[實用新型]一種基于氨基反應的太陽能利用裝置

有效

• 申請號: 202023149576.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN213931513U
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 陳晨;夏起;馮帥明;孔明民
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F24S23/70
• 分類號: F24S23/70;F24S60/20;F24S80/30
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本實用新型公開了一種基于氨基反應的太陽能利用裝置，屬于太陽能儲能及熱傳遞技術領域。包括定日鏡場、吸熱反應器、第一換熱器、用于儲存氨基反應生成物和反應物的常溫壓力儲罐、第二換熱器、絕熱反應器、第三換熱器和透平；定日鏡場反射太陽光給吸熱反應器；吸熱反應器、第一換熱器和常溫壓力儲罐依次通過第一輸入管和第一輸出管連接；常溫壓力儲罐、第二換熱器、絕熱反應器和第三換熱器通過第二輸入管依次連接；常溫壓力儲罐、第二換熱器和第三換熱器通過第二輸出管依次連接；第三換熱器和透平通過管路連接，形成循環回路。本實用新型采用平推流反應器以及換熱器，便于裝備的選取以及更換。

技術領域

本實用新型屬于太陽能儲能及熱傳遞技術領域，具體涉及一種基于氨基反應的太陽能利用裝置。

背景技術

太陽能作為一種清潔的可再生能源能夠減少人類對化石能源的依賴以及碳排放對環境的影響。太陽能發電主要分為太陽能光熱發電與太陽能光伏發電兩類。相比太陽能光伏發電，太陽能光熱發電由于可以結合十分經濟的儲能系統，不僅具有更高的經濟可行性，而且可以克服太陽能間斷性的不足，提供持續的能量供應。太陽能儲能系統主要分為顯熱儲能、潛熱儲能與熱化學儲能三類。目前世界上太陽能光熱發電站主要采用顯熱儲能系統，如熔鹽儲能系統，存在著儲能密度低、成本高、低溫凝固、高溫分解和腐蝕等問題。熱化學儲能通過可逆的化學反應進行吸熱和放熱循環過程，由于具有能量密度高、能量損失少且儲存溫度低等優點已成為當今世界研究的熱點。基于氨的熱化學儲能系統（氨基熱化學儲能系統）無副反應，可在常溫下儲存，被認為最具應用前景的系統之一。而s-CO₂布雷頓循環因其效率高、成本低、體積小和環境友好等突出優勢而被認為是未來新興能源領域最具應用前景的能量轉換系統之一。美國能源部、Sandia國家實驗室等部門正大力支持將太陽能熱化學儲能與s-CO₂布雷頓循環相結合的研究，以期使s-CO₂布雷頓循環成為太陽能熱發電中的首選發電循環系統。

中國專利CN 208720539 U公開了超臨界CO₂太陽能熱發電系統的氨基熱化學儲能反應器，其采用合成氨放熱反應器作為化學能轉化為熱能的裝置，該裝置內設有換熱循環裝置，反應器的結構相對復雜，對尺寸的要求較為嚴格，需要特別定制，反應和換熱器結合在一起不利用工況的調整。

實用新型內容

本實用新型要克服上述技術問題，提供一種基于氨基反應的太陽能利用裝置。

一種基于氨基反應的太陽能利用裝置，其特征在于，包括定日鏡場、吸熱反應器、第一換熱器、用于儲存氨基反應生成物和反應物的常溫壓力儲罐、第二換熱器、絕熱反應器、第三換熱器和透平；定日鏡場反射太陽光給吸熱反應器；吸熱反應器、第一換熱器和常溫壓力儲罐依次通過第一輸入管和第一輸出管連接；常溫壓力儲罐、第二換熱器、絕熱反應器和第三換熱器通過第二輸入管依次連接；常溫壓力儲罐、第二換熱器和第三換熱器通過第二輸出管依次連接；第三換熱器和透平通過管路連接，形成循環回路。

所述的一種基于氨基反應的太陽能利用裝置，其特征在于，所述常溫壓力儲罐中的壓力范圍為20~35MPa。

在常溫、高壓條件下常溫壓力儲罐中的NH₃、H₂、N₂進行自動的氣液分離，NH₃為液態儲存在底部，H₂、N₂為氣態儲存在頂部。

常溫壓力儲罐在吸熱反應進行時NH₃進入換熱器進行預熱后進入吸熱反應器進行氨分解反應吸收熱量，并將其轉化為化學能儲存在生成物H₂、N₂中。

所述的吸熱反應器在定日鏡場集聚太陽能的作用下為氨分解反應提供反應所需熱量。

所述的常溫壓力儲罐在放熱過程進行時，H₂、N₂進入換熱器進行預熱后進入絕熱反應器進行合成氨反應，反應放熱用于加熱生成氣體，使得生成氣體溫度達到一個較高值。