CN113943555A - 基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统及合成方法 - Google Patents

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张茂龙
钟犁
余长开
苏林
陈飞云
孙晓阳
马海员
茹宇
屈志强
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Beijing Huaneng Changjiang Environmental Protection Technology Research Institute Co Ltd
Huaneng Chongqing Luohuang Power Generation Co Ltd
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Huaneng Chongqing Luohuang Power Generation Co Ltd
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    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular

Abstract

基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统及合成方法。平均每年有2亿吨新产生的粉煤灰堆存而无法利用。本发明组成包括：泡沫金属制备装置（1）、粉煤灰压实导入装置（2）和高温熔化固化装置（3）；所述的泡沫金属制备装置将金属原料和发泡剂（4）制备成泡沫金属，制备成的泡沫金属通过输送装置输送到所述的粉煤灰压实导入装置内，经所述的粉煤灰压实导入装置的压实导入后通过输送装置输送到所述的高温熔化固化装置进行高温熔化并固定；所述的高温熔化固化装置的排气口与所述的泡沫金属制备装置的进气口通过余热利用管连通。本发明用于基于电厂粉煤灰高值储热材料合成。

Description

基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统及合成方法
技术领域
本发明涉及一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统及合成方法。
背景技术
我国拥有燃煤电厂1000余座，平均每年有2亿吨新产生的粉煤灰堆存而无法利用，是世界上粉煤灰产量和未利用量最多的国家。开发粉煤灰高值化产品对于粉煤灰综合利用具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是解决上述所存在的问题，提供一种通过泡沫金属制备+高温熔融固化使电厂粉煤灰转换为高值化的储热材料的基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统及合成方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统，其组成包括：泡沫金属制备装置、粉煤灰压实导入装置和高温熔化固化装置；
所述的泡沫金属制备装置将金属原料和发泡剂制备成泡沫金属，制备成的泡沫金属通过输送装置输送到所述的粉煤灰压实导入装置内，经所述的粉煤灰压实导入装置的压实导入后通过输送装置输送到所述的高温熔化固化装置进行高温熔化并固定；
所述的高温熔化固化装置的排气口与所述的泡沫金属制备装置的进气口通过余热利用管连通。
一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，该方法包括如下步骤：
（1）将金属废料或金属原料制作为模块化泡沫金属；
（2）将电厂的煤粉灰分批次压入泡沫金属，充满泡沫金属孔隙；
（3）将含有粉煤灰的泡沫金属模块送入高温炉膛煅烧固化，生成成品的储热材料；
所述步骤（1）中，具体包括：
（1-1）将电厂废旧金属原料破碎，补充金属原料及发泡剂，将混合均匀的混合无压制成无残余通孔的密实块体；
（1-2）加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体，迫使致密的压实材料膨胀，形成多孔隙的泡沫材料，泡沫金属孔隙率控制在95-98%之间；
所述步骤（2）中，具体包括：
（2-1）将电厂粉煤灰通过小流量注入方式完整填充如泡沫金属孔隙中；
（2-2）粉煤灰充满泡沫金属后，利用粉煤灰压实导入装置的模具对填充粉煤灰的泡沫金属进行压缩固定，防止粉煤灰溢出；
所述步骤（3）中，具体包括：
（3-1）粉煤灰熔融温度为1300-1400℃，利用固定炉或回转炉将上一环节加工形成的模块进行加热熔融，使煤粉灰及泡沫金属进行充分固化。
所述的基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，所述的步骤（2）中添加的粉煤灰粒径为0.5～300μm。
有益效果：
1.本发明通过泡沫金属制备+高温熔融固化使电厂粉煤灰转换为高值化的储热材料，为粉煤灰综合利用提供新的途径。
2.本发明通过将废旧金属与发泡剂进行结合，使得发泡剂分解释放出大量的气体，迫使致密的压实材料膨胀，形成多孔隙的泡沫材料，使得泡沫金属孔隙率在95~98%之间，提高了金属储热材料的空隙率，保证其粉煤灰的添加率。
3.本发明通过在泡沫金属形成的孔隙中填充粉煤灰并进行压缩固定，保证了粉煤灰与泡沫金属的充分混合，保证在融化过程中粉煤灰的添加率，同时保证其充分固化。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是泡沫金属的结构示意图；
附图3是本发明的流程图；
图中：1、泡沫金属制备装置；2、粉煤灰压实导入装置；3、高温熔融固化装置；4、金属原料+发泡剂；5、泡沫金属；6、粉煤灰；7、待固化模块；8、余热利用管；9、泡沫金属网格；10、待填充孔隙。
具体实施方式：
实施例1：
一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统，其组成包括：泡沫金属制备装置1、粉煤灰压实导入装置2和高温熔化固化装置3；
所述的泡沫金属制备装置将金属原料和发泡剂4制备成泡沫金属，制备成的泡沫金属通过输送装置输送到所述的粉煤灰压实导入装置内，经所述的粉煤灰压实导入装置的压实导入后通过输送装置输送到所述的高温熔化固化装置进行高温熔化并固定；
所述的高温熔化固化装置的排气口与所述的泡沫金属制备装置的进气口通过余热利用管连通。
实施例2：
一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，该方法包括如下步骤：
（1）将金属废料或金属原料制作为模块化泡沫金属；
（2）将电厂的煤粉灰分批次压入泡沫金属，充满泡沫金属孔隙；
（3）将含有粉煤灰的泡沫金属模块送入高温炉膛煅烧固化，生成成品的储热材料；
所述步骤（1）中，具体包括：
（1-1）将电厂废旧金属原料破碎，补充金属原料及发泡剂，将混合均匀的混合无压制成无残余通孔的密实块体；
（1-2）加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体，迫使致密的压实材料膨胀，形成多孔隙的泡沫材料，泡沫金属5孔隙率控制在95-98%之间；
所述步骤（2）中，具体包括：
（2-1）将电厂粉煤灰6通过小流量注入方式完整填充如泡沫金属孔隙中；
（2-2）粉煤灰充满泡沫金属后，利用粉煤灰压实导入装置的模具对填充粉煤灰的泡沫金属进行压缩固定，防止粉煤灰溢出；
所述步骤（3）中，具体包括：
（3-1）粉煤灰熔融温度为1300-1400℃，利用固定炉或回转炉将上一环节加工形成的模块，待固化模块7进行加热熔融，使煤粉灰及泡沫金属进行充分固化。
实施例3：
根据实施例1或2所述的基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，所述的步骤（2）中添加的粉煤灰粒径为0.5～300μm。
下表为市场常见固体储热材料热物性参数及以铜为基底材料95%孔隙率合成储热材料的热物性计算参数，经计算，粉煤灰加工后产生的储热材料具备高导热率的特征；
Figure 6536DEST_PATH_IMAGE001

Claims (3)

1.一种基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统，其特征是：其组成包括：泡沫金属制备装置、粉煤灰压实导入装置和高温熔化固化装置；
所述的泡沫金属制备装置将金属原料和发泡剂制备成泡沫金属，制备成的泡沫金属通过输送装置输送到所述的粉煤灰压实导入装置内，经所述的粉煤灰压实导入装置的压实导入后通过输送装置输送到所述的高温熔化固化装置进行高温熔化并固定；
所述的高温熔化固化装置的排气口与所述的泡沫金属制备装置的进气口通过余热利用管连通。
2.一种权利要求1所述的基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）将金属废料或金属原料制作为模块化泡沫金属；
（2）将电厂的煤粉灰分批次压入泡沫金属，充满泡沫金属孔隙；
（3）将含有粉煤灰的泡沫金属模块送入高温炉膛煅烧固化，生成成品的储热材料；
所述步骤（1）中，具体包括：
（1-1）将电厂废旧金属原料破碎，补充金属原料及发泡剂，将混合均匀的混合无压制成无残余通孔的密实块体；
（1-2）加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体，迫使致密的压实材料膨胀，形成多孔隙的泡沫材料，泡沫金属孔隙率控制在95-98%之间；
所述步骤（2）中，具体包括：
（2-1）将电厂粉煤灰通过小流量注入方式完整填充如泡沫金属孔隙中；
（2-2）粉煤灰充满泡沫金属后，利用粉煤灰压实导入装置的模具对填充粉煤灰的泡沫金属进行压缩固定，防止粉煤灰溢出；
所述步骤（3）中，具体包括：
（3-1）粉煤灰熔融温度为1300-1400℃，利用固定炉或回转炉将上一环节加工形成的模块进行加热熔融，使煤粉灰及泡沫金属进行充分固化。
3.根据权利要求2所述的基于电厂粉煤灰高值储热材料合成系统的合成方法，其特征是：所述的步骤（2）中添加的粉煤灰粒径为0.5～300μm。
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