基于相变储能的低温余热回收技术
工业余热、废热数量惊人。这些能源具有间歇性、不稳定的特点。
工业余热、废热数量惊人。这些能源具有间歇性、不稳定的特点。能量密度随时间、季节变化、强度也不稳定。相变材料由于蓄热密度大、相变时温度近似恒定、节能效果显著等特点在余、废热回收利用方面起到了显著的作用。余热资源根据温度的不同被分为高温余热资源、中温余热资源与高温余热资源。
相变储能余热回收技术
根据相变材料封装和工作方式的不同，应用于余热回收的相变储能系统大致可以分为热管换热器、蓄热式相变储热系统、潜热/显热复合储热材料三类。
●热管换热器
热管换热器同时具有储热与换热能力的相变储能换热装置。通常热管可以分为高温热管、中温热管与高温热管。在钢铁行业中，热管主要应用在中低温余热的回收利用。热管具有传热效果好、温差小、热阻低等优点，非常适合用于低温余热回收；同时热管的传热量大，在加热端与冷却段都可以安装翅片，这样可以加强换热器换热能力，由于冷热流体并不接触，因此使用热管可以避免流体污染；热管的温度适用范围大，根据温度的不同可以选用不同的工质。当余热在30℃以下时，使用热管非常合适，具有广阔的应用前景，在钢铁行业中热管换热器也得到了很好的应用
●蓄热式相变储热系统
蓄热式的相变储能系统最大的不同在于里面含有相变储能物质。由于圆柱、方块和球体较为容易制作，所以该种储能系统常采用这几种模式，与传统的显热储能模式相比，在储存相同大小的热量下，蓄能体积可以减少30%一50%，同时使用蓄热相变储能系统可以克服显热系统体积大、蓄能密度小、温度波动较大等缺点，在工业应用过程中更加方便。
●潜热/显热复合储热材料
潜热湿热复合蓄能材料，发展于上世纪80年代，由无机盐和陶瓷集体粉末烧结而成，该种材料可以同时利用无机盐与陶瓷基的相变潜热，相变较显热蓄热量可以提高2一3倍，且由于材料的复合特性，相变的温度范围在450℃一100℃。
基于相变储能的实际换热技术应用
●LYQ相变换热器
LYQ相变换热器是山东奥金节能工程有限公司采用相变技术、换热器自动控制技术的产品，安装在锅炉烟道上，能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，使大量中低温热能被有效回收。
LYQ相变换热器已在山东耐斯特炭黑有限公司1#尾气余热锅炉成功运用，且效果显著。该厂#l炭黑尾气余热锅炉空气预热器之后烟温高达180℃多，未改造之前，这部分烟气直接排人大气中，加装相变余热回收装置之后，烟气自183℃降至107℃，同时回收的热量用于加热锅炉补水(除盐水)，除盐水温度自12℃加热至45℃，利用余热使除盐水温度提升了33℃。
●复合相变换热器的应用
复合相变换热技术与热管换热等节能技术都不同，该技术将换热器最低金属壁面温度定义为“第一设计要素”，将对产生烟气低温结露和腐蚀具有关键性影响的最低壁面温度置于“可控可调状态”。
扬州某发电有限公司的2#炉安装了相变换热器进行锅炉尾气余热回收，以该技改实例进行节能效果分析。相变换热器总回收热量:2.702t标准煤/h，该项目节能收益为:6605.20t标准煤/a。年减排C0₂ 17173.5t，减排SO₂184.9t。
相变储能技术在低温余热回收领域存在的问题
相变材料在应用的过程中尚存在一些问题: （1）关于相变材料的基理性的研究现在还不完善， 虽然相变储能材料的品种非常多，但开发出来的储能密度大且相变温度合适的材料较少；（2）相变储能材料封装技术还没有成熟， 材料的泄漏问题与安全性温度未能解决； ( 3 )相变材料与封装材料长期使用的性能有待进一步验证；（4）提高相变材料的热导率， 热量能够快速的吸收(释放)热量；（5）简化生产工艺和降低生产成本。
注：文章节选自《基于相变储能的低温余热回收技术》，原作者梁栋、王禹涵。
