CN114349476A - 一种固体蓄热材料的制备方法及固体蓄热材料 - Google Patents

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杨豫森
张帅
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    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Abstract

本申请提出一种固体蓄热材料的制备方法，具体制备过程如下将火电厂燃煤锅炉产生的粉煤灰、锅炉炉渣、脱硫石膏中的任意一种或多种组合制备成固体废弃物粉料；将固体废弃物粉料、碳基粘合剂、黏土材料和无机添加剂按照一定比例充分的搅拌混合，得到混合物；对所述混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；将压制成型的胚料送入500‑2500℃的高温焙烧炉中焙烧1‑5h，利用火电厂电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉产生的大量固体废弃物，生产高经济价值的固体蓄热材料，不但做到废物利用，而且极大提高火电厂的经济效益。

Description

一种固体蓄热材料的制备方法及固体蓄热材料
技术领域
本申请涉及蓄热材料制备技术领域，尤其涉及一种固体蓄热材料的制备方法及固体蓄热材料。
背景技术
社会快速发展所需的能源急剧增加，化石燃料燃烧引起的环境污染问题日益加剧，而储能技术既可以利用新能源，减少温室气体排放；又能够储存废热，提高一次能源的利用效率；还能够削峰填谷维持电网稳定，从而使其受到广泛关注。蓄热技术的发展为高效利用太阳能等稳定性弱、时空分配不均的可再生能源提供可能，从而缓解环境污染问题，提高能源安全。
现在常用的蓄热技术有显热、潜热(此两种为热物理蓄热)和热化学蓄热。其中，显热蓄热利用高比热容材料的温升储存热量，储能密度为30-80kWh/m3，其储存方式简单、储能成本低，但系统体积过大且热损失严重。潜热蓄热利用材料的相态变化储存热量，储能密度为83-140kWh/m3，其相变过程中温度稳定，但材料易老化，有些材料腐蚀性强且热损失较大。
目前工程上常用的蓄热技术包括固体蓄热(显热)、水蓄热(显热)、相变蓄热(潜热+显热)等，其中成本最低的是水蓄热，成本中等区域的是固体蓄热，成本较高的是相变蓄热。其中固体蓄热具有安全、经济、设备结构简单等优点，但相对于相变蓄热，其占地较大。
目前固体蓄热材料常见的是固体蓄热镁砖，由于需要开采镁矿，其生产成本较高。其实，火电厂锅炉运行过程中每天产生大量的粉煤灰、炉渣和脱硫石膏等固体废弃物，如果能够利用这些固废加工成为固体蓄热材料，将具有极高的经济价值，同时也具有深远的环保意义。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种固体蓄热材料，利用火电厂电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉产生的大量固体废弃物，生产高经济价值的固体蓄热材料，不但做到废物利用，而且极大提高火电厂的经济效益。
为达到上述目的，本申请提出的一种固体蓄热材料的制备方法，具体制备过程如下：
将火电厂燃煤锅炉产生的粉煤灰、锅炉炉渣、脱硫石膏中的任意一种或多种组合制备成燃煤锅炉固体废弃物粉料；利用火电厂电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉产生的大量固体废弃物，生产高经济价值的固体蓄热材料，不但做到废物利用，而且极大提高火电厂的经济效益。
将燃煤锅炉固体废弃物粉料、碳基粘合剂、黏土材料和无机添加剂按照一定比例充分的搅拌混合，得到混合物；
对所述混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧1-5h；
所述高温焙烧炉利用燃煤锅炉的高温烟气或调峰调频供电电加热产生的高温环境，完成焙烧工艺；
所述高温焙烧炉产生的废气排入燃煤锅炉的烟气处理装置中进行无害化处理。
进一步地，所述高温焙烧炉安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为所述电加热供电，从而低电费成本生产高经济价值的固体蓄热材料。
进一步地，所述高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧。
进一步地，所述高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入所述火电机组烟气处理装置中，对焙烧炉排烟进行无害化处理。
一种固体蓄热材料，包括如下重量百分比的组分：燃煤锅炉固体废弃物粉料20-70％，碳基粘结剂5-50％，黏土材料20-50％，无机添加剂3-30％。
进一步地，所述燃煤锅炉固体废弃物粉料为燃煤锅炉粉煤灰、锅炉炉渣、脱硫石膏中一种或多种组合制成的粉料。
进一步地，所述碳基粘合剂包括沥青类、树脂类、人工合成类中的一种或多种组合。
进一步地，所述无机添加剂包括氧化硅、氧化铝、氧化镁和碳化硅中的一种或多种组合。
进一步地，所述燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和无机添加剂的平均粒径为20-1500目。
本申请的有益效果：
利用火电厂电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉产生的大量固体废弃物，生产高经济价值的固体蓄热材料，不但做到废物利用，而且极大提高火电厂的经济效益。
利用火电厂电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉产生高温烟气作为热源，供给高温焙烧炉完成焙烧工艺，从而降低焙烧炉的能耗成本。
利用火电厂的调峰调频富余电力供电给电加热的高温焙烧炉，从而降低焙烧炉的耗电成本。
高温焙烧炉的排烟送入电站锅炉或燃煤供热锅炉或工业锅炉的烟气处理装置，降低焙烧炉烟气处理的成本。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例1中提出的一种固体蓄热材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1：
一种固体蓄热材料的制备方法，参照图1，具体制备过程如下：
将如下重量百分比的物质：60％燃煤锅炉固体废弃物粉料(燃煤锅炉粉煤灰和脱硫石膏按照质量比1:2的比例混合制备)、12％树脂类碳基粘合剂、21％黏土材料和7％碳化硅按照充分的搅拌混合，得到混合物，其中燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和碳化硅的平均粒径为200目；
将混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧4h，得到固体蓄热材料，高温焙烧炉为电加热，高温焙烧炉可安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为电加热供电，从而低电费成本生产高经济价值的固体蓄热材料，高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧，高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入火电机组烟气处理装置中，对焙烧炉排烟进行无害化处理。
实施例2：
一种固体蓄热材料的制备方法，具体制备过程如下：
将如下重量百分比的物质：60％燃煤锅炉固体废弃物粉料(燃煤锅炉粉煤灰和锅炉炉渣按照质量比1:1的比例混合制备)、12％树脂类碳基粘合剂、21％黏土材料和7％碳化硅按照充分的搅拌混合，得到混合物，其中燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和碳化硅的平均粒径为200目；
将混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧4h，得到固体蓄热材料，高温焙烧炉为电加热，高温焙烧炉可安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为电加热供电，从而低电费成本生产高经济价值的固体蓄热材料，高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧，高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入火电机组烟气处理装置中，对焙烧炉排烟进行无害化处理。
实施例3：
一种固体蓄热材料的制备方法，具体制备过程如下：
将如下重量百分比的物质：55％燃煤锅炉固体废弃物粉料(燃煤锅炉粉煤灰和锅炉炉渣按照质量比1:2的比例混合制备)、14％树脂类碳基粘合剂、21％黏土材料和10％氧化硅按照充分的搅拌混合，得到混合物，其中燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和碳化硅的平均粒径为200目；
将混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧4h，得到固体蓄热材料，高温焙烧炉为电加热，高温焙烧炉可安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为电加热供电，从而低电费成本生产高经济价值的固体蓄热材料，高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧，高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入火电机组烟气处理装置中，对焙烧炉排烟进行无害化处理。
对比例：
一种固体蓄热材料的制备方法，参照图1，具体制备过程如下：
将如下重量百分比的物质：70％燃煤锅炉固体废弃物粉料(燃煤锅炉粉煤灰和脱硫石膏按照质量比1:2的比例混合)、23％黏土材料和7％碳化硅按照充分的搅拌混合，得到混合物；
将混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型，其中燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和碳化硅的平均粒径为200目；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧4h，得到固体蓄热材料，高温焙烧炉为电加热，高温焙烧炉可安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为电加热供电，从而低电费成本生产高经济价值的固体蓄热材料，高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧，高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入火电机组烟气处理装置中，对焙烧炉排烟进行无害化处理。
对上述实施例1-3中制备的固体蓄热材料的导热系数进行测定，导热系数达到1.18W/(m.K)，具有一定的蓄热性能，对实施例1和对比例中制备的固体蓄热材料进行抗压强度测定，对比例中固体蓄热材料的抗压强度与实施例1中固体蓄热材料的抗压强度相比降低。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种固体蓄热材料的制备方法，其特征在于，具体制备过程如下：
将火电厂燃煤锅炉产生的粉煤灰、锅炉炉渣、脱硫石膏中的任意一种或多种组合制备成燃煤锅炉固体废弃物粉料；
将燃煤锅炉固体废弃物粉料、碳基粘合剂、黏土材料和无机添加剂按照一定比例充分的搅拌混合，得到混合物；
对所述混合物进行揉搓初步成型，然后送入模具压制成型；
将压制成型的胚料送入500-2500℃的高温焙烧炉中焙烧1-5h；
所述高温焙烧炉利用燃煤锅炉的高温烟气或调峰调频供电电加热产生的高温环境，完成焙烧工艺；
所述高温焙烧炉产生的废气排入燃煤锅炉的烟气处理装置中进行无害化处理。
2.如权利要求1所述的一种固体蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧炉安装在火电厂内，利用火电机组的调峰调频富余电力作为所述电加热供电。
3.如权利要求2所述的一种固体蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧炉利用火电厂内的电站锅炉的高温烟气余热加热对固体蓄热胚料进行高温焙烧。
4.如权利要求2所述的一种固体蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧炉在焙烧固体蓄热胚料过程中产生的排烟送入所述火电机组烟气处理装置中。
5.一种固体蓄热材料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：燃煤锅炉固体废弃物粉料20-70％，碳基粘结剂5-50％，黏土材料20-50％，无机添加剂3-30％。
6.如权利要求5所述的一种固体蓄热材料，其特征在于，所述燃煤锅炉固体废弃物粉料为燃煤锅炉粉煤灰、锅炉炉渣、脱硫石膏中一种或多种组合制成的粉料。
7.如权利要求5所述的一种固体蓄热材料，其特征在于，所述碳基粘合剂包括沥青类、树脂类、人工合成类中的一种或多种组合。
8.如权利要求5所述的一种固体蓄热材料，其特征在于，所述无机添加剂包括氧化硅、氧化铝、氧化镁和碳化硅中的一种或多种组合。
9.如权利要求5所述的一种固体蓄热材料，其特征在于，所述燃煤锅炉固体废弃物粉料、黏土材料和无机添加剂的平均粒径为20-1500目。
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CN116606128A (zh) * 2023-05-23 2023-08-18 赤峰暖捷新型建材有限责任公司 一种固体蓄热材料及其制备方法

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