[發(fā)明專利]一種全天候運(yùn)行的太陽能氣化反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810369936.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108485717B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白章;劉啟斌;鞏亮;徐明海;張德新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C10J3/60
• 分類號(hào): C10J3/60;F24S20/40;F24S23/70;F24S60/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種全天候運(yùn)行的太陽能氣化反應(yīng)器，其特征在于，包括：氣化反應(yīng)裝置和太陽能集熱鏡場(chǎng)；所述氣化反應(yīng)裝置采用一體化分級(jí)氣化反應(yīng)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部形成有反應(yīng)腔體和灰渣及燃燒腔體；

在太陽能資源充足時(shí)段，太陽能氣化反應(yīng)器工作于太陽能氣化反應(yīng)模式，所述太陽能集熱鏡場(chǎng)用于提供反應(yīng)熱；在所述反應(yīng)熱的驅(qū)動(dòng)下反應(yīng)物在所述反應(yīng)腔體中發(fā)生氣化反應(yīng)，所述灰渣及燃燒腔體用于收集氣化反應(yīng)的固體灰渣；

在無充足太陽能輻射時(shí)段，太陽能氣化反應(yīng)器工作于常規(guī)氣化反應(yīng)模式，空氣與固體灰渣在所述灰渣及燃燒腔體中燃燒產(chǎn)生高溫燃燒熱，在高溫燃燒熱的驅(qū)動(dòng)下反應(yīng)物在所述反應(yīng)腔體中發(fā)生氣化反應(yīng)，所述灰渣及燃燒腔體用于收集氣化反應(yīng)的固體灰渣；

其中，所述氣化反應(yīng)裝置包括：中空的圓柱形的殼體；上蓋板，固定于所述殼體頂端；下底板，固定于所述殼體底端；隔熱板，固定于所述殼體內(nèi)部，位于所述上蓋板與下底板之間；返料槽，安裝于所述殼體內(nèi)部，位于所述上蓋板與隔熱板之間；灰渣隔離板，固定于所述殼體內(nèi)部，位于所述隔熱板與返料槽之間；所述返料槽與上蓋板、以及殼體形成反應(yīng)腔體，所述返料槽與隔熱板、以及殼體形成中間腔體，所述灰渣隔離板設(shè)置于所述中間腔體內(nèi)，將所述中間腔體分為受光腔體和灰渣及燃燒腔體；

所述殼體內(nèi)設(shè)置有提升管反應(yīng)段，所述提升管反應(yīng)段貫穿所述隔熱板，其上端與所述反應(yīng)腔體連通；所述灰渣隔離板設(shè)置于所述提升管反應(yīng)段與殼體內(nèi)壁之間；形成灰渣及燃燒腔體的殼體設(shè)置有煙氣出口和灰渣出口；所述上蓋板設(shè)置有合成氣出口；所述殼體內(nèi)設(shè)置有返料下降管，其上端出口與返料槽底部連接，下端出口設(shè)置于所述灰渣及燃燒腔體內(nèi)，連通所述反應(yīng)腔體與灰渣及燃燒腔體；所述殼體內(nèi)設(shè)置有空氣管，下底板底部設(shè)有空氣入口，空氣管貫穿隔熱板并與空氣入口連接，連通外界與灰渣及燃燒腔體；

形成受光腔體的殼體設(shè)置有上部入射光孔，其與所述返料槽位置對(duì)應(yīng)；所述殼體還設(shè)置有下部入射光孔；所述下底板底部設(shè)有反應(yīng)物入料口，所述提升管反應(yīng)段下端與反應(yīng)物入料口連通；

所述太陽能集熱鏡場(chǎng)包括：第一定日鏡場(chǎng)和第二定日鏡場(chǎng)；當(dāng)太陽能氣化反應(yīng)器工作于太陽能氣化反應(yīng)模式時(shí)，

所述第二定日鏡場(chǎng)所聚焦的光線通過下部入射光孔加熱提升管反應(yīng)段，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行初級(jí)加熱并驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行熱解反應(yīng)；熱解反應(yīng)產(chǎn)物通過所述提升管反應(yīng)段送入反應(yīng)腔體，所述第一定日鏡場(chǎng)將所聚焦的光線通過上部入射光孔進(jìn)入受光腔體，將高溫?zé)嵩磦鬟f至反應(yīng)腔體，并驅(qū)動(dòng)熱解反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的合成氣通過合成氣出口排出并收集，產(chǎn)生的固體灰渣通過返料槽收集，并通過返料下降管落入灰渣及燃燒腔體中，通過灰渣出口排出。

2.如權(quán)利要求1所述的太陽能氣化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣化反應(yīng)裝置內(nèi)部還形成有儲(chǔ)熱腔體，用于存儲(chǔ)部分高溫太陽能以維持穩(wěn)定的氣化反應(yīng)條件；所述隔熱板與下底板、以及殼體形成所述儲(chǔ)熱腔體，所述儲(chǔ)熱腔體內(nèi)填充蓄熱材料。

3.如權(quán)利要求2所述的太陽能氣化反應(yīng)器，其特征在于，還包括：外置式蓄熱工質(zhì)罐，其填充有蓄熱材料，通過管道和工質(zhì)泵與所述儲(chǔ)熱腔體閉合連接，以提高儲(chǔ)熱容量。

4.如權(quán)利要求3所述的太陽能氣化反應(yīng)器，其特征在于，所述第二定日鏡場(chǎng)聚焦的部分光線通過下部入射光孔加熱儲(chǔ)熱腔體；

在太陽不穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí)段，所述儲(chǔ)熱腔體釋放所存儲(chǔ)的高溫?zé)崮芤跃S持穩(wěn)定的氣化反應(yīng)條件。

5.如權(quán)利要求1所述的太陽能氣化反應(yīng)器，其特征在于，當(dāng)太陽能氣化反應(yīng)器工作于常規(guī)氣化反應(yīng)模式時(shí)，打開空氣入口，將空氣通入灰渣及燃燒腔體，空氣與固體灰渣發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫?zé)崮埽ㄟ^加熱提升管反應(yīng)段和返料槽驅(qū)動(dòng)反應(yīng)物進(jìn)行熱解和氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的灰渣通過灰渣出口排出，產(chǎn)生的煙氣通過煙氣出口排出。