)模型，針對(duì)3種不同情況：添加高導(dǎo)熱性的膨脹石墨、改變換熱管管徑以及調(diào)整容器內(nèi)部的翅片結(jié)構(gòu)等，尋求提高儲(chǔ)熱裝置熱性能的方法。結(jié)果表明，當(dāng)膨脹石墨填充率為儲(chǔ)熱材料總體積的10%、換熱管管徑取22 mm以及翅片面積為0.468 m2等條件同時(shí)滿足情況下，充放熱時(shí)間可分別縮短至原來(lái)的74%和67%。

1.2.4 小 結(jié)

由上述分析可知，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、中山大學(xué)等高校的一些學(xué)者也開(kāi)始研究移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)。他們大多數(shù)以赤藻糖醇作為相變儲(chǔ)熱材料，以導(dǎo)熱油作為傳熱流體。前者密度大約為1451 kg/m3，后者為840～900 kg/m3，因兩者密度差較大且互不相溶，混合后能夠自然分層。利用上述特點(diǎn)，學(xué)者們嘗試將兩者混合，采用直接接觸換熱的方式進(jìn)行充放熱實(shí)驗(yàn)。并借助數(shù)值模擬工具，對(duì)采用直接接觸換熱的儲(chǔ)熱裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。另外，亦有學(xué)者提出采用氨水混合物、LNG等作為相變儲(chǔ)熱材料的相關(guān)思路。雖然直接接觸換熱的熱阻要比間接接觸小很多，但以直接接觸換熱的移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置技術(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段，離工程應(yīng)用還有一段距離。

2 工程應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

2003年，德國(guó)的LSG Sky Chefs公司為滿足廚房和餐具的用熱需求，引進(jìn)德國(guó)TransHeat公司技術(shù)，試制了一臺(tái)移動(dòng)儲(chǔ)熱車(chē)，如圖1所示。該套裝置以氫氧化鋇作為相變材料，以公司附近某電廠的余熱作為熱源，儲(chǔ)熱容量達(dá)4 MW·h，相當(dāng)于450 L的導(dǎo)熱油儲(chǔ)熱量[9]。

2005年，德國(guó)巴伐利亞應(yīng)用能源研究中心提出通過(guò)開(kāi)式吸附存儲(chǔ)方法回收利用工業(yè)廢熱的科研課題。以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況為測(cè)試條件，探索存儲(chǔ)過(guò)程的合理性、吸附劑自身的機(jī)理穩(wěn)定性以及適合運(yùn)輸?shù)奈窖b置結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，并對(duì)比分析了來(lái)自生物質(zhì)電廠、廢物焚燒廠以及鋁廠的余熱利用情況。圖2為吸附裝置的幾何模型。該裝置以沸石作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，熱空氣作為供熱熱源，濕空氣作為取熱介質(zhì)，輸出熱功率可達(dá)1 MW[40]。圖3為基于吸附原理的移動(dòng)式吸附儲(chǔ)熱裝置，該裝置以沸石作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，以廢物焚燒廠的抽汽作為余熱源，回收熱量之后運(yùn)輸?shù)?公里以外的某個(gè)工廠，存儲(chǔ)的熱量作為該廠某條干燥工藝的熱源。該裝置沸石用量14 t，加熱用空氣130 ℃，可提供60 ℃的干燥用空氣，儲(chǔ)熱容量達(dá)2.3 MW·h[41]。

2006年，德國(guó)的TransHeat公司研究并試制了一套直接接觸換熱的儲(chǔ)熱供熱裝置，傳熱媒質(zhì)由泵輸送至換熱單元，與內(nèi)部相變材料氫氧化鋇[Ba(OH)2·8H2O]或乙酸納（CH3COONa·3H2O）直接接觸換熱，之后利用密度差，傳熱媒質(zhì)從頂部管道排出，每個(gè)儲(chǔ)熱單元的儲(chǔ)熱容量可達(dá)2.5～3.8 MW·h。該裝置可放置于40英尺（1英尺=0.3048 m）集裝箱內(nèi)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示[40]。

2006年，日本建立了3個(gè)小規(guī)模的示范工程：工程之一以日本群馬縣Sanyo電子廠蒸汽為熱源，以20 km外的琦玉縣的某鋁廠為用戶，預(yù)熱鍋爐回水；工程之二以日本清瀨市污水處理廠焚化爐廢氣為熱源，以2.5 km外的市體育館為用戶，提供吸收式制冷的驅(qū)動(dòng)熱源；工程之三以日本大阪栗本鐵工某工廠退火爐廢氣為熱源，以3 km外的Sumiyoshi工廠為用戶，為該廠工人提供洗浴熱水[4]。圖5為日本Sumiyoshi工廠的移動(dòng)儲(chǔ)熱裝置。

2007年，德國(guó)的Alfred Schneider公司以乙酸鈉作為相變儲(chǔ)熱材料，設(shè)計(jì)了一套間接接觸換熱的儲(chǔ)熱裝置，如圖6所示[40]。儲(chǔ)熱媒質(zhì)由管道內(nèi)部流動(dòng)，將熱量通過(guò)管壁傳遞給與管道外壁接觸的相變材料。該裝置總重26 t，其中相變材料質(zhì)量占比將近85%，儲(chǔ)熱容量達(dá)2.4 MW·h，其中潛熱儲(chǔ)熱占 比67%。

2008年，德國(guó)斯圖加特大學(xué)能源經(jīng)濟(jì)與能源合理利用研究所分別以導(dǎo)熱油、相變材料、沸石為儲(chǔ)熱材料，并以巴登-符騰堡州某玻璃生產(chǎn)廠的余熱源為應(yīng)用對(duì)象，分析了移動(dòng)式余熱利用系統(tǒng)的供熱能力與潛在市場(chǎng)。以導(dǎo)熱油為例，該套裝置最高儲(chǔ)熱溫度350 ℃，儲(chǔ)熱密度200 kW·h/t。該套裝置適用溫度范圍較大，可常壓運(yùn)輸與存儲(chǔ)，儲(chǔ)熱密度高，但不能供應(yīng)蒸汽，且季節(jié)性運(yùn)營(yíng)成本高。其示意圖參見(jiàn)圖7[40]。

2010年，瑞典的Climate Well公司研發(fā)了一套以結(jié)晶水合鹽為相變材料的儲(chǔ)熱裝置，其原理如圖8所示。儲(chǔ)熱時(shí)，以太陽(yáng)光、燃?xì)饣虬l(fā)動(dòng)機(jī)廢煙氣為熱源，通入反應(yīng)器（R）中[圖8(a)]，用于“干燥”反應(yīng)器中的結(jié)晶水合鹽，脫除的結(jié)晶水蒸發(fā)后進(jìn)入冷卻器（C）中并冷凝為液體，儲(chǔ)熱過(guò)程結(jié)束。放熱時(shí)，以環(huán)境空氣、空調(diào)等低品位熱源通入冷卻器（C）[現(xiàn)變?yōu)檎舭l(fā)器（E）]中[圖8(b)]，液態(tài)水蒸發(fā)后進(jìn)入反應(yīng)器（R）中，并與晶體鹽結(jié)合成結(jié)晶水合鹽，放熱過(guò)程結(jié)束。為提高整套裝置的儲(chǔ)/釋熱性能，反應(yīng)器、冷卻器需保持一定的真空度[42]。瑞典奧克隆德鋼鐵有限公司采用該技術(shù)搭建了一套儲(chǔ)熱功率達(dá)10 kW的小型示范系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于回收100 ℃的轉(zhuǎn)爐冷卻水余熱，以MgSO4·7H2O為相變儲(chǔ)熱材料，用量大概40 t[40]，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并無(wú)后續(xù)報(bào)道。

由上述分析可知，在移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)的示范工程應(yīng)用方面，德國(guó)、日本、瑞典等國(guó)家走在前列。移動(dòng)儲(chǔ)熱示范裝置所用的儲(chǔ)熱材料包括：CH3COONa·3H2O、沸石、水合鹽等，換熱方式以間接接觸換熱為主，儲(chǔ)熱容量可達(dá)MW·h級(jí)，輸送距離絕大部分在20 km以內(nèi)。移動(dòng)儲(chǔ)熱示范裝置多以電廠、焚燒廠、玻璃廠等廢熱蒸汽或煙氣為熱源，以廚房、洗浴、工藝生產(chǎn)用熱等為熱用戶。移動(dòng)儲(chǔ)熱示范裝置的總重量達(dá)數(shù)十噸，裝置體積比較龐大。

2.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

2008年，中益能（北京）技術(shù)有限公司研制了一款移動(dòng)式儲(chǔ)熱裝置，其原理參見(jiàn)圖9。該套裝置內(nèi)部填充有高性能稀土HECM-WD03作為相變儲(chǔ)熱材料，總重量約36 t，有效儲(chǔ)熱量約13 GJ，可在不需要燃料加熱的情況下連續(xù)提供50 ℃的熱水100 m3[43]。

1—外箱體；2—保溫層；3—內(nèi)箱體；4—相變蓄熱棒體；5—換熱盤(pán)管；6—相變蓄熱材料；7—加熱分配器；8—供熱分配器；9—溫度傳感器；10—蓄熱棒體分隔架；11—蓄熱體底部金屬支撐；12—供暖循環(huán)水回水口；13—供暖循環(huán)水出水口；14—生活熱水出口；15—自來(lái)水進(jìn)口；16—生活熱水供水溫度調(diào)節(jié)閥；17—溫度控制器；18—供暖變頻調(diào)速循環(huán)泵；19—導(dǎo)熱介質(zhì)；20—熱量表；21—運(yùn)輸車(chē)底架；22—蓄熱箱體上蓋；23—檢查口；24—液位指示計(jì)；25—密封回水彎；26—載車(chē)

2012年，青島奧環(huán)新能源集團(tuán)有限公司推出了一款移動(dòng)式儲(chǔ)熱車(chē)，其原理如圖10所示。該款儲(chǔ)熱車(chē)采用復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料，以泡沫銅分別與糖醇類有機(jī)物、有機(jī)酸、石蠟按一定比例混合，制成具有高、中、低3檔相變溫度的儲(chǔ)熱材料，再結(jié)合高效儲(chǔ)熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)余廢熱能的存儲(chǔ)。該款儲(chǔ)熱車(chē)可向用戶提供蒸汽或熱水[44]。

國(guó)內(nèi)有代表性的移動(dòng)儲(chǔ)熱相關(guān)產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)部分情況詳見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)移動(dòng)儲(chǔ)熱相關(guān)產(chǎn)品部分知識(shí)產(chǎn)權(quán)統(tǒng)計(jì)

1—載重汽車(chē)本體；2—保溫車(chē)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(kāi)關(guān)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(jì)；15—壓力表；16—溫度表；17—高溫相變蓄熱器外接口；18—低溫相變蓄熱器外接口

由上述分析可知，與國(guó)外相比，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)示范工程應(yīng)用的案例屈指可數(shù)，在市場(chǎng)上有實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用的僅有青島奧環(huán)新能源科技發(fā)展有限公司和中益能（北京）技術(shù)有限公司，其它企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)暫無(wú)相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用案例報(bào)道。出現(xiàn)這種局面的原因可能有兩點(diǎn)：其一是我國(guó)高耗能企業(yè)以前對(duì)工業(yè)余熱回收利用的重視程度不夠，造成大量可資利用的伴生余熱直接被廢棄；其二是受傳統(tǒng)余熱回收技術(shù)的禁錮，我國(guó)高耗能企業(yè)余熱回收技術(shù)水平較低，即使投入相關(guān)技術(shù)，但收效甚微。因此，我國(guó)高耗能企業(yè)亟需轉(zhuǎn)變理念，以嶄新視角重新審視伴生余熱的回收與利用。

3 問(wèn)題分析與解決思路

目前的移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)在國(guó)內(nèi)外還多處于研究和示范工程的應(yīng)用階段，現(xiàn)有系統(tǒng)的儲(chǔ)熱換熱器存在單位體積儲(chǔ)熱量低、充熱時(shí)間長(zhǎng)、放熱時(shí)間短、對(duì)熱源類型要求高等諸多問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在影響了移動(dòng)式余熱利用技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，因此，需要結(jié)合我國(guó)水泥、電力等高耗能工業(yè)余熱資源的實(shí)際情況，對(duì)移動(dòng)式余熱利用系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備作進(jìn)一步深入研究。

考慮到水泥、電力等高耗能行業(yè)低品位余熱能的排放特征，近期由中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所儲(chǔ)能過(guò)程與能源材料課題組提出了一套移動(dòng)式余熱能模塊化存儲(chǔ)利用裝備，其原理如圖11所示。該套裝備主要由儲(chǔ)熱換熱模塊、換熱盤(pán)管、風(fēng)機(jī)、熱管理系統(tǒng)以及相應(yīng)的附屬設(shè)備構(gòu)成。該套裝備的工作原理可簡(jiǎn)述為：來(lái)自水泥、電力等高耗能企業(yè)所排放的350 ℃左右的熱煙氣進(jìn)入儲(chǔ)熱換熱模塊后，將自身攜帶的熱量傳遞給相變儲(chǔ)熱材料，儲(chǔ)熱過(guò)程完畢；當(dāng)有用熱需求時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，冷風(fēng)進(jìn)入儲(chǔ)熱換熱模塊，將儲(chǔ)熱材料所存儲(chǔ)的熱量取出，通過(guò)換熱盤(pán)管，將攜帶的熱量傳遞給冷水，冷水溫度升高變成熱水輸出，以滿足熱用戶需求。

圖11給出的整套裝備主要由儲(chǔ)熱換熱系統(tǒng)與熱管理系統(tǒng)構(gòu)成。需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括：①儲(chǔ)熱換熱模塊的多尺度強(qiáng)化傳熱機(jī)理與封裝技術(shù)；②非線性熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建技術(shù)；③寬溫域納微結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料儲(chǔ)/釋熱機(jī)理與規(guī)?；铣杉夹g(shù)。考慮到高能耗企業(yè)所排放的余廢熱品位較低，將儲(chǔ)熱換熱系統(tǒng)與熱管理系統(tǒng)有機(jī)耦合，可實(shí)現(xiàn)整套裝備余熱資源的動(dòng)態(tài)調(diào)控；考慮到余廢熱溫度波動(dòng)大的特點(diǎn)，通過(guò)納米復(fù)合技術(shù)，可獲得適合不同溫域的相變儲(chǔ)熱材料以及通過(guò)調(diào)控相變儲(chǔ)熱材料的導(dǎo)熱性能，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)/釋熱速率人為可控。

如上所述的解決思路若能順利實(shí)施，既可使水泥、電力等高能耗工業(yè)余熱得到有效利用，又減少了部分熱能用戶化石燃料的消耗，使得經(jīng)營(yíng)成本降低、CO2等溫室氣體的排放減少，是一條合理利用能源及減輕環(huán)境污染的有效途徑。不僅能夠解決北方傳統(tǒng)集中供暖方式下建設(shè)周期長(zhǎng)、投資大等問(wèn)題，還能夠緩解南方部分地區(qū)冬季采暖問(wèn)題。

4 應(yīng)用模式與經(jīng)濟(jì)性

對(duì)于移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)來(lái)講，除了前面提到的有關(guān)裝備開(kāi)發(fā)所需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之外，采取怎樣的安全運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式也是不容忽視的問(wèn)題[17,59-60]?？紤]到我國(guó)國(guó)情以及移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)特點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所儲(chǔ)能過(guò)程與能源材料課題組提出了一套適宜于移動(dòng)儲(chǔ)熱項(xiàng)目的商業(yè)運(yùn)作模式，如圖12所示。主要包括4大主體：余廢熱排放企業(yè)、移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商（以下簡(jiǎn)稱裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商）、熱用戶和政府。其中，余廢熱排放企業(yè)負(fù)責(zé)向裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商提供滿足一定要求的廢熱，而裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商要向余廢熱排放企業(yè)支付一定的報(bào)酬；裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)向熱用戶提供滿足一定要求的熱能，而熱用戶要向裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商支付一定的報(bào)酬；政府在負(fù)責(zé)對(duì)余廢熱排放企業(yè)與裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商監(jiān)管外，還可以向余廢熱排放企業(yè)、熱用戶提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，并適當(dāng)減免裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商的繳稅額度。在這種商業(yè)運(yùn)作模式中，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱裝備的開(kāi)發(fā)、運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)等費(fèi)用均由裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商承擔(dān)，排除了余廢熱排放企業(yè)自己開(kāi)發(fā)裝備的投資風(fēng)險(xiǎn)，而政府允許裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商享受貸款、繳稅等系列優(yōu)惠政策，降低了裝備提供商/運(yùn)營(yíng)商的投資風(fēng)險(xiǎn)。熱用戶從政府那里能夠得到用熱補(bǔ)貼，一定程度上激發(fā)了用熱情緒。當(dāng)然，移動(dòng)儲(chǔ)熱項(xiàng)目的商業(yè)運(yùn)作模式不只一種，此處不再贅述。

在闡述了移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)的安全運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式后，裝備的經(jīng)濟(jì)性是另一個(gè)必須關(guān)注的問(wèn)題。此處僅以回收余熱量1.3 GJ的移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱裝備為例。表2為該套裝備的設(shè)計(jì)參數(shù)。表3給出產(chǎn)生1.3 GJ熱量所需不同燃料的費(fèi)用對(duì)照。北方供暖季以120天計(jì)，高能耗企業(yè)的廢煙氣溫度350 ℃，價(jià)格暫定為零。由表2和表3可知，供暖季僅燃料費(fèi)用一項(xiàng)，采用移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)將比燃煤制熱節(jié)約4.932萬(wàn)元，比電制熱節(jié)約10.62萬(wàn)元。

表2 移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱裝備性能參數(shù)

表3 產(chǎn)生1.3 GJ熱量所需不同燃料費(fèi)用對(duì)比

注：表3數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)以1.3 GJ儲(chǔ)熱量為參照，供暖季以120天計(jì)，高能耗企業(yè)的余廢熱價(jià)格暫定為零。

若要實(shí)現(xiàn)表2所述的額定儲(chǔ)熱量1.3 GJ的移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱裝備的加工制造，投資成本包括：儲(chǔ)熱材料20萬(wàn)元，裝置外殼12萬(wàn)元，泵、風(fēng)機(jī)、閥門(mén)及相關(guān)管道8萬(wàn)元，設(shè)備加工費(fèi)用10萬(wàn)元，熱源與用戶側(cè)改造施工費(fèi)10萬(wàn)元，共計(jì)60萬(wàn)元；運(yùn)行成本包括：包車(chē)運(yùn)輸費(fèi)0.4元/(t·km)，假設(shè)熱源與用戶距離10 km，卡車(chē)運(yùn)輸時(shí)速40 km/h，儲(chǔ)熱裝置總重量15 t，一趟運(yùn)輸成本120元，充熱/放熱時(shí)間各2 h，每天往返最多5趟，北方供暖季120天共往返600趟，運(yùn)輸成本總計(jì)7.2萬(wàn)元。收益估算：熱水產(chǎn)量6.2 t/h，熱水售價(jià)25元/t，熱水收益18.6萬(wàn)元；政府節(jié)能補(bǔ)貼300元/噸標(biāo)煤，補(bǔ)貼收益1.3萬(wàn)元；總收益19.9萬(wàn)元，年凈收益12.7萬(wàn)元。裝置運(yùn)行壽命15年，投資回收期約4.7年。

綜上所述，從應(yīng)用模式與經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)講，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)均具有切實(shí)可行性。

5 市場(chǎng)前景與產(chǎn)業(yè)化

眾所周知，我國(guó)北方大部分地區(qū)采用集中供熱模式，多以燃煤、燃油為供熱燃料，在燃燒過(guò)程中排放大量有害氣體和塵埃，是大氣污染的主要構(gòu)成。并且與小型分散式供熱系統(tǒng)相比，集中供熱管網(wǎng)敷設(shè)的建設(shè)周期較長(zhǎng)、初投資較大，遠(yuǎn)離熱源和用戶數(shù)量較少的地區(qū)管道敷設(shè)投資成本較高，造成了該類地區(qū)供熱管網(wǎng)敷設(shè)率低的特點(diǎn)。再者，隨著近年來(lái)南方低溫雨雪冰凍等極端天氣增多以及老百姓生活質(zhì)量要求的提高，各界對(duì)南方冬季供熱的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。但南方采暖期短、負(fù)荷小、波動(dòng)大等供熱特點(diǎn)，宜采用分散、局部的供熱方式，以解決個(gè)性化采暖需求。如何在現(xiàn)有條件下，既滿足北方或南方熱用戶的不同需求，又避免小型供熱系統(tǒng)過(guò)度應(yīng)用造成的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，成為擺在人們面前的一個(gè)重要課題。與北方的“煤改電”、“煤改氣”以及南方的電采暖不同，移動(dòng)儲(chǔ)熱技術(shù)恰恰能夠提供一種新型供熱方式，它將工業(yè)伴生的余熱、廢熱回收并輸送到無(wú)集中供熱管網(wǎng)敷設(shè)區(qū)域的用戶處，既可實(shí)現(xiàn)余廢熱的二次利用，又滿足了熱用戶的用熱需求。綜上所述，在北方集中供熱系統(tǒng)難以到達(dá)的地區(qū)或南方冬季有采暖需求的地區(qū)，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大。

近段時(shí)間，我國(guó)政府相繼出臺(tái)了一系列政策性文件，力促節(jié)能減排。2014年6月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》中明確指出，到2020年，一次能源消費(fèi)總量控制在48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，煤炭消費(fèi)總量控制在42億噸左右[61]。2014年9月，國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》中明確提到，全國(guó)新建燃煤發(fā)電機(jī)組平均供電煤耗低于300克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)；到2020年，力爭(zhēng)使煤炭占一次能源消費(fèi)比重下降到62%以內(nèi)，電煤占煤炭消費(fèi)比重提高到60%以上[62]。2014年9月，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)的《國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃（2014—2020年）》中明確提出，到2020年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重到15%左右，尤其要重點(diǎn)推進(jìn)電力、鋼鐵、建材、有色、化工和石化等高能耗行業(yè)重大節(jié)能技術(shù)與裝備研發(fā)，開(kāi)展能源梯級(jí)綜合利用技術(shù)研發(fā)[63]。2015年10月，國(guó)家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合印發(fā)的《余熱暖民工程實(shí)施方案》中明確提到，到2020年，通過(guò)集中回收利用低品位余熱資源，替代燃煤供熱20億平方米以上，減少供熱用原煤5000萬(wàn)噸以上，并探索建立余熱資源用于供熱的經(jīng)濟(jì)范式與典型模式[3]。因此，在國(guó)家利好政策的引導(dǎo)下，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。

6 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)論是對(duì)電站鍋爐排煙余熱這種連續(xù)性余熱源的回收，還是對(duì)水泥、鋼鐵等高能耗行業(yè)中伴生的間歇性余熱源的回收，因傳統(tǒng)余熱回收方式的局限性，能量轉(zhuǎn)換與利用效率偏低。要想擺脫傳統(tǒng)思維模式的束縛，就要以嶄新視角審視煙氣余熱能的存儲(chǔ)與利用。移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)恰恰能夠緩解能量供求雙方在時(shí)間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配的矛盾，是合理利用能源及減輕環(huán)境污染的有效途徑。但目前的移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)在國(guó)內(nèi)外還多處于研究和示范工程的應(yīng)用階段，現(xiàn)有系統(tǒng)的儲(chǔ)熱換熱器存在單位體積儲(chǔ)熱量低、充熱時(shí)間長(zhǎng)、放熱時(shí)間短、對(duì)熱源類型要求高等諸多問(wèn)題。因此，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)在儲(chǔ)熱材料合成與封裝、多尺度強(qiáng)化傳熱、熱管理動(dòng)態(tài)調(diào)控、安全運(yùn)作商業(yè)模式等方面還需深入研究，其提升空間很大。我國(guó)北方大部分地區(qū)采用燃煤集中供熱模式，其供熱管網(wǎng)敷設(shè)建設(shè)周期長(zhǎng)、初投資大等問(wèn)題突出，以及近年來(lái)南方地區(qū)極端天氣增多導(dǎo)致冬季供熱需求強(qiáng)烈等問(wèn)題，給移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)潛力。加之國(guó)家節(jié)能減排等利好政策的引導(dǎo)，移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱技術(shù)產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。

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Current situation of mobilized thermal energy storage technology and its problem discussion

1,1,1,1,2,3,4

(1Institute of Process Engineering, Chinese Academy Sciences, Beijing 100190, China;2School of Chemical Engineering, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK;3Jiangsu Pengfei Group Co., Ltd., Nantong 226623, Jiangsu, China;4Technology Center of Ansteel Co., Ltd., Anshan 114021, Liaoning, China)

The low quality heat energies associated from heavy energy-consuming enterprises, and there exists temporal mismatch contradiction of supply and demand, are difficult to be employed by traditional transportation mode of pipe. However, the mobilized thermal energy storage and supply technology is an organic combination of energy harvesting, energy storage and delivery, and energy supply, and spurn many malpractices of transportation mode of pipe. In the first place, in the article, the current situations of basic research and engineering application of the mobilized thermal energy storage at home and abroad were analyzed in detail, and on the basic, the problems faced of the mobilized thermal energy storage technology were included. After that, a scheme of mobilized waste heat modular storage was proposed, and the application mode and the economy about that scheme mentioned above were expounded exhaustively. Last but not the least, the market prospect and industrialization of the mobilized thermal energy storage technology were forecasted.

mobilized thermal energy storage and supply technology; modular storage; low quality heat energy

10.12028/j.issn.2095-4239.2016.0021

TM 02

A

2095-4239（2016）06-897-12

2016-03-02；修改稿日期：2016-04-08。

江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（BE2015199）。

姚華（1979—），男，博士，助理研究員，研究方向?yàn)楣I(yè)余熱存儲(chǔ)與利用、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)集成與優(yōu)化等，E-mail：hyao@ipe.ac.cn；通訊聯(lián)系人：黃云，博士，副研究員，研究方向?yàn)閮?chǔ)能過(guò)程與能源材料等，E-mail：yunhuang@ipe.ac.cn。