[实用新型]一种基于氨基反应的太阳能利用装置

说明书

本实用新型公开了一种基于氨基反应的太阳能利用装置，属于太阳能储能及热传递技术领域。包括定日镜场、吸热反应器、第一换热器、用于储存氨基反应生成物和反应物的常温压力储罐、第二换热器、绝热反应器、第三换热器和透平；定日镜场反射太阳光给吸热反应器；吸热反应器、第一换热器和常温压力储罐依次通过第一输入管和第一输出管连接；常温压力储罐、第二换热器、绝热反应器和第三换热器通过第二输入管依次连接；常温压力储罐、第二换热器和第三换热器通过第二输出管依次连接；第三换热器和透平通过管路连接，形成循环回路。本实用新型采用平推流反应器以及换热器，便于装备的选取以及更换。

技术领域

本实用新型属于太阳能储能及热传递技术领域，具体涉及一种基于氨基反应的太阳能利用装置。

背景技术

太阳能作为一种清洁的可再生能源能够减少人类对化石能源的依赖以及碳排放对环境的影响。太阳能发电主要分为太阳能光热发电与太阳能光伏发电两类。相比太阳能光伏发电，太阳能光热发电由于可以结合十分经济的储能系统，不仅具有更高的经济可行性，而且可以克服太阳能间断性的不足，提供持续的能量供应。太阳能储能系统主要分为显热储能、潜热储能与热化学储能三类。目前世界上太阳能光热发电站主要采用显热储能系统，如熔盐储能系统，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化学反应进行吸热和放热循环过程，由于具有能量密度高、能量损失少且储存温度低等优点已成为当今世界研究的热点。基于氨的热化学储能系统（氨基热化学储能系统）无副反应，可在常温下储存，被认为最具应用前景的系统之一。而s-CO₂布雷顿循环因其效率高、成本低、体积小和环境友好等突出优势而被认为是未来新兴能源领域最具应用前景的能量转换系统之一。美国能源部、Sandia国家实验室等部门正大力支持将太阳能热化学储能与s-CO₂布雷顿循环相结合的研究，以期使s-CO₂布雷顿循环成为太阳能热发电中的首选发电循环系统。

中国专利CN 208720539 U公开了超临界CO₂太阳能热发电系统的氨基热化学储能反应器，其采用合成氨放热反应器作为化学能转化为热能的装置，该装置内设有换热循环装置，反应器的结构相对复杂，对尺寸的要求较为严格，需要特别定制，反应和换热器结合在一起不利用工况的调整。

实用新型内容

本实用新型要克服上述技术问题，提供一种基于氨基反应的太阳能利用装置。

一种基于氨基反应的太阳能利用装置，其特征在于，包括定日镜场、吸热反应器、第一换热器、用于储存氨基反应生成物和反应物的常温压力储罐、第二换热器、绝热反应器、第三换热器和透平；定日镜场反射太阳光给吸热反应器；吸热反应器、第一换热器和常温压力储罐依次通过第一输入管和第一输出管连接；常温压力储罐、第二换热器、绝热反应器和第三换热器通过第二输入管依次连接；常温压力储罐、第二换热器和第三换热器通过第二输出管依次连接；第三换热器和透平通过管路连接，形成循环回路。

所述的一种基于氨基反应的太阳能利用装置，其特征在于，所述常温压力储罐中的压力范围为20~35MPa。

在常温、高压条件下常温压力储罐中的NH₃、H₂、N₂进行自动的气液分离，NH₃为液态储存在底部，H₂、N₂为气态储存在顶部。

常温压力储罐在吸热反应进行时NH₃进入换热器进行预热后进入吸热反应器进行氨分解反应吸收热量，并将其转化为化学能储存在生成物H₂、N₂中。

所述的吸热反应器在定日镜场集聚太阳能的作用下为氨分解反应提供反应所需热量。

所述的常温压力储罐在放热过程进行时，H₂、N₂进入换热器进行预热后进入绝热反应器进行合成氨反应，反应放热用于加热生成气体，使得生成气体温度达到一个较高值。