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鎂鐵蓄熱磚未來發展
來源:
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作者:baolongchenguang
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發布時間: 2018-09-10
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鎂鐵蓄熱磚的高熱容特性設計建造電熱儲能裝置是用來拉平電力負荷的一種較經濟的技術設施。電熱儲能裝置用耐火材料蓄能實際是蓄熱能力大的耐火制品作為蓄能元件，裝置外殼用輕質耐火材料加強隔熱保溫。 電熱儲能裝置的操作過程是：當夜晚電力需求最小時，蓄熱磚通過電阻加熱系統加熱到800℃，而將電能轉變成熱能儲存起來。到了白天的用電高峰期間，通過送風系統，向儲能裝置內送入空氣，經過溫度調節，向用戶供應熱風，從而避免用戶在高峰負荷期間用電加熱和減輕高峰電力負荷。 用于電熱儲能裝置內的耐火材料必須具有高熱容量，這取決于其熱容和容重。其次，為了快速加熱儲能裝置釋放和儲存能量，要求用于電熱儲能裝置內的耐火材料應具有高導熱性。此外，電熱儲能裝置的壽命往往長達30年以上，冷卻循環數千次，因而要求用于建造電熱儲能裝置的耐火材料應具有很高的抗熱震性能，即應具有熱疲勞壽命長的性能。 鎂質蓄熱磚 在電熱儲能裝置中使用的耐火材料，可以作為線彈性體來看，在線彈性斷裂力學中，裂紋在疲勞載荷下的疲勞溫差小時，其使用壽命長。 電熱儲能用MgO/MgO—FeOn 質蓄能元件屬于MgO—FeOn 系統，該系統中Fe3+ /Fe2+比既受氣氛PO2 所控制，又與所處環境的溫度有關系。
所示，與鎂質耐火材料有關的共有兩個相區，即（MgO，FeO）ss 區和（MgO，FeO）+尖晶石固溶體共存區。當溫度提高后，MgO ·Fe2O3 逐漸分解，其數量逐漸減少，（MgO，FeO）ss 則逐漸增加。圖中虛線示出了MgO ·Fe2O3 的分解路線。
鎂質蓄熱磚系統三相圖（在空氣中） 圖1的E和MgO ·Fe2O3 組成點之間的尖晶石邊界線有一隆起（圖1上方的附圖），它標志接近于MgO ·Fe2O3 的原始組成點能在鎂方鐵礦析出為一相以前形成 O /Fe比例小于 1.33 的尖晶石。
由圖1 中等溫線的外形看出，在1400℃以下的空氣中，與Fe2O3平衡的尖晶石則有一接近Fe2O3 0/Fe（1.5）。在這種轉化中，當Fe2O3 與 MgO 借固態陽離子擴散進行反應生成尖晶石時，便能觀察到 KirKendall效應，即當Fe2O3與MgO之間的陽離子擴散形成一層尖晶石時，在Fe2O3 —尖晶石界面將發生氧的損失，進入氣相：而尖晶石—MgO 界面卻將從氣象中取得氧。這一過程可以表示為： （1） 在Fe2O3 —尖晶石界面發生： 3Fe2O3 + 2Mg 2+ = 2MgFe2O3 + 2Fe2 + O2 （2） 在尖晶石—MgO 界面發生： 2Fe2 + 3MgO + O2 = MgFe2O4 + 2Mg 2+ 這表明，在前一界面比后一界面形成了約兩倍之多的尖晶石。結果則導致含 Fe2O3 粒子的MgO 在壓塊時產生組織膨脹，而FeOn 的 上述氧化—還原反應所伴隨的體積變化會對MgO — FeOn 質 耐火材料的應用有危害，不過，由于MgO — FeOn 質耐火材料中FeOn 的上述轉化反應在高溫條件下才能明顯進行，即在溫度高于500℃才可觀察到，而實際上在200~800℃下使用的MgO — FeOn 質耐火材料都是穩定的。這就說明MgO — FeOn 質耐火材料作為電熱儲能用蓄熱磚是可行的。早期MgO — FeOn 質耐火材料蓄熱磚是以工業窯爐上拆除回來的廢鎂磚破碎至0.2~2.8mm為原料，為提高磚的體積密度，細粉用含94% Fe2O3的鐵礦精礦粉，粒度為0.01~0.2mm，用硫酸鐵（0.5%~10%）或鋼件清洗廢液結合。泥料經壓制形成后與250℃烘干即獲得不燒MgO—FeOn 制品，典型不燒鎂磚的性能：密度為3.1g/m，比熱容1128J/（Kg·K），導熱系數4~26.4W/（m·K）。 用于電熱儲能裝置中的MgO — FeOn 質蓄能元件也可采用燒成工藝生產。它們亦以廢鎂磚或者普通燒結鎂砂為原料，同時配入一定數量的鐵礦精礦粉或者是軋鐵皮，主要FeO細粉或者“鐵紅”作為 FeOn 原料進行生產。燒成鎂鐵磚的燒成溫度大于1200℃，燒成鎂鐵磚（60%~65%MgO、30%~32%Fe2O3）的性能為：B.D≥ 3.1g/m，比熱容為1140J（Kg·K），導熱系數約6.0W/（m·K）。 由此可見，鎂鐵磚鄭州駒達耐火材料有限公司www.zzjdnc.com蓄能力大，熱傳導率高，在200~800℃下使用時其穩定性非常好，是電熱儲能裝置中耐火蓄能元件的理想材質。
所示，與鎂質耐火材料有關的共有兩個相區，即（MgO，FeO）ss 區和（MgO，FeO）+尖晶石固溶體共存區。當溫度提高后，MgO ·Fe2O3 逐漸分解，其數量逐漸減少，（MgO，FeO）ss 則逐漸增加。圖中虛線示出了MgO ·Fe2O3 的分解路線。
鎂質蓄熱磚系統三相圖（在空氣中） 圖1的E和MgO ·Fe2O3 組成點之間的尖晶石邊界線有一隆起（圖1上方的附圖），它標志接近于MgO ·Fe2O3 的原始組成點能在鎂方鐵礦析出為一相以前形成 O /Fe比例小于 1.33 的尖晶石。
由圖1 中等溫線的外形看出，在1400℃以下的空氣中，與Fe2O3平衡的尖晶石則有一接近Fe2O3 0/Fe（1.5）。在這種轉化中，當Fe2O3 與 MgO 借固態陽離子擴散進行反應生成尖晶石時，便能觀察到 KirKendall效應，即當Fe2O3與MgO之間的陽離子擴散形成一層尖晶石時，在Fe2O3 —尖晶石界面將發生氧的損失，進入氣相：而尖晶石—MgO 界面卻將從氣象中取得氧。這一過程可以表示為： （1） 在Fe2O3 —尖晶石界面發生： 3Fe2O3 + 2Mg 2+ = 2MgFe2O3 + 2Fe2 + O2 （2） 在尖晶石—MgO 界面發生： 2Fe2 + 3MgO + O2 = MgFe2O4 + 2Mg 2+ 這表明，在前一界面比后一界面形成了約兩倍之多的尖晶石。結果則導致含 Fe2O3 粒子的MgO 在壓塊時產生組織膨脹，而FeOn 的 上述氧化—還原反應所伴隨的體積變化會對MgO — FeOn 質 耐火材料的應用有危害，不過，由于MgO — FeOn 質耐火材料中FeOn 的上述轉化反應在高溫條件下才能明顯進行，即在溫度高于500℃才可觀察到，而實際上在200~800℃下使用的MgO — FeOn 質耐火材料都是穩定的。這就說明MgO — FeOn 質耐火材料作為電熱儲能用蓄熱磚是可行的。早期MgO — FeOn 質耐火材料蓄熱磚是以工業窯爐上拆除回來的廢鎂磚破碎至0.2~2.8mm為原料，為提高磚的體積密度，細粉用含94% Fe2O3的鐵礦精礦粉，粒度為0.01~0.2mm，用硫酸鐵（0.5%~10%）或鋼件清洗廢液結合。泥料經壓制形成后與250℃烘干即獲得不燒MgO—FeOn 制品，典型不燒鎂磚的性能：密度為3.1g/m，比熱容1128J/（Kg·K），導熱系數4~26.4W/（m·K）。 用于電熱儲能裝置中的MgO — FeOn 質蓄能元件也可采用燒成工藝生產。它們亦以廢鎂磚或者普通燒結鎂砂為原料，同時配入一定數量的鐵礦精礦粉或者是軋鐵皮，主要FeO細粉或者“鐵紅”作為 FeOn 原料進行生產。燒成鎂鐵磚的燒成溫度大于1200℃，燒成鎂鐵磚（60%~65%MgO、30%~32%Fe2O3）的性能為：B.D≥ 3.1g/m，比熱容為1140J（Kg·K），導熱系數約6.0W/（m·K）。 由此可見，鎂鐵磚鄭州駒達耐火材料有限公司www.zzjdnc.com蓄能力大，熱傳導率高，在200~800℃下使用時其穩定性非常好，是電熱儲能裝置中耐火蓄能元件的理想材質。
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