CN105318761A - 固体粒块流态化驱动泵 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，既可以实现固体的驱动，以实现对固体的传输，又可以利用传输的高温固体，实现高温、大规模、低成本、高效率的传热及蓄热，并适合于10-1500度的温度的传热、蓄热。本发明通过设置一个流态化腔室，将固体粒块放置到流态化腔室内，为了使固体粒块达到流态化，从外部加入一种流体，流体由流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，或者固体粒块及流体进行混合由动力装置提供动力驱动使其达到流态化状态，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部，从而实现固体粒块的流态化流动。

Description

固体粒块流态化驱动泵

技术领域

本发明涉及固体的传输及传热，特别采用泵为固体进行传输及传热，利用固体粒块实现热能储存、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，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一种用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，既可以实现固体的驱动，以实现对固体的传输，又可以利用传输的高温固体，实现高温、大规模、低成本、高效率的传热及蓄热，并适合于10-1500度的温度的传热、蓄热。本发明通过设置一个流态化腔室，将固体粒块放置到流态化腔室内，为了使固体粒块达到流态化，从外部加入一种流体，流体由流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，或者固体粒块及流体进行混合由动力装置提供动力驱动使其达到流态化状态，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部，从而实现固体粒块的流态化流动。

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。

具体发明内容如下：

由动力装置、流态化腔体、固体粒块进口、固体粒块出口、流体进口、流态化床、电子控制装置、壳体组成，固体粒块从进口进入到流态化腔室内，流体进口设置在流态化腔室壳体上，可以使得流体进入到流态化腔室内，为了使固体粒块达到流态化，从外部加入一种流体，流体由流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，或者固体粒块及流体进行混合由动力装置提供动力驱动使其达到流态化状态，流态化床设置在动力装置以及流态化腔室之间，动力装置提供的气体经流态化床进入到流态化室内，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部，实现固体粒块的流态化流动，从而完成固体粒块的温度达到100-1500度时，将其作为传热工作介质进行的热能的传热。

所述的动力装置选择下列的一种或多种：风机、空压机。

为了提高传热过程的效率，流态化传输到达目的地后，将流态化的混合物分离为固体及流体，使得流体或固体粒块可以重复利用，再由流态化腔室内流体进口进入到流态化腔室内。

在进行100度以上高温传输过程中，在动力装置与流态化腔室之间设置有隔热腔室，以保证动力装置可以正常的工作。

隔热腔室内部充入下列一种或多种材料用于完成隔热：

A、真空气体或惰性气体，用于增加热阻，实现隔热；

B、液体绝热材料；

C、相变材料；

D、固体隔热材料。

在隔热腔室的壳体上，设置有进口与出口，可以将隔热材料从进口进入，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。

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。

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。

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。

在流态化腔室的进口及出口以及流体的进口设置有挡板或开关，用于控制固体粒块或流体进入或流出；所述的开关为电子控制的开关，可以实现智能自动控制。

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是矩形固体粒块示意图；

图2是为带有凹结构的半圆形固体粒块示意图；

图3是固体粒块流态化驱动泵示意图；

图4是有隔热腔室的固体粒块流态化驱动泵示意图。

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：流态化腔室，6：流态化腔室进口，7：流态化腔室出口，8：风机（空压机），9：隔热腔室，10：隔热材料，11：流体进口，12：阀门或开关，13：动力装置，14、流态化床，15、电子控制装置。

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700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、用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵

图3由动力装置13、流态化腔室5、流体进口11、固体粒块进口6、固体粒块出口7、电子控制装置、流态化床，壳体16组成，为了使固体粒块达到流态化，从外部加入一种流体11，流体由流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，流体如采用空气，高压空气进入到流态化腔室后，将固体粒块混合达到流态化，从而实现固体粒块与空气流态化的传输；或者固体粒块及流体（如可以采用惰性气体）进行混合由动力装置高压涡轮风机作为提供动力驱动使其达到流态化状态，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部。

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，固体粒块，两个固体粒块可以组成成为一个流动的管道5，流体可以在管道内流动。

实施例4、设置有隔热腔室的固体粒块流态化驱动泵

图4由动力装置13、流态化腔室5、流体进口11、固体粒块进口6、固体粒块出口7、电子控制装置15、壳体16组成，为了使固体粒块达到流态化，从外部加入一种流体11，流体由流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，流体如采用空气，高压空气进入到流态化腔室后，将固体粒块混合达到流态化，从而实现固体粒块与空气流态化的传输；或者固体粒块及流体（如可以采用惰性气体）进行混合由动力装置高压涡轮风机作为提供动力驱动使其达到流态化状态，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部。

为了适合于进行高温传热，在动力装置13与流态化腔室5之间设置有加隔热腔室9，在隔热腔室9内设置有隔热材料10，以降低高温固体粒块的温度及流体对动力装置的温度影响，使得动力装置不受高温固体粒块的影响，可以正常工作，以实现温度10-1500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。

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.用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：由动力装置、流态化腔室、固体粒块进口、固体粒块出口、流体进口、流态化床、电子控制装置、壳体组成，固体粒块通过固体粒块进口进入到流态化腔室内，流体通过设置在流态化腔室壳体上的流体进口进入到流态化腔室内，进入到流态化室内的固体粒块及流体进行混合达到流态化状态，或者固体粒块及流体进行混合由动力装置提供动力驱动使其达到流态化状态，流态化床设置在动力装置与流态化腔室之间，动力装置提供的气体经流态化床进入到流态化室内，固体粒块及流体从固体粒块出口流出到流态化腔室外部。

2.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：所述的动力装置选择下列的一种或多种：风机或空压机。

3.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：流态化传输到达目的地后，流态化的混合物分离为固体及流体，再由流态化腔室内流体进口进入到流态化腔室内。

4.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：在进行100度以上高温传输过程中，在动力装置与流态化腔室之间设置有隔热腔室，以保证动力装置可以正常的工作。

5.根据权利要求4所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：隔热腔室内部充入下列一种或多种材料用于完成隔热：

A、真空气体或惰性气体；

B、液体绝热材料；

C、相变材料；

D、固体隔热材料。

6.根据权利要求4所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：在隔热腔室的壳体上，设置有用于隔热材料进出的进口与出口。

7.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，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。

8.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，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。

9.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，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，包括石墨粉；

F、导热水泥。

10.根据权利要求1所述的用于高温传热的固体粒块流态化驱动泵，其特征是：在流态化腔室的进口及出口以及流体的进口设置有挡板或开关，用于控制固体粒块或流体进入或流出；所述的开关为电子控制的开关，可以实现智能自动控制。