[发明专利]具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种悬浮粒子系太阳能热化学反应器，特别是涉及一种具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器；属于太阳能热化学转换技术领域。

背景技术

 太阳能是清洁可再生能源的主要来源之一，发展高效、低成本太阳能利用技术是能源科技领域的紧迫任务。太阳能热化学转换是利用太阳能为化学反应提供热量，将太阳能存储在生成物中，并在制氢、CO₂捕集等领域得到广泛研究与应用。

太阳能热化学转换过程包括：①光热转换―反应器将聚集器汇聚后的太阳光吸收并转化为高温热能；②化学反应―高温下利用金属氧化物进行热化学循环反应将太阳能储存在生成物中。与传统多孔吸收体反应器相比，悬浮粒子系太阳能热化学反应器具有比表面积大、不存在气孔堵塞等优点，并已进入中试阶段。但是，现有的悬浮粒子系太阳能热化学反应器内的金属氧化物粒子靠气流吹动而形成悬浮状态。当反应器内进气流速过小时，金属氧化物粒子无法处于悬浮态且存在易堵塞进气口的问题；当反应器内进气流速过大时，容易发生金属氧化物粒子由出气口泄漏甚至堵塞出气口等问题。此外，金属氧化物粒子易随气流进入集热室而粘附在光学窗口表面上，从而减弱悬浮粒子系太阳能热化学反应器对高汇聚太阳能热流的吸收作用。

因此，要提高太阳能热化学系统的光化学转化效率、研发高效稳定的太阳能热化学反应器，采取有效措施防止金属氧化物粒子泄漏、堵塞进出气口、粘附光学窗口的问题的发生是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

 本发明为了解决现有的悬浮粒子系太阳能热化学反应器的金属氧化物粒子泄漏、堵塞进出气口、粘附光学窗口的问题，进而提供一种具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器。

本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：

本发明的具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器，包括光学窗口、集热器壳体、反应器壳体、绝热保温层和金属氧化物粒子；所述反应器壳体和集热器壳体由下至上设置，光学窗口盖装在集热器壳体上，反应器壳体内设置有绝热保温层，绝热保温层的上端开有过孔，集热器壳体中部为集热室，反应器壳体的中部为反应室，过孔将集热室和反应室连通，金属氧化物粒子填充在反应室内；具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器还包括多个出气口气帽结构 、多个进气口气帽结构和多个窗口清洁喷嘴；每个出气口气帽结构均包括出气管和第一气帽，每个进气口气帽结构均包括进气管和第二气帽，所述进气管的上端由反应器壳体的底面向上插入反应室内，第二气帽安装在进气管的上端，所述出气管的一端由反应器壳体的侧壁上部插入反应室内，出气管位于反应室内的一端安装有第一气帽，出气口气帽结构和进气口气帽结构上开有气流出入口，气流出入口将进气管及出气管与反应室连通，所述多个窗口清洁喷嘴由集热器壳体的侧壁上端插入集热室内。

优选的：所述具有防颗粒堵塞及粘着光学窗口功能的悬浮粒子系太阳能热化学反应器还包括筛网结构，所述筛网结构安装在过孔内。布置于集热室与反应室之间的筛网结构，通过阻止绝大部分的金属氧化物粒子随气流进入集热室也可以达到避免金属氧化物粒子粘着光学窗口以及避免粒子对窗口产生冲击的作用。

优选的：所述集热室为倒置圆台形结构。如此设置，聚光的太阳能辐射在集热器内产生多次反射，实现对太阳能的高效捕获。

优选的：所述光学窗口为含选择性透过涂层的光学窗口。如此设置，含选择性透过涂层的光学窗口减少了系统对外界的散热。

优选的：所述第一气帽和第二气帽的形状为半圆形导向式气帽、角形气帽、柱形气帽或长圆形气帽。如此设置，可以根据不同是使用及工艺要求选择适当的气帽形状。

优选的：出气口气帽结构上的气流出入口的中心线与出气管的中心线垂直，进气口气帽结构上的气流出入口的中心线与进气管的中心线垂直。如此设置，更好的防止金属氧化物粒子泄漏或堵塞进出气口。

优选的：出气口气帽结构上的气流出入口和进气口气帽结构上的气流出入口由内之外倾斜向下开设。如此设置，更好的防止金属氧化物粒子泄漏或堵塞进出气口。

优选的：窗口清洁喷嘴为横向送风且带有止回阀的清洁喷嘴。通过清洁喷嘴的横向风改变进入集热室内金属氧化物粒子的运动方向，从而更好地克服悬浮粒子系太阳能热化学反应器中的金属氧化物粒子易粘附在光学窗口上的缺点。

本发明与现有技术相比具有以下效果：