[发明专利]连续式可控气固热化学储热装置及其放热方法

说明书

一种连续式可控气固热化学储热装置及其放热方法，包括：依次水平相连的进料机构、旋转机构和换热机构。本发明利用旋转桶的转速、倾角、以及固体进料速度和气体流速，控制反应固体和气体的混合反应放热，简单、有效，能控制热化学反应进程，达到控制放热物料量和放热量的目的，并能够连续可控、有效置换出热化学反应释放的热能，使得热化学储放热系统实现大规模应用。

技术领域

本发明涉及的是一种化学反应控制换热领域的技术，具体是一种连续式可控气固热化学储热装置及其放热方法。

背景技术

余热资源的储存再利用是工业领域能源利用的必要环节，目前余热资源储存主要分为显热蓄热，相变蓄热，和热化学蓄热三种方式，显热蓄热密度太小，而相变蓄热存在腐蚀问题，同时显热和相变蓄热密度小，需要进行保温、不能长期储热等缺点也限制了其应用。

热化学蓄热相对于其他蓄热方式，有这两个明显的优点：热化学蓄热的蓄热密度大，而且可以在接近室温的情况下长时间存储而不需要绝热措施。热化学储热系统一般是固气反应，且是在高温下蓄热的热化学蓄热系统，拥有广泛的应用前景，但目前这类固体粉末(S)与气体(G)反应放热控制多是一个固定的容器，不能连续运行，同时也能简易、低成本、有效的实现热量的放出和换热的进行。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种连续式可控气固热化学储热装置及其放热方法，利用旋转桶的转速、倾角、以及固体进料速度和气体流速，控制反应固体和气体的混合反应放热，简单、有效，能控制热化学反应进程，达到控制放热物料量和放热量的目的，并能够连续可控、有效置换出热化学反应释放的热能，使得热化学储放热系统实现大规模应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种连续式可控气固热化学储热的放热装置，包括：依次水平相连的进料机构、旋转机构和换热机构。

所述的旋转机构包括：旋转桶、与旋转桶同步旋转的换热器、放热粉末出口和电机，其中：旋转桶两端分别与进料机构和旋转机构相连，换热器设置于旋转桶内，并与换热机构相连，放热粉末出口设置于旋转桶底部，电机设置于旋转桶上。

所述的进料机构包括：固体粉末进料机、固体粉末进口和反应气体进气管，其中：固体粉末进料机和反应气体进气管平行设置与旋转桶一端，固体粉末进口设置于固体粉末进料机上。

所述的换热机构包括：换热管、出水总管、进水总管和旋转密封接头，其中：换热管一端设置于旋转桶内与换热器相连，另一端设置于旋转桶外并与旋转密封接头相连，进水总管和出水总管设置于旋转密封接头上。

所述的换热器内设有若干并列的换热流体管道，该换热流体管道内为流体换热介质。

所述的流体换热介质优选为液体水、导热油或水蒸气。

所述的换热器两端设有封头。

本发明涉及一种连续式可控气固热化学储热的放热方法，包括以下步骤：

步骤一：根据旋转桶的内容积以及反应关系预估固体粉末状反应物的每小时反应量、反应气体喷射距离和喷射直径：其中m为固体粉末状反应物每小时反应量，ρ为固体粉末状反应物堆积密度，V为旋转桶的内容积；

所述的反应气体喷射距离小于旋转桶长度，喷射直径略小于旋转桶内径。

所述的固体粉末状反应物的平均粒径小于等于75μm。

所述的固体粉末状反应物优选采用CaO或MgO。

所述的反应气体为气态或者粒径在小于或等于70μm的液态喷雾，优选为液体水喷雾、者水蒸气、CO₂或H₂。

步骤二：均匀投放固体粉末状反应物和反应气体进入旋转桶，控制旋转桶转速，使得两种物料充分混合，反应生成高温粉末；