專(zhuān)利名稱(chēng)：節(jié)能環(huán)保型窯爐及烘干設(shè)施的制作方法
節(jié)能環(huán)保型窯爐及烘干設(shè)施本發(fā)明以太陽(yáng)能和風(fēng)能為能源的窯爐及烘干設(shè)施，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)，是陶瓷與水泥生產(chǎn)工藝以及各種干燥工藝的節(jié)能環(huán)保型設(shè)備。在幾年前出現(xiàn)石由危機(jī)以來(lái)，可再生能源受到各國(guó)的重視；近年來(lái)，節(jié)能減排更成了各國(guó)政府工作的重點(diǎn)。于是太陽(yáng)能和風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用在全球掀起了高潮，它們用得最多、 成就最大的是發(fā)電方面，其次是光熱能的利用，主要用于熱水器方面。至今，只有很少?lài)?guó)家利用太陽(yáng)能于干燥工藝。尚無(wú)人提出利用光能和風(fēng)能于窯爐生產(chǎn)，這主要是，光電與風(fēng)電供給的極大的不連續(xù)與不穩(wěn)定，而窯爐所需的巨大能量(1000多攝氏度高溫)又很難達(dá)到。現(xiàn)在，有了 “光能與風(fēng)能的電熱轉(zhuǎn)換共貯與連續(xù)恒溫利用”技術(shù)，使窯爐及烘干工藝由太陽(yáng)能與風(fēng)能來(lái)承擔(dān)，從而對(duì)環(huán)境污染影響極大的這兩大領(lǐng)域綠色化成了可能。本發(fā)明是這樣實(shí)施的(說(shuō)明書(shū)附圖)
在

圖1中10為窯爐在光電與風(fēng)電的電.熱轉(zhuǎn)換共貯裝置中的位置。本技術(shù)將鎳鉻鋼管埋于地下，以鋼管周?chē)暗[為貯熱介質(zhì)；以鎳鉻鋼管作為電一熱轉(zhuǎn)換器件，光一電或風(fēng)， 電流經(jīng)鎳鉻鋼管時(shí)，此鋼管的高電阻使電能轉(zhuǎn)換成熱能。加熱了的鋼管，為流經(jīng)其內(nèi)部的空氣加熱，產(chǎn)生的熱氣流可供任何需要熱能的場(chǎng)所(干燥車(chē)間、高溫滅菌或蒸煮工藝，也可供采暖和多功能溫室使用，也可在無(wú)陽(yáng)光時(shí)供給溫差發(fā)電裝置)；還為其管外空間加熱，將熱量貯于管外的介質(zhì)中。管外貯熱介質(zhì)，在表土較厚但場(chǎng)地較廣的條件下，可用礫石和干砂。 礫石放置在緊貼鋼管外一圈的位置，礫徑由大(>50 mm)到小(約2mm)放在鋼管外周邊，小礫石周邊之外，堆放經(jīng)分選的干砂(粒徑1.5 mm左右)。如此放置礫石和砂子，是為了礫、砂顆粒之間有較多的連通的孔隙。當(dāng)鋼管通電產(chǎn)熱時(shí)，礫和砂能將熱量由管邊傳向四周，而顆粒間的空氣受熱膨脹會(huì)以更快的速度流向更遠(yuǎn)的地下空間，它將熱量帶傳遠(yuǎn)處。當(dāng)鋼管無(wú)電流時(shí)，已加熱了的管外礫石和空氣向管子壁供熱，使管內(nèi)的空氣從管外介質(zhì)(礫、砂和空氣)獲得熱量，由于砂、礫的熱容量為空氣的3000-4000倍，所以，在一定時(shí)間內(nèi)將以相同的溫度供應(yīng)熱空氣。這時(shí)，鋼管外的熱固體和氣體為流動(dòng)于鋼管內(nèi)的冷空氣加熱，鋼管又成了固一氣和氣一氣熱交熱器，且效率很高。為節(jié)省占地和減小埋深，這鎳鉻鋼管可做成“U’， 字形。說(shuō)明書(shū)附圖1 (左)為“U，，形鋼管的俯視圖，附圖1 (右)為側(cè)視圖。圖中1、2為“U” 形鋼管的豎直部分。1為鋼管進(jìn)氣口，它與可調(diào)速的空氣泵連接；它還是風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電的接線(xiàn)柱。2為“U”形鋼管的排氣口，熱空氣可經(jīng)它送傳各種用熱場(chǎng)所；它還是風(fēng)一電或光一電輸出的另一接線(xiàn)柱。只要場(chǎng)地足夠大，1和2管段的間距盡可能大，它們的間距越大貯熱能空間越大，這貯熱用熱裝置能穩(wěn)定供熱的天數(shù)越多。1和2管段的垂直長(zhǎng)度，取an左右。3為“U”形鋼管的水平部分。“U”形鋼管的總長(zhǎng)度(S卩1-3-2)和其斷面積大小，應(yīng)與光 .電和風(fēng)一電的輸出的最小電能相匹配。4為鋼管周?chē)牡[石層。5為礫石外圍的大致等粒徑的砂層。6為未經(jīng)篩分的一般沙土。7為保溫材料層。8為混凝土地面，其功能是防止熱空氣流失；防止空氣過(guò)熱從而壓力過(guò)大時(shí)地面開(kāi)裂甚至爆炸；防止雨水滲入地下(這會(huì)使砂、礫層潮濕、導(dǎo)電)。9為彈簧式安全閥，當(dāng)?shù)叵聹囟冗^(guò)高、空氣體積膨脹、壓力驟增超過(guò)混凝土地面的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度之前，彈簧受壓縮而放氣降壓。10為絕緣板(墻)，防止1和2之間的短路。當(dāng)絕緣有保證時(shí)，也可不設(shè)此絕緣板。
在海洋或船載，或場(chǎng)地狹小，或土層很薄的條件下，埋“U”形管有困難，可改為以下實(shí)施方式(附圖2)用鋼筋混凝土制一個(gè)大圓桶1 (外加保溫層)。其內(nèi)充滿(mǎn)液體貯熱介質(zhì)。其頂部按裝有空氣泵2。其上有高效復(fù)合光伏電池板3 (它由高效采集太陽(yáng)光的光導(dǎo)塊——詳見(jiàn)太陽(yáng)能立面高效采集與全方位傳輸技術(shù)，專(zhuān)利號(hào) 200610104321. 1-和光伏電池板組成)。4為鎳鉻鋼管制的盤(pán)管。5和6為其兩端。5為進(jìn)氣口，接受由空氣泵輸入的空氣，也是電源的接線(xiàn)柱。6為排氣口，經(jīng)由它將熱空氣送至使用場(chǎng)所，也是電源的另一接線(xiàn)柱。7為風(fēng)力發(fā)電機(jī)。光，電和風(fēng).電并聯(lián)接在5和6上，構(gòu)成一個(gè)回路，電流流經(jīng)鎳鉻鋼管5-4-6，轉(zhuǎn)換成熱能，將鋼管內(nèi)的空氣加熱，也向鋼管外的貯熱介質(zhì)加熱(貯熱)。當(dāng)風(fēng)電或光電很弱或沒(méi)有時(shí)，鋼管外貯熱介質(zhì)通過(guò)鋼管向管內(nèi)空氣加熱.(自動(dòng)反向傳熱)。貯熱介質(zhì)可選用化學(xué)性穩(wěn)定、受熱不分解，幾百攝氏度也不燃燒的礦物油。8為控溫儀，它根據(jù)設(shè)定的排氣溫度和在排氣口 6測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度之差，調(diào)整空氣泵 2的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速大，管內(nèi)空氣流速大，空氣在盤(pán)管內(nèi)受熱時(shí)間跨度少，排出的空氣溫度下降；轉(zhuǎn)速小，排出的空氣溫度上升。9為太陽(yáng)能蓄電池，在無(wú)陽(yáng)光也無(wú)風(fēng)時(shí)，由它為空氣泵供電力。附圖2為附圖1中窯爐10的設(shè)計(jì)圖。附圖2是地埋式窯爐的縱向剖面圖。圖中1為窯頂，呈拱形。2為窯壁，窯頂和窯壁均由特種鋼板制成，通電時(shí)可產(chǎn)生高溫達(dá)1000°C以上。3為窯門(mén)，有耐高溫保溫材料為主制成；這一側(cè)是進(jìn)料門(mén)。相對(duì)一側(cè)為出料門(mén)。4為窯底。5為耐火磚塊，它承受整個(gè)窯體的重量，同時(shí)又是阻隔爐底高溫(達(dá)1000°C ) 向下伏砂礫傳導(dǎo)的屏障。因砂礫石經(jīng)不又住這么高的溫度，高溫會(huì)使砂礫融化固結(jié)，從而大大降低是吸熱放熱的功能。為保護(hù)砂礫的貯熱性能，耐火磚塊除隔熱外，其底部還有許多橫孔，較低溫的空氣由進(jìn)風(fēng)口 7下流經(jīng)全部耐火磚塊，使之降溫使由爐底傳來(lái)的熱量由7出口，從而使耐火磚塊下的溫度不因窯爐高溫而升高。6為坡道(對(duì)大型窯爐可以絞車(chē)提升，這時(shí)6為傾斜軌道)，左為出料坡道，右為進(jìn)料坡道。7為防高溫的進(jìn)風(fēng)口，7為防高溫的出風(fēng)口。3與7之間的水平道為進(jìn)料的預(yù)熱間，7與12和3之間的水平道為出料的預(yù)冷間。陶瓷坯料，必須經(jīng)預(yù)和經(jīng)預(yù)冷，驟熱和驟冷對(duì)陶瓷的品質(zhì)不利，驟冷必會(huì)引起爆裂。8為防水保溫層，其作用是防止雨水等進(jìn)入地下，并防止熱量的散失。9是入(出)口大門(mén)。10為預(yù)熱(冷)間的溫度調(diào)節(jié)器(風(fēng)管有閥門(mén)，接風(fēng)機(jī))，在窯爐工作時(shí)(11與12接通電源時(shí))，它適量通風(fēng)，使窯爐壁外保持相對(duì)低溫(不致于與使甚周?chē)矬w融化、變形)；在窯爐出料時(shí)，它加強(qiáng)通風(fēng)，使門(mén)外氣溫在30°C以下，以利工作和人員健康。10還是安全閥，當(dāng)溫度過(guò)高，壓力過(guò)大時(shí)，自動(dòng)放氣減壓。13為爐腔內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)器。一般傳統(tǒng)窯爐降溫周期長(zhǎng)(因是自然降溫)。本技術(shù)采取強(qiáng)制冷卻方式。直接往里面注底溫空氣會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度驟降，從而引起燒成品爆裂。本技術(shù)從溫度調(diào)節(jié)器往外抽氣，使?fàn)t壁外的相對(duì)低溫空氣由門(mén)縫(自動(dòng)控制開(kāi)啟)少量連續(xù)進(jìn)入，而相對(duì)低溫空氣又從門(mén)9得到外界空氣的緩慢補(bǔ)充而進(jìn)一步降溫，當(dāng)燒成品降到安全溫度(不至引起爆裂)以后。門(mén)3就可完全打開(kāi)。經(jīng)預(yù)冷后，門(mén)9再打開(kāi)。這時(shí)溫度調(diào)節(jié)器加大風(fēng)量，使預(yù)熱(冷)間周?chē)l(fā)的熱量當(dāng)時(shí)排除，并給人以涼爽感。應(yīng)當(dāng)指出，所有降溫環(huán)節(jié)所排熱空氣，均可加以利用，例如在冬季將熱空氣調(diào)溫 (加入冷空氣)后，作居室供暖、大棚供熱以及為水塘加溫。也可在附近設(shè)烘干車(chē)間，用它對(duì)濕物質(zhì)的干燥。上述窯爐適用于陶瓷和磚類(lèi)的燒制。若要用于煅燒水泥生料時(shí)，爐身應(yīng)加長(zhǎng)。當(dāng)
4要利用太陽(yáng)能與風(fēng)能烘烤食品，糧食、纖維木材、中藥材、化工產(chǎn)品時(shí)，只需低溫則其中的產(chǎn)
高溫、防高溫的措施均可省略。其節(jié)能降成本的效果將更為突出。 為準(zhǔn)確控制溫度，在窯爐內(nèi)壁，窯和預(yù)熱(冷)位置均設(shè)熱電偶測(cè)溫度。
權(quán)利要求
1.節(jié)能環(huán)保型窯爐及烘干設(shè)施，其特征在于a、是在“光電與風(fēng)電的電熱轉(zhuǎn)換與恒溫利用”基礎(chǔ)上的開(kāi)發(fā)；b、僅用光能與風(fēng)能所產(chǎn)熱量，只在必要時(shí)以網(wǎng)電的低谷電作調(diào)劑； C、無(wú)任何污染物排放；d、適用于任何脫水干燥和高濁煅燒工藝；e、室內(nèi)溫度可嚴(yán)格控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，在不設(shè)高溫措施時(shí)，可用于各種溫度的干燥工藝。
全文摘要
節(jié)能環(huán)保型窯爐及烘干設(shè)施，不排出任何溫室氣體有害成分和粉法，無(wú)噪聲、不污染烘干品。使用后的余熱也給予充分利用。設(shè)備可長(zhǎng)期運(yùn)行，很少需要維修，工作年限可達(dá)20-25年。窯爐可用于陶瓷和磚類(lèi)以及水泥生料的煅煉。當(dāng)利用當(dāng)要利用太陽(yáng)能與風(fēng)能烘烤食品，糧食、纖維木材、中藥材、化工產(chǎn)品時(shí)，只需低溫則其中的產(chǎn)高溫、防高溫的措施均可省略。其節(jié)能降成本的效果將更為突出。
文檔編號(hào)F26B21/00GK102478352SQ201010555150
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
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