[实用新型]超临界CO2太阳能热发电系统的氨基热化学储能反应器

说明书

超临界CO₂太阳能热发电系统的氨基热化学储能反应器，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。

技术领域

本实用新型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系统(氨基热化学储能系统)因其无副反应，可在常温下储存，被认为最具应用前景的系统之一。

发明内容

本实用新型要克服传统显热储能系统的能量密度和储能效率低、降低储能系统对温度的要求严苛、产生副反应等缺点，提供一种新型的热化学储能系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

超临界CO₂太阳能热发电系统的氨基热化学储能系统，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。

本实用新型的氨基热化学储能系统，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。

本实用新型的热化学储能系统主要通过氨分解吸热反应器3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3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。