CN104654872A - 一种用于高温热能的蜂窝块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高温的蜂窝块，实现高温、大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度的蓄热，由金属或非金属或其混合物组成的固体颗粒，将多种固体颗粒进行混合后，将其成形为蜂窝状结构固体蜂窝块，每个固体蜂窝块上设置有蜂窝的进口以及出口，设置有蜂窝进口或出口的侧面称为蜂窝通道侧面，没有设置进口或出口的称为非蜂窝通道侧面，一个固体蜂窝块的蜂窝通道侧面与另一个的蜂窝通道侧面或非蜂窝通道侧面相互连接后形成通道，连接后的通道具备有密闭性，可以使流体在通道内流通不泄露，固体蜂窝块适用于10-1500度的热能的传热、换热、蓄热。本发明的另外一个目的，是提供一种蜂窝块的生产制造方法。

Description

一种用于高温热能的蜂窝块及其制造方法

技术领域

本发明涉及热能利用，特别是利用蜂窝块实现热能储存、交换和利用。 

背景技术

蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器； 

在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；

在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。

在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。 

蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。 

工业窑炉的排出物钢渣等，以及各种矿山开发所形成的尾矿，已经堆积如上，并且存在危险隐患，如何有效经济利用，将是一个非常的需要解决的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高温的蜂窝块，可以实现高温、大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度的蓄热，由金属或非金属或其混合物组成的固体颗粒，将多种固体颗粒进行混合后，将其成形为蜂窝状结构固体蜂窝块，每个固体蜂窝块上设置有蜂窝的进口以及出口，设置有蜂窝进口或出口的侧面称为蜂窝通道侧面，没有设置进口或出口的称为非蜂窝通道侧面，一个固体蜂窝块的蜂窝通道侧面与另一个的蜂窝通道侧面或非蜂窝通道侧面相互连接后形成通道，连接后的通道具备有密闭性，可以使流体在通道内流通不泄露，固体蜂窝块适用于10-1500度的热能的传热、换热、蓄热。 

本发明的另外一个目的，是提供一种蜂窝块的生产制造方法。 

本发明可以采用尾矿及窑炉排出物实现固体颗粒的生产制造，使得资源可以被充分的利用。 

具体发明内容如下： 

由金属或非金属或金属与非金属的混合物组成的固体颗粒，将多种固体颗粒进行混合后，将其成形为多边形柱结构，多边形柱上设置有进口以及出口，设置有进口或出口的侧面称为通道侧面，没有设置进口或出口的侧面称为非通道侧面，一个多边形柱的通道侧面与另一个多边形柱的通道侧面或非通道侧面相互连接后形成通道，多个多边形柱连接成为一个蜂窝块，连接后的蜂窝块的通道具备有密闭性，可以使流体在通道内流通不泄露，蜂窝块适用于10-1500度的热能的传热、换热、蓄热。

    固体颗粒选择自下列一种： 

    A、多层固体蜂窝块：至少由二层的固体颗粒组成，第二层位于第一层外部，第二层完全将比第一层包裹在第一层内；

    B、多部固体蜂窝块：固体颗粒分为多个部分，至少一个部分的材料与另外一个部分的材料的材质不相同；

C、多部多层固体蜂窝块：至少由二层的固体颗粒组成，第二层位于第一层外部，第二层完全将第一层包裹在第一层内，每一层固体颗粒分为多个部分，至少一个部分的材料与另外一个部分的材料的材质不相同。

在固体蜂窝块的侧面上设置有连接定位结构，将一个固体蜂窝块与另外一个进行相互连接，连接结构采用下列一种： 

    A、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凸结构相互连接；

    B、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凹结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凸结构的固体蜂窝块上相互连接；

    C、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凸结构可以与另外一个的凸结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凹结构的固体蜂窝块上相互连接；

    D、在固体蜂窝块上至少包含有一个磁性材料或者金属材料，一个固体蜂窝块上磁性材料可以与另外一个磁性材料或者金属材料相互连接。

在固体蜂窝块上设置有空腔；在空腔内设置有蓄热材料；蓄热材料为相变材料。 

    固体蜂窝块的外部形状、内部蜂窝、多层形状、多部分的每个部分的形状，选择下列一种或其组合：圆形、多边形、菱形、扇形、三角形、弧形。 

固体蜂窝块的直径为0.0001-1米，固体颗粒的长度为0.0001-5米。 

在蜂窝块上组成的通道上设置有金属管或热管用于传热。 

金属以及非金属材料选择自下列一种或者多种： 

    A、窑炉的排出物，包括冶金、化工、电力、煤炭行业窑炉排出的钢渣、铁渣、煤灰；

B、尾款粉，包括各种矿选矿后形成的尾款物；

C、垃圾的固体物质，包括垃圾处理后的固体处理物；

D、建筑废弃物，包括建筑完成后的废弃物形成的粒块。

固体蜂窝块由下列成分组成： 

A、窑炉的排出物：重量比为10-80%；

B、尾款粉：重量比为10-80%；

C、金属物：重量比为1-20%；

D、非金属物：重量比为1-20%。

一种用于高温热能的蜂窝块的制造方法，以上所述的任一用于高温热能的蜂窝块的制造方法如下： 

A、选择由金属或非金属或金属与非金属混合物组成的固体颗粒；

B、将多种固体颗粒进行混合；

C、将混合后的固体颗粒通过高温加热或者通过模具成型加工成形为多边形柱结构，此多边形柱结构含有通道侧面；

D、将多个多边形柱连接成为一个蜂窝块，使蜂窝块形成具有密闭性的通道，可以使流体在通道内流通不泄露；

E、将多个蜂窝块组装成任意大小的组装蜂窝块，使蜂窝块形成具有密闭性的通道，可以使流体在通道内流通不泄露。

在蜂窝块的侧面设置有连接定位结构，将一个固体蜂窝块与另外一个进行相互连接或组装时，连接结构采用下列一种： 

A、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凸结构相互连接；

B、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凹结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凸结构的固体蜂窝块上相互连接；

C、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凸结构可以与另外一个的凸结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凹结构的固体蜂窝块上相互连接；

D、在固体蜂窝块上至少包含有一个磁性材料或者金属材料，一个固体蜂窝块上磁性材料可以与另外一个磁性材料或者金属材料相互连接。

  

采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：

1、本发明采用固体蜂窝块实现高温蓄热，可以实现10-1500度的热能储存，安全可靠；

2、 本发明可以有效的利用尾矿及钢渣实现蓄热材料的生产，使得资源可以被有效的利用。

3、本发明可以应用于工业余热、太阳能、地热、生物质等多种应用。 

附图说明

图1是内部设置有通道的六边形柱示意图； 

图2是外部设置有凹结构的六边形柱示意图；

图3是六边形柱组成的蜂窝块通过金属管传热示意图；

图4是带有热管传热的蜂窝块示意图。

图中标号含义： 

1：六边形柱，2：内部通道，3：外部凹结构，4：金属管，5：热管，6：蜂窝块 。

具体实施方式

实施例1、内部设置有通道的六边形柱 

图1所示的六边形柱，由钢厂钢渣70%，铜矿粉20%，石墨粉3%，三氧化二铝7%组成，将其混合后成型，六边形柱内设置有一个圆形通道。

实施例2、半圆形六边形柱 

图2是半圆形的六边形柱，由电厂煤灰30%，金矿尾矿粉65%，石墨粉5%组成，将其混合后成型，并对其进行1200度的加热后成型，在六边形柱的一侧加工由一个凹结构，可以与另外设置有凹结构的六边形柱进行连接，构成为一个通道。

实施例3、六个六边形柱组成的蜂窝块 

图3所示的有六个六边形柱组成的一个蜂窝块，由铁渣60%，石英砂40%组成，将其加入到800度的温度30分钟后形成，六个六边形柱组成的蜂窝状内设置有一个六边形金属管，金属管内部可以使流体进行流动。

实施例4、13个六边形柱组成的蜂窝块 

图4所示的有13个六边形柱组成的一个蜂窝块，由铁渣70%，尾矿粉20%硅微粉5%，纳米微珠5%组成，将其加入到1200度的温度30分钟后形成，13个六边形柱组成的蜂窝状内设置有二个热管。

实施例5、13个六边形柱组成的一个蜂窝块的生产方法 

A、选择并按照铁渣70%，尾矿粉20%硅微粉5%，纳米微珠5%组成固体颗粒；

B、将上述固体颗粒进行混合；

C、将其成形为六边形柱；

D、将其高温加热；

E、将其冷却；

F、将13个六边形柱组合成为蜂窝块；

G、在蜂窝块内嵌入热管。

    根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。 

Claims (10)

1.一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：由金属或非金属或金属与非金属的混合物组成的固体颗粒，将多种固体颗粒进行混合后，将其成形为多边形柱结构，多边形柱上设置有进口以及出口，设置有进口或出口的侧面称为通道侧面，没有设置进口或出口的侧面称为非通道侧面，一个多边形柱的通道侧面与另一个多边形柱的通道侧面或非通道侧面相互连接后形成通道，多个多边形柱连接成为一个蜂窝块，连接后的蜂窝块的通道具备有密闭性，可以使流体在通道内流通不泄露，蜂窝块适用于10-1500度的热能的传热、换热、蓄热。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：固体颗粒选择自下列一种：

A、多层固体蜂窝块：至少由二层的固体颗粒组成，第二层位于第一层外部，第二层完全将比第一层包裹在第一层内；

B、多部固体蜂窝块：固体颗粒分为多个部分，至少一个部分的材料与另外一个部分的材料的材质不相同；

C、多部多层固体蜂窝块：至少由二层的固体颗粒组成，第二层位于第一层外部，第二层完全将第一层包裹在第一层内，每一层固体颗粒分为多个部分，至少一个部分的材料与另外一个部分的材料的材质不相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：在固体蜂窝块的侧面上设置有连接定位结构，将一个固体蜂窝块与另外一个进行相互连接，连接结构采用下列一种：

A、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凸结构相互连接；

B、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凹结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凸结构的固体蜂窝块上相互连接；

C、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凸结构可以与另外一个的凸结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凹结构的固体蜂窝块上相互连接；

D、在固体蜂窝块上至少包含有一个磁性材料或者金属材料，一个固体蜂窝块上磁性材料可以与另外一个磁性材料或者金属材料相互连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：在固体蜂窝块上设置有空腔；在空腔内设置有蓄热材料；蓄热材料为相变材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：固体蜂窝块的外部形状、内部蜂窝、多层形状、多部分的每个部分的形状，选择下列一种或其组合：圆形、多边形、菱形、扇形、三角形、弧形。

6.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：在蜂窝块上组成的通道上设置有金属管或热管用于传热。

7.根据权利要求1所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：金属以及非金属材料选择自下列一种或者多种：

A、窑炉的排出物：包括冶金、化工、电力、煤炭行业窑炉排出的钢渣、铁渣、煤灰；

B、尾款粉：包括各种矿选矿后形成的尾款物；

C、垃圾的固体物质：包括垃圾处理后的固体处理物；

D、建筑废弃物：包括建筑完成后的废弃物形成的粒块。

8.根据权利要求7所述的一种用于高温热能的蜂窝块，其特征是：固体蜂窝块由下列成分组成：

A、窑炉的排出物：重量比为10-80%

B、尾款粉：重量比为10-80%；

C、金属物：重量比为1-20%；

D、非金属物：重量比为1-20%。

9.一种用于高温热能的蜂窝块的制造方法，权利要求1-8中所述的任一用于高温热能的蜂窝块的制造方法如下：

A、选择由金属或非金属或金属与非金属混合物组成的固体颗粒；

B、将多种固体颗粒进行混合；

C、将混合后的固体颗粒通过高温加热或者通过模具成型加工成形为多边形柱结构，此多边形柱结构含有通道侧面；

D、将多个多边形柱连接成为一个蜂窝块，使蜂窝块形成具有密闭性的通道，可以使流体在通道内流通不泄露；

E、将多个蜂窝块组装成任意大小的组装蜂窝块，使蜂窝块形成具有密闭性的通道，可以使流体在通道内流通不泄露。

10.根据权利要求9所述的一种用于高温热能的蜂窝块的制造方法，其特征是：在蜂窝块的侧面设置有连接定位结构，将一个固体蜂窝块与另外一个进行相互连接或组装时，连接结构采用下列一种：

A、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凸结构相互连接；

B、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凹结构可以与另外一个的凹结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凸结构的固体蜂窝块上相互连接；

C、在固体蜂窝块上加工有凹或/和凸部位，一个固体蜂窝块上凸结构可以与另外一个的凸结构相互组成通道或通过另外一个全部设置为凹结构的固体蜂窝块上相互连接；

D、在固体蜂窝块上至少包含有一个磁性材料或者金属材料，一个固体蜂窝块上磁性材料可以与另外一个磁性材料或者金属材料相互连接。