CN108981201A - 超临界co2太阳能热发电***的氨基热化学储能反应器 - Google Patents
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Abstract
超临界CO2太阳能热发电***的氨基热化学储能反应器。超临界CO2太阳能热发电***的氨基热化学储能***，包括设置在反射太阳光的定日镜场1的反射光路上的氨分解吸热反应器3，氨分解吸热反应器3和第一换热器4架设在集热塔2上，氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7之间用第一输气管5和第一输液管6依次连接；常温压力储存罐7、第二换热器10、合成氨放热反应器11之间用第二输气管8和第二输液管9依次连接；合成氨放热反应器11与电厂12之间设有以超临界CO2为工质的换热循环装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种热化学储能反应器。
背景技术
目前世界上太阳能光热发电站主要采用显热储能***，存在着储能密度低、成本高、低温凝固、高温分解和腐蚀等问题。热化学储能通过可逆的热化学反应进行吸热和放热循环过程，能量密度高、能量损失少且储存温度低。基于氨的热化学储能***(氨基热化学储能***)因其无副反应，可在常温下储存，被认为最具应用前景的***之一。
发明内容
本发明要克服传统显热储能***的能量密度和储能效率低、降低储能***对温度的要求严苛、产生副反应等缺点，提供一种新型的热化学储能***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
超临界CO2太阳能热发电***的氨基热化学储能***，其特征在于：设置在反射太阳光的定日镜场1的反射光路上的氨分解吸热反应器3，氨分解吸热反应器3和第一换热器4架设在集热塔2上，氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7之间用第一输气管5和第一输液管6依次连接；常温压力储存罐7、第二换热器10、合成氨放热反应器11之间用第二输气管8和第二输液管9依次连接；合成氨放热反应器11与电厂12之间设有以超临界CO2为工质的换热循环装置。
常温压力储存罐7将液氨通过第一输液管6输送到氨分解吸热反应器3；氨分解吸热反应器3吸收来自定日镜场1的热量，将液氨分解为氮气和氢气，再将氮气和氢气通过第一输气管5输送到常温压力储存罐7；常温储存罐7将氮气和氢气通过第二输气管8输送到合成氨放热反应器11，合成氨放热反应器11将氮气和氢气合成为氨，再通过第二输液管9将液氨输送到常温压力储存罐7；氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7、第二换热器10、合成氨放热反应器11构成一个闭路循环。
本发明的氨基热化学储能***，定日镜场1以一定角度安置，将太阳光反射到氨分解吸热反应器3；氨分解吸热反应器3是罐状结构，其两端是球形弧面，氨分解吸热反应器3的底端通过第一输气管5和第一输液管6与第一换热器4连接，氨分解吸热反应器3和第一换热器4整体被支撑于集热塔2的钢结构之上；第一换热器4通过第一输气管5和第一输液管6与常温压力储存罐7连接，常温压力储存罐7 为罐状结构，两个端面是球形弧面；通过常温压力储存罐7的第二输气管8和第二输液管9再与合成氨放热反应器11的上下两端连接，合成氨放热反应器11最后通过换热循环装置与电厂12连接；氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7、第二换热器10和合成氨放热反应器11构成一个闭路循环，通过合成氨反应 进行热化学储能；合成氨放热反应器11与电厂12之间的换热循环装置采用超临界二氧化碳(S-CO2)为循环工质，用于S-CO2布雷顿发电循环。
本发明的热化学储能***主要通过氨分解吸热反应器2和合成氨放热反应器11两个反应器之间通过合成氨反应 进行氨循环，合成氨放热反应器11与电厂12之间以超临界二氧化碳(S-CO2)为工质完成循环。两个反应器及所有连接导管 (包含第一输气管5和第一输液管6、第二输气管8和第二输液管9) 的材质均为Inconel 625，氨分解吸热反应器2和合成氨放热反应器 11内部均匀填充有铁基合成氨催化剂颗粒，常温储存罐7为不锈钢材质。
氨基太阳能热化学储能***的结构如图1所示。液态氨从储存罐中流出，经过换热器，进入吸热反应器吸收太阳能，同时进行氨分解吸热反应反应所生成的氮气与氢气经过换热器回流至储存罐中，并在常温下自发地与液态氨进行气液两相分离。若存在发电需求时，氮气与氢气从储存罐中流出，经过换热器，进入放热反应器进行合成氨反应 同时加热超临界二氧化碳(S-CO2)工质，用于S-CO2布雷顿发电循环。该热化学储能***不仅解决了传统储能***存在的储能密度低、成本高、低温凝固、高温分解和腐蚀等问题，而且具有无副反应，可在常温下储存等优点。
本发明的有益效果是：基于氨的热化学储能***的能量密度高、能量损失少且储存温度低，因其无副反应，可在常温下储存，可操作性高。
附图说明
图1是本发明的***结构图；
图2是本发明的合成氨放热反应器的结构原理示意图；
图3是图2画圈部分的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
图中1.定日镜场，2.集热塔，3.氨分解吸热反应器，4.第一换热器5第一输气管，6.第一输液管，7.常温压力储存罐，8.第二输气管， 9.第二输液管，10.第二换热器，11.合成氨放热反应器，12.电厂。本发明的超临界CO2太阳能热发电***的氨基热化学储能***，其特征在于：设置在反射太阳光的定日镜场1的反射光路上的氨分解吸热反应器3，氨分解吸热反应器3和第一换热器4架设在集热塔2上，氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7之间用第一输气管5和第一输液管6依次连接；常温压力储存罐7、第二换热器10、合成氨放热反应器11之间用第二输气管8和第二输液管9依次连接；合成氨放热反应器11与电厂12之间设有以超临界CO2工质的换热循环装置。换热循环装置采用是S-CO2布雷顿发电循环，用超临界二氧化碳(S-CO2)为循环工质。
常温压力储存罐7将液氨通过第一输液管6输送到氨分解吸热反应器3；氨分解吸热反应器3吸收来自定日镜场1的热量，将液氨分解为氮气和氢气，再将氮气和氢气通过第一输气管5输送到常温压力储存罐7；常温储存罐7将氮气和氢气通过第二输气管8输送到合成氨放热反应器11，合成氨放热反应器11将氮气和氢气合成为氨，再通过第二输液管9将液氨输送到常温压力储存罐7；氨分解吸热反应器3、第一换热器4、常温压力储存罐7、第二换热器10、合成氨放热反应器11构成一个闭路循环。通过合成氨反应 进行热化学储能；超临界二氧化碳(S-CO2)为循环工质，用于S-CO2布雷顿发电循环。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.超临界CO2阳能热发电***的氨基热化学储能***，其特征在于：设置在反射太阳光的定日镜场(1)的反射光路上的氨分解吸热反应器(3)，氨分解吸热反应器(3)和第一换热器(4)架设在集热塔(2)上，氨分解吸热反应器(3)、第一换热器(4)、常温压力储存罐(7)之间用第一输气管(5)和第一输液管(6)依次连接；常温压力储存罐(7)、第二换热器(10)、合成氨放热反应器(11)之间用第二输气管(8)和第二输液管(9)依次连接；合成氨放热反应器(11)与电厂(12)之间设有以超临界CO2为工质的换热循环装置。
2.氨分解吸热反应器(2)、合成氨放热反应器(11)、第一输气管(5)、第一输液管(6)、第二输气管(8)和第二输液管(9)的材质均为Inconel 625，氨分解吸热反应器(2)和合成氨放热反应器(11)内部均匀填充有铁基合成氨催化剂颗粒，常温储存罐为不锈钢材质。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110205637A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-06 | 浙江工业大学 | 一种氨基太阳能热化学固体氧化物电解水制氢*** |
| CN113005475A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-22 | 浙江工业大学 | 一种基于氨基热化学能储能的太阳能高温电解水耦合制氢的***及工艺 |
| CN113184806A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-30 | 浙江工业大学 | 一种太阳能氨分解制氢***及工艺方法 |
| CN114353365A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 福州大学 | 一种太阳能驱动的分布式能源*** |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1632438A (zh) * | 2004-12-22 | 2005-06-29 | 华南理工大学 | 氨基热化学高温储能方法及其装置 |
| CN102400867A (zh) * | 2010-09-08 | 2012-04-04 | 中国科学院工程热物理研究所 | 带蓄热的超临界co2太阳能热发电*** |
| CN106931657A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-07-07 | 华南理工大学 | 一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放*** |
| CN208720539U (zh) * | 2018-06-13 | 2019-04-09 | 浙江工业大学 | 超临界co2太阳能热发电***的氨基热化学储能反应器 |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1632438A (zh) * | 2004-12-22 | 2005-06-29 | 华南理工大学 | 氨基热化学高温储能方法及其装置 |
| CN102400867A (zh) * | 2010-09-08 | 2012-04-04 | 中国科学院工程热物理研究所 | 带蓄热的超临界co2太阳能热发电*** |
| CN106931657A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-07-07 | 华南理工大学 | 一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放*** |
| CN208720539U (zh) * | 2018-06-13 | 2019-04-09 | 浙江工业大学 | 超临界co2太阳能热发电***的氨基热化学储能反应器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110205637A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-06 | 浙江工业大学 | 一种氨基太阳能热化学固体氧化物电解水制氢*** |
| CN113005475A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-22 | 浙江工业大学 | 一种基于氨基热化学能储能的太阳能高温电解水耦合制氢的***及工艺 |
| CN113184806A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-30 | 浙江工业大学 | 一种太阳能氨分解制氢***及工艺方法 |
| CN114353365A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 福州大学 | 一种太阳能驱动的分布式能源*** |
| CN114353365B (zh) * | 2022-01-06 | 2023-12-19 | 福州大学 | 一种太阳能驱动的分布式能源*** |
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