[发明专利]高温化学蓄热元件及基于高温化学蓄热元件的蓄热器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种热能的回收与存储装置，特别涉及一种新型的化学蓄热器。

(二)背景技术

目前，能源短缺和环境污染已成为举世瞩目的问题。在我国，能源紧张，利用率低，节能的潜力很大，特别是在一系列能量密集型工业部门，如钢铁、化工、建材和石化等部门，有约占总能耗40％-50％的二次能源以低品位形式被白白排放掉，因此，这部分低品位热能的回收利用在整个节能领域占有相当重要的地位。

蓄热技术不仅仅限于回收废热，也可利用太阳热。相对于常规能源，太阳能是巨大的能源宝库，具有清洁无污染、取用方便的特点，如我国的甘肃、青海、西藏等地，太阳辐射强度大，而其它能源短缺，故太阳能的利用就更为普通。但是现有的太阳能蓄热装置的蓄热量小，蓄热体积大，放热不稳定。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种热效率高、反应快、无机械移动部件、来源容易、价格低廉的一种高温化学蓄热元件及基于高温化学蓄热元件的蓄热器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的高温化学蓄热元件的组成包括螺旋形翅片管，在螺旋形翅片管的翅片间填充有CaO/Ca(OH)₂固体物料，在螺旋形翅片管和CaO/Ca(OH)₂固体物料外包裹不锈钢筛网。

所述的螺旋形翅片管的管径13mm、螺旋外径26mm、螺距3-5mm。

所述的不锈钢筛网为线径0.27mm的25目不锈钢筛网。

本发明的高温化学蓄热元件构成的蓄热器的组成包括外壳、包在外壳外的隔热材料层和位于外壳中的管束；所述的管束是由螺旋形翅片管、在螺旋形翅片管的翅片间填充的CaO/Ca(OH)₂固体物料，包裹在螺旋形翅片管和CaO/Ca(OH)₂固体物料外的不锈钢筛网构成的高温化学蓄热元件排列组成的；外壳的上下有载热介质进口与出口，外壳侧壁有水蒸气进出口。

所述的管束所述的排列是并联。

所述的管束是由52根高温化学蓄热元件并联排列组成的。

本发明高温化学蓄热元件是利用不同条件下可逆的吸热、放热化学反应来完成能量的存储和释放，其优点是热效率高、反应快、无机械移动部件、来源容易、价格低廉，开发前景十分诱人。

本发明的化学蓄热原理可以用可逆方程表示为：

Ca(OH)₂(s)+Q＝CaO(s)+H₂O(g)

采用本发明的高温化学蓄热元件构成的新型高温化学蓄热器，管内通载热流体(水蒸气)。当载热流体流经高温化学蓄热元件时，将其携带的热能传递给螺旋形翅片间固体物料Ca(OH)₂，固体物料吸热发生脱水反应，完成热能的存储；反之，当CaO与水蒸气发生复合反应时，放出热量，完成放热过程。本发明的化学反应蓄热器可利用200℃左右的废热产生400-500℃的热量。

当然，可以通过改变反应器内构件-化学反应芯外形尺寸，来控制氢氧化钙脱水反应所需要的时间。

本发明在低压下用低温热源(废热或太阳热)进行吸热分解反应蓄热，在高压下进行放热复合反应可以得到高温热量。

(四)附图说明

图1是螺旋形外翅片管的结构示意图；

其中1为载热介质进口，2载热介质出口

图2是图1中螺旋形外翅片管截面A-A的剖面图；

图3-1是线径0.27mm的25目不锈钢筛网平面示意图，图3-2是筛网截面B-B的剖面图；

图4-1是本发明的高温化学蓄热元件俯视图，图4-2是图4-1的C-C剖面图；

其中I为螺旋形外翅片管，II为不锈钢筛网，3为CaO/Ca(OH)₂固体物料

图5是本发明的蓄热器的剖面图；

其中7、8为蓄热元件上载热流体进出口，9、10为水蒸气进出口

图6是图5的剖视图。

其中4为蓄热元件外壳，5为隔热材料，6为壳体内的管束

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-图4，本发明的高温化学蓄热元件的组成包括螺旋形翅片管I，在螺旋形翅片管的翅片间填充有CaO/Ca(OH)₂固体物料3，在螺旋形翅片管和CaO/Ca(OH)₂固体物料外包裹不锈钢筛网II。所述的螺旋形翅片管的管径13mm、螺旋外径26mm、螺距3-5mm。所述的不锈钢筛网为线径0.27mm的25目不锈钢筛网。

结合图5-图6，本发明的高温化学蓄热元件构成的蓄热器的组成包括外壳4、包在外壳外的隔热材料层5和位于外壳中的管束6；所述的管束6是由螺旋形翅片管I、在螺旋形翅片管的翅片间填充的CaO/Ca(OH)₂固体物料3，包裹在螺旋形翅片管和CaO/Ca(OH)₂固体物料外的不锈钢筛网II构成的高温化学蓄热元件排列组成的；外壳的上下有载热介质进口7与出口8，外壳侧壁有水蒸气进出口9、10。所述的管束是由52根高温化学蓄热元件并联排列组成的。