[发明专利]一种热化学储热反应器

说明书

本发明公开了一种热化学储热反应器，其包括：柱状的壳体；多数量的托盘，间隔分布在壳体中，将壳体分隔为多个用于容纳热化学储能材料的容纳仓；取热管道，依次穿过各容纳仓；壳体的一个端板开设有蒸汽入口，另一端板开设有蒸汽出口；各托盘上开设有多数量的供混合蒸汽通过的通孔；自蒸汽入口至蒸汽出口，各容纳仓中的热化学储能材料的孔隙率依次降低；容纳仓内部设置有多个呈放射状排列的肋片，将容纳仓划分为多个扇形区域；肋片的内端与取热管道的外壁面连接。采用孔隙结构梯度分布以及设置肋片强化传热的方式，优化转化率提升导热性能，解决了现有技术中热能存储/释放的反应器堆积、混合蒸汽扩散不均、温度分布不均、转化率存在较大差异、导热性能差等问题。

技术领域

本发明涉及热能储存设备技术领域，具体涉及一种热化学储热反应器。

背景技术

绿色能源的开发利用是解决目前能源危机的一种有效途径，在替代传统能源、改善污染排放、拓宽能源利用范围具有重要的意义。传统能源造成的温室效应及空气污染在一定程度上阻碍了以化石能源为基础能源可持续性发展，但随着经济建设的高速发展，能源的需求与消耗又将不断增加，这造成了能源利用与需求的匹配性矛盾，所以，以太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能等为代表的绿色能源在近几年成为研究的热点。太阳能作为一种可以应用于制冷和蓄热等领域的可再生清洁能源，受到日益的重视。为进一步提高能源系统的利用效率，提高用户端的匹配特性，显热、潜热、热化学等储能方式被广泛应用，因其储能温度范围和储能密度不同，被应用于不同的场合。

热化学储能技术作为一种高效储热方式，储能密度是显热、潜热等储能方式的数倍，相同储能量下可以大大减小储热系统/设备的空间体积，其储能过程具有热损耗低、放热过程迅速、可移动储热/供热等特点，所以受到大量学者的研究应用。但由于反应器结构复杂、工况参数实际测试存在一定难度，所以目前实际热化学储热反应器的设计还处于一种不成熟的阶段。一般的热化学储热反应器为整体筒状或者槽式，直接将材料填充进反应容器内，由于反应本身的局限性及材料自身重力造成的堆积，储热/取热过程存在较多缺陷，严重影响着反应过程的顺利，从而限制了热化学储热技术的进一步发展。除此以外，总结现有反应器，主要存在以下普遍的问题：

(1)反应器结构不合理，将储能材料统统一并放入储热空间内，造成材料的挤压堆积，不利于反应物气相的扩散渗透；

(2)由于反应不同步，造成反应器内温度分布不均，不利于反应器反应过程及取热过程的连续进行。

(3)材料自身重力造成的过渡堆积挤压，反应物反应不充分，各部分转化率差异性较大；

(4)由于材料导热性能较差，反应器内热传递过程效率较低，不利于热量的传递取用。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种热化学储热反应器，通过采用孔隙结构梯度分布以及设置肋片强化传热的方式，优化转化率提升导热性能，解决了现有技术中热能存储/释放的反应器堆积、混合蒸汽扩散不均、温度分布不均、转化率存在较大差异、导热性能差等问题。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种热化学储热反应器，其包括：

柱状的壳体，

多数量的托盘，间隔分布在所述壳体中，将所述壳体沿轴向分隔为多个用于容纳热化学储能材料的容纳仓；

管状的取热管道，依次穿过各所述容纳仓；

所述壳体的一个端板开设有蒸汽入口，另一端板开设有蒸汽出口；各所述托盘上开设有多数量的供混合蒸汽通过的通孔；自所述蒸汽入口至所述蒸汽出口，各所述容纳仓中的热化学储能材料的孔隙率依次降低；

所述容纳仓内部设置有多个呈放射状排列的肋片，将所述容纳仓划分为多个扇形区域；所述肋片的内端与所述取热管道的外壁面连接。