[發(fā)明專利]具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410635125.1
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104474993A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王富強;譚建宇;謝銀模;來慶志;王成安;馬蘭新;王程超
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J8/18;F24J2/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，特別是涉及一種具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器；屬于太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

?太陽能是清潔可再生能源的主要來源之一，發(fā)展高效、低成本太陽能利用技術(shù)是能源科技領(lǐng)域的緊迫任務(wù)。太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是利用太陽能為化學(xué)反應(yīng)提供熱量，將太陽能存儲在生成物中，并在制氫、CO₂捕集等領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。

太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程包括：①光熱轉(zhuǎn)換―反應(yīng)器將聚集器匯聚后的太陽光吸收并轉(zhuǎn)化為高溫熱能；②化學(xué)反應(yīng)―高溫下利用金屬氧化物進行熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)將太陽能儲存在生成物中。與傳統(tǒng)多孔吸收體反應(yīng)器相比，懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器具有比表面積大、不存在氣孔堵塞等優(yōu)點，并已進入中試階段。但是，現(xiàn)有的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的金屬氧化物粒子靠氣流吹動而形成懸浮狀態(tài)。當反應(yīng)器內(nèi)進氣流速過小時，金屬氧化物粒子無法處于懸浮態(tài)且存在易堵塞進氣口的問題；當反應(yīng)器內(nèi)進氣流速過大時，容易發(fā)生金屬氧化物粒子由出氣口泄漏甚至堵塞出氣口等問題。此外，金屬氧化物粒子易隨氣流進入集熱室而粘附在光學(xué)窗口表面上，從而減弱懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器對高匯聚太陽能熱流的吸收作用。

因此，要提高太陽能熱化學(xué)系統(tǒng)的光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率、研發(fā)高效穩(wěn)定的太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，采取有效措施防止金屬氧化物粒子泄漏、堵塞進出氣口、粘附光學(xué)窗口的問題的發(fā)生是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器的金屬氧化物粒子泄漏、堵塞進出氣口、粘附光學(xué)窗口的問題，進而提供一種具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，包括光學(xué)窗口、集熱器殼體、反應(yīng)器殼體、絕熱保溫層和金屬氧化物粒子；所述反應(yīng)器殼體和集熱器殼體由下至上設(shè)置，光學(xué)窗口蓋裝在集熱器殼體上，反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)置有絕熱保溫層，絕熱保溫層的上端開有過孔，集熱器殼體中部為集熱室，反應(yīng)器殼體的中部為反應(yīng)室，過孔將集熱室和反應(yīng)室連通，金屬氧化物粒子填充在反應(yīng)室內(nèi)；具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器還包括多個出氣口氣帽結(jié)構(gòu)?、多個進氣口氣帽結(jié)構(gòu)和多個窗口清潔噴嘴；每個出氣口氣帽結(jié)構(gòu)均包括出氣管和第一氣帽，每個進氣口氣帽結(jié)構(gòu)均包括進氣管和第二氣帽，所述進氣管的上端由反應(yīng)器殼體的底面向上插入反應(yīng)室內(nèi)，第二氣帽安裝在進氣管的上端，所述出氣管的一端由反應(yīng)器殼體的側(cè)壁上部插入反應(yīng)室內(nèi)，出氣管位于反應(yīng)室內(nèi)的一端安裝有第一氣帽，出氣口氣帽結(jié)構(gòu)和進氣口氣帽結(jié)構(gòu)上開有氣流出入口，氣流出入口將進氣管及出氣管與反應(yīng)室連通，所述多個窗口清潔噴嘴由集熱器殼體的側(cè)壁上端插入集熱室內(nèi)。

優(yōu)選的：所述具有防顆粒堵塞及粘著光學(xué)窗口功能的懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器還包括篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所述篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)安裝在過孔內(nèi)。布置于集熱室與反應(yīng)室之間的篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過阻止絕大部分的金屬氧化物粒子隨氣流進入集熱室也可以達到避免金屬氧化物粒子粘著光學(xué)窗口以及避免粒子對窗口產(chǎn)生沖擊的作用。

優(yōu)選的：所述集熱室為倒置圓臺形結(jié)構(gòu)。如此設(shè)置，聚光的太陽能輻射在集熱器內(nèi)產(chǎn)生多次反射，實現(xiàn)對太陽能的高效捕獲。

優(yōu)選的：所述光學(xué)窗口為含選擇性透過涂層的光學(xué)窗口。如此設(shè)置，含選擇性透過涂層的光學(xué)窗口減少了系統(tǒng)對外界的散熱。

優(yōu)選的：所述第一氣帽和第二氣帽的形狀為半圓形導(dǎo)向式氣帽、角形氣帽、柱形氣帽或長圓形氣帽。如此設(shè)置，可以根據(jù)不同是使用及工藝要求選擇適當?shù)臍饷毙螤睢?/p>

優(yōu)選的：出氣口氣帽結(jié)構(gòu)上的氣流出入口的中心線與出氣管的中心線垂直，進氣口氣帽結(jié)構(gòu)上的氣流出入口的中心線與進氣管的中心線垂直。如此設(shè)置，更好的防止金屬氧化物粒子泄漏或堵塞進出氣口。

優(yōu)選的：出氣口氣帽結(jié)構(gòu)上的氣流出入口和進氣口氣帽結(jié)構(gòu)上的氣流出入口由內(nèi)之外傾斜向下開設(shè)。如此設(shè)置，更好的防止金屬氧化物粒子泄漏或堵塞進出氣口。

優(yōu)選的：窗口清潔噴嘴為橫向送風且?guī)в兄够亻y的清潔噴嘴。通過清潔噴嘴的橫向風改變進入集熱室內(nèi)金屬氧化物粒子的運動方向，從而更好地克服懸浮粒子系太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器中的金屬氧化物粒子易粘附在光學(xué)窗口上的缺點。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：