[實用新型]一種利用太陽能加熱的反應釜

有效

• 申請號: 201420148802.2
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203764259U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王強杏;張亞濤;王倩;劉楊;栗杰;徐瑞勛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;F24J2/34;F24J2/48
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型涉及一種化工設備，尤其涉及一種利用太陽能加熱的反應釜。

背景技術

????一、在化工、涂料、制藥、橡膠、造紙、印染、油漆、紡織、塑料、化纖、樹脂、食品加工、木材加工等行業的加熱工藝中，采用熱油或蒸汽作為傳熱介質的反應釜、反應鍋等應用相當普遍。在化工反應釜的工作過程，需要提供120-450℃作反應熱源的場合非常多。用水和水蒸汽作為傳熱介質具有以下優點：水的比熱高，蒸發潛熱大，應用時不會變質，價格低。但其缺陷也比較突出：水在高溫下傳熱產生蒸汽，需要配備專用昂貴的鍋爐系統，受熱設備又必須是壓力容器，管道連接也十分復雜。例如：200℃時水蒸汽的飽和蒸汽壓為1.?56?MPa，300℃時相應的飽和水蒸汽壓力已達8.?6?MPa，為此必須配備中壓鍋爐才能使用，經濟性欠佳。另外，用導熱油加熱的反應釜存在結垢、清洗困難等弊端。

近年來，隨著發展中國家工業大幅擴張，上述傳統加熱方式所消耗的化石燃料數量增長迅速，由此造成的環境問題（如CO₂、SO₂等溫室氣體排放、氮氧化物等有害氣體的污染）日益加重；與此同時，國際原油價格的飆升，使企業生產成本急劇增加。

二、全玻璃真空管太陽能集熱器是目前應用最廣泛的集熱裝置，但由于選擇性光吸收涂層的高溫性能有限，目前多數只用于提供100℃以下的生活或生產用熱水。Fraunhof℃r?IS℃實驗證明:雙層抗反射玻璃蓋板的集熱效率比常規平板集熱裝置的全效率要高，在高溫的范圍內(>120℃)優勢更明顯，平均效率比常規平板集熱器高33%。

根據實驗結果，雙層抗反射玻璃蓋板在集熱效率、耐候性和強度幾方面具有較好性能，價格合理。

三、高溫性能穩定的選擇性光吸收涂層是對集熱裝置采集的熱量進行吸收的關鍵部件，例如要利用200-250℃的高溫，集熱裝置的吸熱涂層必須能在300-350℃溫度下穩定工作。針對這個難題，國外學者進行了一系列的研究工作：印度科學家Harish?C等研制出用直流磁電管濺射法把TiAlN/TiAlON/Si3N4分別作為主吸收涂層、半吸收涂層和抗反射涂層，且能在625℃空氣中維持2?h穩定工作和在525℃下維持50?h穩定工作的多層漸變膜涂層（Deposition?and?characterization?ofTiAlN/TiAlON/Si3N4?tandem?absorber?sprepared?using?reactive?direct?current?magnetron?sputtering〔J〕1Thin?Solid?Films,Vol516,2008:?6071-6078）；澳大利亞悉尼大學Zhang?QC等采用直流反應濺射沉積ALN介質，并用直流共濺射方法將氮化鋁、不銹鋼和鎢等金屬粒子注入介質基體中；形成以ALN介質為基體的金屬陶瓷選擇性吸收涂層（The?Progress?and?Prospect?of?Middle/HighTemperature?Evacuated?Tubular?Solar?Collector〔J〕1Renewable?En-ergy1Vol?24?,2001:539-5441）。采用這些新型多層漸變膜涂層、金屬陶瓷選擇性涂層，適合中高溫加熱工藝的要求，可廣泛應用于生產中。

四、太陽輻射能目前還無法直接儲存，必須轉換成其它形式能量儲存。所以蓄熱是太陽能熱利用的另一個關鍵。太陽能熱儲存分為顯熱儲存、潛熱儲存、化學儲熱、塑晶儲熱、太陽池儲熱等五種。潛熱蓄熱是利用材料在相變時吸入或放出的潛熱儲放能量，而且溫度不發生變化，具有儲能密度大、接近等溫蓄放熱的特點，是太陽能加熱系統的很好的選擇。相變材料應具有以下幾個特點：（1）熔化潛熱高，使其在相變中能貯藏或放出較多的熱量；（2）相變過程可逆性好、膨脹收縮性小、過冷或過熱現象少；（3）有合適的相變溫度，能滿足需要控制的特定溫度；（4）導熱系數大，密度大，比熱容大；（5）相變材料無毒，無腐蝕性，成本低，制造方便。

相變儲能材料根據化學組成分為無機及有機兩類，有機儲能材料一般相變溫度較低，屬于中溫和低溫相變儲能材料，包括有機酸鹽、醇、有機脂肪酸及石蠟類等。有機相變儲能材料凝固時無過冷和相變溫度可調的特性，對能源的開發和合理利用具有重要意義，但不適合加熱反應釜。無機材料主要包括鹽及鹽的水合物、堿、鹵化物及金屬和金屬氧化物等，其相變溫度較高，因此大多屬于高溫材料和中溫材料。主要用于小功率電站、太陽能發電和低溫熱機方面。