专利名称：太阳能与风能为能源的窑炉及烘干设施的制作方法
太阳能与风能为能源的窑炉及烘干设施
本发明以太阳能和风能为能源的窑炉及烘干设施，属于太阳能利用技术， 是陶瓷与水泥生产工艺以及各种干燥工艺的节能环保型设备。
在几年前出现石由危机以来，可再生能源受到各国的重视；近年来，节 能减排更成了各国政府工作的重点。于是太阳能和风能的开发利用在全球掀 起了高潮，它们用得最多、成就最大的是发电方面，其次是光热能的利用， 主要用于热水器方面。至今，只有很少国家利用太阳能于干燥工艺。尚无人 提出利用光能和风能于窑炉生产，这主要是，光电与风电供给的极大的不连 续与不稳定，而窑炉所需的巨大能量(1000多摄氏度高温)又很难达到。现 在，有了 "光能与风能的电热转换共贮与连续恒温利用"技术，使窑炉及烘 干工艺由太阳能与风能来承担，从而对环境污染影响极大的这两大领域绿色 化成了可能。
本发明是这样实施的(说明书附图)
在
图1中10为窑炉在光电与风电的电-热转换共贮装置中的位置。本技术 将镍铬钢管埋于地下，以钢管周围砂砾为贮热介质；以镍铬钢管作为电-热转 换器件，光-电或风-电流经镍铬钢管时，此钢管的高电阻使电能转换成热能。 加热了的钢管，为流经其内部的空气加热，产生的热气流可供任何需要热能 的场所(干燥车间、高温灭菌或蒸煮工艺，也可供采暖和多功能温室使用， 也可在无阳光时供给温差发电装置)；还为其管外空间加热，将热量贮于管外 的介质中。管外贮热介质，在表土较厚但场地较广的条件下，可用砾石和干 砂。砾石放置在紧贴钢管外一圈的位置，砾径由大(〉50 mm)到小(约2咖) 放在钢管外周边，小砾石周边之外，堆放经分选的干砂(粒径1.5 mm左右)。
如此放置砾石和砂子，是为了砾、砂颗粒之间有较多的连通的孔隙。当钢管 通电产热时，砾和砂能将热量由管边传向四周，而颗粒间的空气受热膨胀会 以更快的速度流向更远的地下空间，它将热量带传远处。当钢管无电流时， 已加热了的管外砾石和空气向管子壁供热，使管内的空气从管外介质(砾、
砂和空气)获得热量，由于砂、砾的热容量为空气的3000~4000倍，所以， 在一定时间内将以相同的温度供应热空气。这时，钢管外的热固体和气体为 流动于钢管内的冷空气加热，钢管又成了固一气和气一气热交热器，且效率 很高。为节省占地和减小埋深，这镍铬钢管可做成"U"字形。说明书附图l (左)为"U"形钢管的俯视图，附图1 (右)为侧视图。图中1、 2为"U" 形钢管的竖直部分。l为钢管进气口，它与可调速的空气泵连接；它还是风力 发电或光伏发电的接线柱。2为"U"形钢管的排气口，热空气可经它送传各 种用热场所；它还是风-电或光-电输出的另一接线柱。只要场地足够大，l和 2管段的间距尽可能大，它们的间距越大贮热能空间越大，这贮热用热装置能 稳定供热的天数越多。1和2管段的垂直长度，取2m左右。3为"U"形钢 管的水平部分。"U"形钢管的总长度(即1——3——2)和其断面积大小， 应与光-电和风-电的输出的最小电能相匹配。4为钢管周围的砾石层。5为砾 石外围的大致等粒径的砂层。6为未经筛分的一般沙土。 7为保温材料层。8 为混凝土地面，其功能是防止热空气流失；防止空气过热从而压力过大时地 面开裂甚至爆炸；防止雨水渗入地下(这会使砂、砾层潮湿、导电)。9为弹 簧式安全阀，当地下温度过高、空气体积膨胀、压力骤增超过混凝土地面的 设计抗压强度之前，弹簧受压縮而放气降压。IO为绝缘板(墙)，防止1和2 之间的短路。当绝缘有保证时，也可不设此绝缘板。
在海洋或船载，或场地狭小，或土层很薄的条件下，埋"U"形管有困难，
可改为以下实施方式(附图2):用钢筋混凝土制一个大圆桶1 (外加保温层)。 其内充满液体贮热介质。其顶部按装有空气泵2。其上有高效复合光伏电池板 3 (它由高效采集太阳光的光导块——详见太阳能立面高效采集与全方位传输
技术，专利号200610104321.1——和光伏电池板组成)。4为镍铬钢管制的盘 管。5和6为其两端。5为进气口，接受由空气泵输入的空气，也是电源的接 线柱。6为排气口，经由它将热空气送至使用场所，也是电源的另一接线柱。 7为风力发电机。光-电和风-电并联接在5和6上，构成一个回路，电流流经 镍铬钢管5——4——6，转换成热能，将钢管内的空气加热，也向钢管外的贮 热介质加热(贮热)。当风电或光电很弱或没有时，钢管外贮热介质通过钢管 向管内空气加热.(自动反向传热)。贮热介质可选用化学性稳定、受热不分解， 几百摄氏度也不燃烧的矿物油。8为控温仪，它根据设定的排气温度和在排气 口6测得的实时温度之差，调整空气泵2的电机的转速，转速大，管内空气 流速大，空气在盘管内受热时间跨度少，排出的空气温度下降；转速小，排 出的空气温度上升。9为太阳能蓄电池，在无阳光也无风时，由它为空气泵供 电力。
附图2为附图1中窑炉10的设计图。附图2是地埋式窑炉的纵向剖面图。 图中l为窑顶，呈拱形。2为窑壁，窑顶和窑壁均由特种钢板制成，通电时可 产生高温达IOO(TC以上。3为窑门，有耐高温保温材料为主制成；这一侧是 进料门。相对一侧为出料门。4为窑底。5为耐火砖块，它承受整个窑体的重 量，同时又是阻隔炉底高温(达1000°C)向下伏砂砾传导的屏障。因砂砾石 经不又住这么高的温度，高温会使砂砾融化固结，从而大大降低是吸热放热 的功能。为保护砂砾的贮热性能，耐火砖块除隔热外，其底部还有许多横孔， 较低温的空气由进风口 7下流经全部耐火砖块，使之降温使由炉底传来的热
量由7出口，从而使耐火砖块下的温度不因窑炉高温而升高。6为坡道(对大 型窑炉可以绞车提升，这时6为倾斜轨道)，左为出料坡道，右为进料坡道。 7为防高温的进风口， 7为防高温的出风口。 3与7之间的水平道为进料的预 热间，7与12和3之间的水平道为出料的预冷间。陶瓷坯料，必须经预和经 预冷，骤热和骤冷对陶瓷的品质不利，骤冷必会引起爆裂。8为防水保温层， 其作用是防止雨水等进入地下，并防止热量的散失。9是入(出)口大门。10 为预热(冷)间的温度调节器(风管有阀门，接风机)，在窑炉工作时(11与 12接通电源时)，它适量通风，使窑炉壁外保持相对低温(不致于与使甚周围 物体融化、变形)；在窑炉出料时，它加强通风，使门外气温在3CTC以下，以 利工作和人员健康。IO还是安全阀，当温度过高，压力过大时，自动放气减 压。13为炉腔内的温度调节器。 一般传统窑炉降温周期长(因是自然降温)。 本技术采取强制冷却方式。直接往里面注底温空气会使炉内温度骤降，从而 引起烧成品爆裂。本技术从温度调节器往外抽气，使炉壁外的相对低温空气 由门缝(自动控制开启)少量连续进入，而相对低温空气又从门9得到外界 空气的缓慢补充而进一步降温。当烧成品降到安全温度(不至引起爆裂)以 后。门3就可完全打开。经预冷后，门9再打开。这时温度调节器加大风量， 使预热(冷)间周围散发的热量当时排除，并给人以凉爽感。
应当指出，所有降温环节所排热空气，均可加以利用，例如在冬季将热 空气调温(加入冷空气)后，作居室供暖、大棚供热以及为水塘加温。也可 在附近设烘干车间，用它对湿物质的干燥。
上述窑炉适用于陶瓷和砖类的烧制。若要用于煅烧水泥生料时，炉身应 加长。当要利用太阳能与风能烘烤食品，粮食、纤维木材、中药材、化工产 品时，只需低温则其中的产高温、防高温的措施均可省略。其节能降成本的
效果将更为突出。
为准确控制温度，在窑炉内壁，窑和预热(冷)位置均设热电偶测温度。
权利要求
1、太阳能风能为能源的窑炉及烘干设施，其特征在于a、是在“光电与风电的电热转换与恒温利用”基础上的开发；b、仅用光能与风能所产热量，只在必要时以网电的低谷电作调剂；c、无任何污染物排放；d、适用于任何脱水干燥和高浊煅烧工艺；e、室内温度可严格控制；
2、 根据权利要求l所述特征，窑体全在地下。
3、 根据权利要求l所述特征，窑身主用特种钢制作，是产热构件。
4、 根据权利要求l所述特征，窑体之外为温度可调控的预热(冷)间。
5、 根据权利要求l所述特征，窑体之下，以耐火砖块作支撑，并起隔热 降温作用。
6、 根据权利要求l所述特征，窑顶和窑底正中各设电极。 7根据权利要求1所述特征，窑体设抽气管快速降炉温。
7.
8、 根据权利要求l所述特征，在窑区地面的位置，设防水保温层。
9、 根据权利要求1所述特征，可用于陶瓷、砖类烧制和水泥生料的煅烧。 10根据权利要求1所述特征，在不设高温措施时，可用于各种温度的干燥工艺。
全文摘要
以太阳能和风能为热源的窑炉及烘干设备，不排出任何温室气体有害成分和粉法，无噪声。不污染烘干品。使用后的余热也给予充分利用。设备可长期运行，很少需要维修，工作年限可达20-25年。窑炉可用于陶瓷和砖类以及水泥生料的煅炼。当利用当要利用太阳能与风能烘烤食品，粮食、纤维木材、中药材、化工产品时，只需低温则其中的产高温、防高温的措施均可省略。其节能降成本的效果将更为突出。
文档编号F27D99/00GK101382390SQ20071014638
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者杨国丽, 昇 钟, 音 钟, 钟显亮 申请人:钟显亮