[發明專利]一種太陽能燃料生產的流化床反應器

在審

• 申請號: 202211183862.3
• 申請日: 2022-09-27
• 公開（公告）號: CN115945143A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 毛穎;陳巨輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;B01J19/12;F28D20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及熱化學儲能聚光太陽能發電和流化床領域，特別是一種太陽能燃料生產的流化床反應器，由兩個同心圓管組成，連接在具有錐形幾何形狀的截面上，在干舷區，由于截面的增加，氣體速度逐漸降低，固體顆粒沿著圓錐段的壁面下降，最終被輸送至環隙段，顆粒通過重力作用流向環空部分的底部，直到通過在提升管中鉆的四個小孔再次進入提升管，在提升管的出口，流化的顆粒直接與集中的太陽輻射相互作用來提高其溫度，并促進用于熱化學儲能和太陽能燃料生產的吸熱化學反應過程。

技術領域

本發明涉及熱化學儲能聚光太陽能發電和流化床領域，具體涉及一種太陽能燃料生產的流化床反應器。

背景技術

由于太陽能具有間歇性、低密度和不穩定性、難以持續供應的缺點，純太陽能熱發電的廣泛應用目前仍有許多問題需要解決，其中如何實現太陽能高效、大規模的儲存，保證持續穩定供給是太陽能熱發電技術的關鍵，將太陽能儲存在太陽能熱化學燃料中具有能量轉換效率高、存儲和運輸方便等優點，太陽能的熱化學儲能允許實現更大的密度和幾乎無限的時間尺度的能量存儲和可調度性，而流化床反應器可以改善太陽光在催化劑床上分布不均勻以及提高反應物與催化劑的接觸面積問題，減小反應器的溫度波動性，提高溫度分布的均勻性，但是太陽能燃料生產的流化床反應器應用還不是很廣泛，對于熱量轉換中輻射熱的利用率還不夠充分。

發明內容

本發明為了最大限度地收集太陽能，承受典型的高溫聚光太陽能熱發電系統的高濃縮通量，并確保反應材料的溫度分布均勻，提供了一種新型的用于太陽能熱發電和太陽能燃料生產的流化床反應器。

本發明的技術方案是：一種太陽能燃料生產的流化床反應器，包括內管、外管、孔、錐形部分和石英窗口，內管和外管同心裝配，上部與內角夾角為30°，高度為120mm的錐形部分相連，錐形部分的頂部由一個透明的3mm厚，在250～2500μm波長范圍內透射率為90％的石英窗口封閉，使太陽輻射進入保持密封的反應堆運行，氣體出口位于錐形部分的上部，在距底部40mm高度的內管側表面鉆了四個直徑為6mm的等距孔，所有的反應堆組件都由不銹鋼制成，反應器采用多層巖棉毯進行隔熱，以盡量減少對外界環境的熱損失。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：在提升管的出口，流化的顆粒直接與集中的太陽輻射相互作用來提高其溫度，并促進用于熱化學儲能和太陽能燃料生產的吸熱化學反應過程，在干舷區，由于截面的增加，氣體速度逐漸降低，固體顆粒沿著圓錐段的壁面下降，最終被輸送至環隙段，在這里，顆粒通過重力作用流向環空部分的底部，直到通過在提升管中鉆的四個小孔再次進入提升管，從傳熱學的角度來看，提升管和環隙段可以被認為是一個雙管換熱器，其中床層固體在提升管中向上運動時，通過在環隙段運動的熱顆粒進行預熱，而在干舷段則通過集中的太陽輻射進行加熱，通過雙管換熱器回收出干燥器部分的固體流的顯熱，以預熱進入提升管的床固體流。

附圖說明

圖1為太陽能燃料生產的流化床反應器結構圖。

圖2為內管與外管結構圖。

圖3為挖孔位置局部放大圖。

圖中：1內管、2外管、3孔、4錐形部分、5石英窗口。

具體實施方式

下面將結合本發明例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，一種太陽能燃料生產的流化床反應器，包括內管1、外管2、孔3、錐形部分4和石英窗口5，內管的內徑為10mm，外徑為12mm，長度為120mm，外管的內徑為16mm，外徑為21mm，長度為70mm，內管和外管同心裝配，標識兩個區域，內管內部的區域稱為隔水管段，內外管之間的間隙稱為環空段，相應地，內管和外管將分別簡稱為立管和環空。