CN105293055A - 固体粒块高温传热弹射驱动传热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，利用温度为200-1500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，利用固体粒块高温弹射驱动泵作为动力驱动高温固体粒块进行运动，实现热能的传递。所述固体粒块高温弹射驱动泵是通过设置一个弹射腔室，将200-1500摄氏度的高温的固体粒块放置到弹射腔室内，由动力装置驱动弹射板，推动固体粒块运动，离开弹射腔室内，第二部分固体粒块再进入到弹射腔室内，固体粒块在弹射腔室内一次接一次的被驱动，固体粒块分批的被传送，因而称为弹射驱动传输。本发明采用设置温控腔室实现对温度的控制，从而可以保证动力装置在低温下运行，但高温固体粒块可以被传输，以实现温度200-1500摄氏度的传热。

Description

固体粒块高温传热弹射驱动传热系统

技术领域

本发明涉及固体的传输及传热，特别温度400-1500度的使用固体进行传热，利用固体粒块实现储存、交换和利用。

背景技术

对固体粒块的传输，现有技术为车船等交通工具，以及采用传送带、料斗的设备，但是没有如传输液体一样的采用泵进行传输。

对于传热，100度以下基本采用水，100-400度采用导热油，400-600度采用熔融盐，但是高于600度，除了采用空气外，目前没有经济可靠的方式，实现传热、换热。

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，对于600度以上的热能，也采用空气或其他气体进行传热、蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。

发明内容

本发明的目的是提供用于固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，利用固体粒块实现高温、大规模、低成本、高效率的传热及蓄热，特别是适合于400-1500度的温度的传热、蓄热。本发明通过设置一个弹射腔室，将400度以上的高温的固体粒块放置到弹射腔室内，由动力装置驱动弹射板，推动固体粒块运动，离开弹射腔室内，第二部分固体粒块再进入到弹射腔室内，固体粒块在弹射腔室内一次接一次的被驱动，固体粒块分批的被传送，因而称为弹射驱动传输。本发明采用设置温控腔室实现对温度的控制，从而可以保证动力装置在低温下运行，但高温固体粒块可以被传输，从而实现了高于400度的传热。

本发明的另外一个目的在于提供一种高温固体粒块传热系统，利用温度为200-1500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，固体粒块弹射驱动泵作为动力，实现热能的传递。

当然本系统可以实现-100度至200度的传热。但是其经济性在200-1500摄氏度更具竞争性。

具体发明内容如下：

固体粒块高温传热弹射驱动泵，其特征是：包括固体粒块高温弹射驱动泵；

所述固体粒块高温弹射驱动泵，由动力装置、弹射腔室、弹射板、温度为200-1500度的固体粒块，固体粒块进口、固体粒块出口、电子控制装置、温控腔室、壳体组成，弹射板通过连杆与动力装置相连接，可以由动力装置驱动在弹射腔室内实现往复运动，固体粒块从进口进入到弹射腔室内，动力装置提供动力将弹射板驱动，弹射板推动固体粒块，将弹射腔室内的固体粒块驱动，从出口弹射到弹射腔室外部，动力装置复位后，第二部分固体粒块再从进口进入到弹射腔室内，再由动力装置驱动从出口弹出，从而实现固体粒块的弹射流动，高温固体粒块在管道或通道内运动，将热能从一个地点传输到第二个点，从而实现高温热能的传输。

为了适合于进行高温驱动，在动力装置与弹射腔室之间设置有温控腔室，在温控腔室内设置有温控材料，以降低高温固体粒块的温度，使得动力装置不受高温固体粒块的影响，可以正常工作，连杆设置在温控腔室内，并可以在温控腔室内进行运动，以实现温度200-1500摄氏度的传热。

利用温度为200-1500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，固体粒块高温弹射驱动泵作为动力驱动高温固体粒块进行运动，实现热能的传递。

所述的动力装置选择下列的一种或多种：机械弹射器、电磁弹射器、液压弹射器、蒸汽弹射器。

温控材料选择些列一种：

A、真空气体或惰性气体，用于增加热阻，实现隔热；

B、液体；

C、相变材料；

D、固体隔热材料；

在温控腔室的壳体上，设置有进口与出口，可以将温控材料从进口进入，从出流出。

还设置有电子控制装置，实现对动力装置运动的控制，使其按照设计的要求进行往复运行。

所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在的沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状；在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置；两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀；在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。

所述的固体粒块，优选为钢珠、陶瓷球、氧化铝球、石墨球等；

由下列一种或多种的组合构成一个固体粒块：

A、多层固体粒块：至少由二层的固体粒块组成，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、多部固体粒块：固体粒块分为多个部分，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、多部多层固体粒块：至少由二层的固体粒块组成，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，每一层固体粒块分为多个部分，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;

在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置。

在固体粒块内设置有空腔；

在空腔内设置有蓄热材料，蓄热材料为相变材料；

固体粒块的外部形状、内部空腔形状、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。

在固体粒块中至少包含有一个磁性材料，可以用于颗粒之间进行连接、筛选、运输。

在固体粒块的外部加工有太阳能吸热涂层或者吸收辐射涂层。

固体粒块有下列至少一种材料组成：

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；

E、金属或非金属粉；包括石墨粉；

F、导热水泥。

在弹射腔室的进口及出口设置有挡板或开关，用于控制固体粒块进入或流出到弹射腔室，所述的开关为电子控制的开关，可以实现智能自动控制。

固体粒块高温传热弹射传热系统，利用上述的固体粒块高温传热弹射驱动泵，其特征是：利用温度为400-1500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，固体粒块高温传热弹射驱动泵作为动力驱动高温固体粒块进行运动，实现热能的传递。

在固体粒块的的出口设置有温度传感器，可以通过传感器的温度，采用电子控制系统，调整驱动电机转速，改变弹射的速度和间歇时间，从而调整传热的速度和大小。

采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：

1、本发明采用固体粒块实现高温传热蓄热，可以实现10-1500度的热能储存、传热，安全可靠；特别是实现了低成本的温度高于600度的热能的传递和储存。

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是矩形固体粒块图示意图；

图2是带有凹结构的半圆形固体粒块示意图；

图3是电动液压固体粒块弹射驱动泵示意图；

图4是气动活塞式固体粒块弹射驱动泵示意图。

图中标号含义：

1：固体粒块，2：内部槽道，3：外部凹结构，4：固体粒块所形成的通道，5：弹射腔室，6：弹射腔室进口，7：弹射腔室出口，8：风机（空压机），9：温控腔室，10：温控材料，11：弹射板，12：连杆，13：动力装置，14：液压缸，15：电机，16：壳体，17：阀门或开关，18：活塞，19：气进口，20：气出口。

具体实施方式

实施例1、矩形固体粒块

图1所示的矩形固体粒块，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，矩形粒块内设置有9个槽道，槽道之间可以组成成为一个通道，流体可以在槽道内流通。

实施例2、半圆形固体粒块

图2所示是半圆形的固体粒块，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，两个半圆形的固体粒块可以组合成为一个圆柱管道。可以应用10-1000度的传热换热。

实施例3、电动液压固体粒块弹射驱动泵

图3由动力装置13、温控腔室、弹射腔室5、弹射板11、固体粒块进口6、固体粒块出口7、电子控制装置、壳体16组成，弹射板通过连杆12与动力装置13相连接，可以由动力装置驱动在弹射腔室内实现往复运动，动力装置采用液压弹射器，由液压缸14及电机15等组成，由电机驱动液压缸，液压缸推动连杆12，带动弹射板11，弹射板快速的启动后实现对固体粒块的弹射运动，温度为1000度的固体粒块1从进口6进入到弹射腔室5内，动力装置13提供动力将弹射板11驱动，弹射板11推动固体粒块1，将弹射腔室5内的固体粒块1驱动，从出口7弹出到弹射腔室5外部，动力装置13复位后，第二部分固体粒块1再从进口进入到弹射腔室5内，再由动力装置13驱动从出口弹出，从而实现固体粒块的弹射流动。为了适合于进行高温驱动，在动力装置13与弹射腔室5之间设置有温控腔室9，在温控腔室9内设置有温控材料10，以降低高温固体粒块的温度，使得动力装置不受高温固体粒块的影响，可以正常工作，连杆设置在温控腔室内，并可以在温控腔室内进行运动，以实现温度1000摄氏度的传热。

所述的固体粒块为球体，球体上设置有孔，由钢渣60%，石英砂30%，石墨10%，导热水泥10%，组成球形的固体粒块，直径为5MM。

实施例4、气动活塞式固体粒块弹射驱动泵

图4由动力装置13、温控腔室、温控材料、弹射腔室5、弹射板11、固体粒块进口6、固体粒块出口7、电子控制装置、壳体16组成，弹射板通过连杆12与动力装置13相连接，可以由动力装置驱动在弹射腔室内实现往复运动，动力装置13采用气体弹射器，由风机（空压机）8及活塞18及缸体等组成，风机快速的驱动活塞在缸体内实现对固体粒块的弹射，并在缸体内实现往复运动，活塞带动连杆12，连杆带动弹射板11，弹射板推动固体粒块运动，温度为500度的固体粒块1从进口6进入到弹射腔室5内，动力装置13提供动力将弹射板11驱动，弹射板11推动固体粒块1，将弹射腔室5内的固体粒块1驱动，从出口7弹射到弹射腔室5外部，动力装置13复位后，第二部分固体粒块1再从进口进入到弹射腔室5内，再由动力装置13驱动从出口弹出，从而实现固体粒块的弹射流动。为了适合于进行高温驱动，在动力装置13与弹射腔室5之间设置有温控腔室9，在温控腔室9内设置有温控材料10，温控材料从进口进入，从出口流出，温控材料采用水，通过水的换热，将多余热能流出到温控腔室外部，以降低高温固体粒块的温度，使得动力装置不受高温固体粒块的影响，可以正常工作，连杆设置在温控腔室内，并可以在温控腔室内进行运动，以实现温度500摄氏度的传热。

所述的固体粒块为球体，球体上设置有孔，由铁渣50%，石英砂30%，石墨5%，铜粉：5%，导热水泥10%，组成，固体粒块，两个固体粒块可以组成成为一个流动的管道4，流体可以在管道内流动。

固体粒块高温传热弹射传热系统，利用本实施例中的弹射驱动泵以及固体粒块，将温度为500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，固体粒块高温传热弹射驱动泵作为动力驱动高温固体粒块进行运动，实现热能的传递，再利用换热器实现换热，利用蓄热器进行蓄热，从而实现高温的传热及蓄热。

在固体粒块的的出口设置有温度传感器，可以通过传感器的温度，采用电子控制系统，调整驱动电机转速，改变弹射的速度和间歇时间，从而调整传热的速度和大小。

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 (9)

1.固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：包括固体粒块高温弹射驱动泵，

所述固体粒块高温弹射驱动泵，由动力装置、弹射腔室、弹射板、温度为200-1500度的固体粒块，固体粒块进口、固体粒块出口、电子控制装置、温控腔室、壳体组成，弹射板通过连杆与动力装置相连接，由动力装置驱动弹射板在弹射腔室内实现往复运动，固体粒块从进口进入到弹射腔室内，动力装置提供动力将弹射板驱动，弹射板推动固体颗粒，使固体粒块从出口弹射到弹射腔室外部，动力装置复位后，第二部分固体粒块再从进口进入到弹射腔室内，再由动力装置驱动从出口弹出，从而实现固体粒块的弹射流动，高温固体粒块在管道或通道内运动，将热能从一个地点传输到第二个点，从而实现高温热能的传输；

在动力装置与弹射腔室之间设置有温控腔室，在温控腔室内设置有用于降低固体粒块温度的温控材料，连杆设置在温控腔室内，并可以在温控腔室内进行运动，以实现温度200-1500摄氏度的传热；

利用温度为200-1500摄氏度的固体粒块作为传热工作介质，固体粒块高温弹射驱动泵作为动力驱动高温固体粒块进行运动，实现热能的传递。

2.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：所述的动力装置选择下列的一种或多种：机械弹射器、电磁弹射器、液压弹射器、蒸汽弹射器。

3.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：温控材料选择些列一种：

A、真空气体或惰性气体；

B、液体；

C、相变材料；

D、固体隔热材料。

4.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：在温控腔室的壳体上，设置有进口与出口，用于温控材料的进入和流出。

5.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：还设置有电子控制装置，实现对动力装置运动的控制，使其按照设计的要求进行往复运行。

6.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在的沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状；在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置；两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀；在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。

7.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：固体粒块有下列至少一种材料组成：

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；

E、金属或非金属粉；

F、导热水泥。

8.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：在弹射腔室的进口及出口设置有挡板或开关，用于控制固体颗粒进入或流出到弹射腔室，所述的开关为电子控制的开关，可以实现智能自动控制。

9.根据权利要求1所述的固体粒块高温传热弹射驱动传热系统，其特征是：在固体粒块的的出口设置有温度传感器，可以通过传感器的温度，采用电子控制系统，调整驱动电机转速，改变弹射的速度和间歇时间，从而调整传热的速度和大小。