一种铋基合金及贮能换热方法技术

本发明专利技术涉及一种铋基合金及贮能换热方法，该铋基合金由以下成分组成：Pb 25

【技术实现步骤摘要】
3.5
‑
5.5wt％、Mg a、Ti b，余量为Bi及不可避免的杂质。
[0011]进一步地，185ppm≤a+b≤230ppm。
[0012]更进一步地，190ppm≤a+b≤225ppm。
[0013]再进一步地，195ppm≤a+b≤220ppm。
[0014]优选地，200ppm≤a+b≤210ppm。
[0015]进一步地，80ppm≤a≤120ppm，80ppm≤b≤120ppm。
[0016]更进一步地，90ppm≤a≤110ppm，90ppm≤b≤110ppm。
[0017]优选地，95ppm≤a≤105ppm，90ppm≤b≤105ppm。
[0018]进一步地，a：b＝2.3
‑
2.7:2.3
‑
2.7，更进一步地，a：b＝1：1。
[0019]进一步地，所述不可避免的杂质元素中，单个杂质元素的含量≤15ppm。
[0020]本专利技术的铋基合金具有低熔点、高沸点的物理特性，在反应器的工作温度范围内(通常为1400℃左右，部分反应器的工作温度接近2000℃)，有着良好的载热、传热能力。
[0021]一种贮能换热方法，包括如下步骤：
[0022]S1、提供具有反应腔和夹套的反应器，所述夹套围绕反应腔设置，所述反应腔内装有熔融体；
[0023]S2、向所述夹套内输入如上所述的铋基合金的熔体；
[0024]其中，所述的铋基合金的熔体具有第一温度；第一温度低于熔融体的温度；
>[0025]S3、当所述熔体的温度达到第二温度时，将所述熔体输出至用热设备；
[0026]将在用热设备换热后的熔体，重新输入夹套；
[0027]其中，第二温度高于第一温度且不高于熔融体的温度；
[0028]S4、重复S2和S3，实现铋基合金的熔体的贮能和换热。
[0029]进一步地，S3中，当所述熔体的温度达到第二温度时，将所述熔体输出至保温器内，再根据需要将保温器内的熔体输送至用热设备。
[0030]可选地，所述反应器为钢质反应器。
[0031]可选地，用热设备选自火法冶炼炉窑、换热器、高温熔体溜槽。可选地，所述换热器为间接式换热器。
[0032]采用本专利技术的铋基合金进行热量贮蓄，保证冶金炉等反应器的在高温熔体环境下的安全稳定运行，提高夹套的工作温度，减小夹套与反应器的反应腔的之间的温差，从而减小熔融体与夹套内的介质之间的综合传热系数，消除冷却水损失，减少蒸汽锅炉及其辅助设备整套系统的投资和运行，达到减碳降耗的目的。
[0033]在反应器的工作温度范围内，铋基合金通过吸收热量升高温度将热量贮存起来，这个过程中铋基合金的流速基本为0m/s，对外只有传导传热，综合传热系数远远小于以冷却水作为换热介质、必须以流动状态换热情况下，既有传导传热又有对流传热时的综合传热系数，经过计算，冷却水的综合传热系数大约是铋基合金的3～4倍，即铋基合金可以达到很好的蓄热又减小对外传热的作用。假设雷诺数均为Re＝1.05
×
104(达到紊流状态)，其他结构参数相同的情况下，铋基合金的综合传热系数是冷却水的大约2倍，即铋基合金比水可以更快的调节反应器的温度。
[0034]利用本专利技术的铋基合金的熔点低、沸点高、载热和传热能力强的特点，可以同时作为反应器的保温介质和换热介质，对反应器进行保温的同时，在温度超出工作范围时，通过
在反应器和用热设备之间的循环流动，达到温度调节的作用。通过用热设备对反应器中散出的热量进行回收并调节铋基合金熔体温度。本专利技术贮能换热方法，一方面可以达到对反应器的保温、换热双重效果，有效降低燃料消耗，简化反应器的换热系统；另一方面在温度调节过程中可有效贮存热量，并使之得到有效利用，具有良好的能源效益和经济效益。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0036](1)本专利技术的铋基合金对钢质材料的腐蚀性小，可有效的保证钢质反应器在使用期间的安全性，有助于提高反应器的服役寿命，具有广阔的应用前景。
[0037](2)本专利技术的铋基合金的熔体的温度可高达几百摄氏度而不发生相变，可储存的热量大，并可更方便地对热量进行回收利用。
[0038](3)本专利技术的铋基合金的熔体的密度较水大的多，且储热量大，所需体量较小，有助于减少铋基合金的循环量，从而降低循环所需能耗。
[0039](4)可将本专利技术的铋基合金先加热成熔体，并加热至一定温度，再输入反应器的夹套内，如此，熔体还可对反应器内的冷料进行加热，只要熔体的温度足够高，即可将冷料加热至熔融态，完成开炉，从而免去目前冶金设备，特别是火法冶金炉开炉对化石能源的消耗和开炉设备的设置。开停炉方便，是一种对环境友好的开炉方式。
[0040](5)本专利技术的铋基合金的使用，可有效减少反应器的体积，对场地有局限性的情况友好。
[0041](6)通过本专利技术的铋基合金的使用，可取消需要占据大面积土地、空间的冷却水循环系统及其附属的水池及泵类设备，有效减低设备投资及运行成本。
附图说明
[0042]图1是实施例1的铋基合金在600℃时不同时间条件下对试样的腐蚀深度随Mg、Ti总量的变化情况图。
[0043]图2是实施例2的铋基合金在200℃时不同时间条件下对试样的腐蚀深度随Mg、Ti含量的变化情况图，横坐标的单位为ppm。
[0044]图3是实施例2的铋基合金在400℃时不同时间条件下对试样的腐蚀深度随Mg、Ti含量的变化情况图，横坐标的单位为ppm。
[0045]图4是实施例2的铋基合金在600℃时不同时间条件下对试样的腐蚀深度随Mg、Ti含量的变化情况图，横坐标的单位为ppm。
[0046]图5是不同温度条件下对比例1的LBE合金与本实施例的铋基合金对T91钢的腐蚀深度随时间的变化情况图。
[0047]图6是600℃条件下本实施例的铋基合金对T91钢的腐蚀深度随时间的变化情况图。
[0048]图7是本专利技术的一种铋基合金熔体的贮能换热过程示意图。
[0049]图8是本专利技术所用的一种火法冶金炉系统的结构示意图。
[0050]图9是本专利技术所用的一种炉体的炉壁部位的放大图。
具体实施方式
[0051]以下将结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术
中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。若无特别说明，相关百分数为质量百分数。
[0052]对比例1
[0053]本对比例中，LBE(铅铋合金)的成分组成为：Pb55.5％，Bi45.5％，其它杂质含量≤100ppm(其中单个杂质元素含量≤15ppm，非金属夹杂物满足GB/T10561
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2005C类标准)。LBE的相关参数如表1。
[0054]表1 LBE理化参数
[0055][0056]备注：熔点采用金属熔点测定仪，密度采用密度计法，导热系数采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铋基合金，其特征在于，由以下成分组成：Pb 25
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45wt％、Sn 10
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20wt％、In 2
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15wt％、Mg a、Ti b，余量为Bi及不可避免的杂质；其中，不可避免的杂质的总含量≤100ppm；a为Mg的含量，b为Ti的含量，180ppm≤a+b≤240ppm，a：b＝2
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3:2
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3。2.根据权利要求1所述的铋基合金，其特征在于，所述铋基合金由以下成分组成：Pb 28
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35wt％、Sn 12.5
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15wt％、In 3.5
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5.5wt％、Mg a、Ti b，余量为Bi及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的铋基合金，其特征在于，185ppm≤a+b≤230ppm。4.根据权利要求1所述的铋基合金，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萃，陈胜龙，施耘，何醒民，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：