正电性金属在液体中的燃烧制造技术

本发明专利技术涉及一种用于使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中使所述正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到所述液体中并且在所述液体中至少部分反应，并且还涉及一种用于执行该方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正电性金属在液体中的燃烧本专利技术涉及一种使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中使所述正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到液体中并且在液体中至少部分反应，并且还涉及用于实施该方法的装置。化石燃料每年供应上万兆兆瓦小时的电热能和机械能。然而，燃烧的最终产品二氧化碳(CO2)正日益成为一个环境和气候问题。用正电性金属能够制造完整的能量循环的方式在DE102008031437A1和DE102010041033A1中示出。在这里具体以锂作为案例，它不仅用作载能体，而且用作蓄能器，其中，这些认知也可以转用到其它正电性金属如钠、钾或镁、钙、钡或铝和锌。专利申请DE102014203039.0和专利申请DE102014209529.8，2013E24783DE描述了碱金属作为能量存储器的应用及其在电厂运行中的利用。专利申请DE102014203039.0在此描述了用于例如在二氧化碳或含氮气氛中燃烧锂的装置(旋风燃烧器)，同时通过旋风分离器分离固态和气态反应产物。专利申请DE102014209529.8描述了用于正电性金属在含或不含水蒸汽的气体如CO2、N2、O2及其气体混合物中的燃烧的多孔燃烧器。这里，液态锂在压力下被进料到多孔管中，并且在多孔燃烧器中与气体燃烧。对于其中描述的多孔燃烧器，尤其建议了陶瓷管。然而，特别是在较高的温度下，液态碱金属与氧化(脱氧)或氮化材料反应。因此，特别优选的是来自不能与碱金属合金化的材料的金属。然而，如前所述仍然需要一种方法和装置，其能够有效地去除在与正电性金属反应中形成的产物，而没有固态或液态产物转入到气相中且耗费地去除，并且还需要一种方法和一种装置，其用于同时实现在反应中释放的能量的有效转化。本专利技术人现在已经发现，当将正电性金属直接引入其能够反应的液体中时，可以简单地分离与正电性金属反应所产生的、特别是固态和液态的产物，从而所述固态和液态产物和必要时气态产物直接进入溶液或悬浮液中，因此避免了从其中耗费地分离。此外，通过引入到液体中，可以有效地导出在反应中形成的热量，这进一步促进了反应过程。在此，根据某些实施方式，另外可以通过蒸发液体增加系统中的蒸气压。因此，通过本专利技术的反应进程，还可以实现使放热反应中释放的热能有效地转化为例如电能或热能用于例如集中供暖。通过在液体中的反应，另外可产生有用的化学产品，这些化学产品可以简单地从设备中取出。本专利技术另外公开了正电性金属(例如碱金属/碱土金属)及其合金作为材料型能量存储器的合适用途。正电性金属例如可以通过电化学方式利用电能(充电过程)来制备。因此，存储在正电性金属中的化学能量可以通过在液体(如水、超临界/液态CO2或SO2)中的燃烧过程/反应作为热能再次释放。在随后的过程(例如，热交换器和蒸汽轮机或燃气轮机和/或膨胀涡轮机)中，该热能可以重新转化成电能。根据第一方面，本专利技术涉及一种使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中将正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到液体中并且在液体中至少部分反应。根据另一方面，本专利技术涉及一种用于使正电性金属与液体反应的设备，其中所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的合金和/或混合物，该设备包括：反应器，在所述反应器中进行正电性金属与液体之间的反应；至少一个多孔燃烧器和/或至少一个用于将正电性金属喷射和/或雾化到在反应器处和/或反应器中的液体内的装置；至少一个朝向多孔燃烧器内部和/或朝向所述用于喷射和/或雾化正电性金属的装置的用于正电性金属的第一进料器，其被构造为，将正电性金属进料给多孔燃烧器内部和/或进料给所述用于喷射和/或雾化正电性金属的装置；至少一个用于在反应器处和/或反应器中的液体的第二进料器，其被构造为，将所述液体进料给所述反应器；至少一个用于在正电性金属和液体反应中产生的溶液或悬浮液的第一卸料器(或称为出料器)，其被构造为，将在正电性金属和液体反应中产生的溶液或悬浮液从反应器导出；至少一个用于气态产物的第二卸料器，其被构造为，将至少部分蒸发的液体和/或在正电性金属和液体反应中产生的气态产物从反应器导出；和控制器，其被构造为，将液体这样进料给反应器，使得至少一个多孔燃烧器和/或至少一个用于喷射和/或雾化正电性金属的装置在反应器内处于液体表面下方的液体中。本专利技术的其它方面可得自从属权利要求和专利技术详述以及附图。附图应能说明本专利技术的实施形式并促使进一步理解本专利技术。有关的说明用于解释本专利技术的方案和原理。参见附图可得知其他实施形式和许多已提及的优点。附图的元件没有必要用彼此准确的尺寸比例表示。在附图中同样的，功能相同和作用相同的元件、特征和部件，只要没有另外说明，总是用相同的附图标记表示。图1示意性示出了可用于本专利技术设备中的金属-烧结喷嘴的示例性实施方式；图2示意性示出了可用于本专利技术设备中的金属-烧结喷嘴的另一示例性实施方式；图3示意性示出了可用于本专利技术设备中的示例性单料喷嘴，其用于将液态正电性金属进料到液体中；图4示意性示出了同样可用于本专利技术设备中的示例性双料喷嘴，其用于将液态正电性金属进料到液体中；图5示意性示出了根据本专利技术的设备的示例性实施方式；图6示意性示出了根据本专利技术的设备的另一示例性实施方式。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中将正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到液体中并且在液体中至少部分反应。根据具体实施方式，正电性金属选自：碱金属，优选地Li，Na，K，Rb和Cs；碱土金属，优选地Mg，Ca，Sr和Ba，Al和Zn；以及它们的混合物和/或合金。在优选实施方式中，正电性金属选自Li，Na，K，Mg，Ca，Al和Zn，更优选地，正电性金属包含Li，Na，K，Ca和Mg，其中根据某些实施方式，正电性金属特别优选地至少包含锂，钠或钾，或者是这些金属之一。然而，所提及的金属可以任意组合。正电性金属此外没有特别限制，并且可以例如作为固体或液体存在。然而，正电性金属在进料期间优选为液态，因为以这种方式可以容易地输送合金，并且可以更有效地将正电性金属喷射或雾化。根据具体实施方式，正电性金属作为液体进料。以该方式可以简单地输送正电性金属并且使正电性金属在液体中的反应更容易局域化。根据具体实施方式，该燃烧进一步地在这样的温度下发生，该温度处于在正电性金属和液体的反应中形成的产物的熔点之上。通过该设计方式，在正电性金属的反应中形成液态反应产物，其必要时可以更容易进入到溶液或悬浮液/乳状液中。由此，用于喷射或雾化正电性金属的用于喷射或雾化的装置或多孔燃烧器另外更容易保持免受污染物和沉积物。根据具体实施方式，在液体中正电性金属与液体反应的反应产物可以简单地根据反应物及其性质确定。例如，碱金属的各种氢氧化物盐可良好地溶于水。根据具体实施方式，作为液体可以考虑能够与正电性金属以放热反应发生反应的那些液体，其中所述液体不是特别限制的。例如，该液体可以包括水、氮、超临界二氧化碳、或超临界氧化硫SOx，0<x≤4，或者它们的混合物。该方法因此也可以用来脱硫。根据液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中使所述正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到所述液体中并且在所述液体中至少部分反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.11 DE 102014222919.71.一种用于使正电性金属与液体反应的方法，所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的混合物和/或合金，其中使所述正电性金属在液体表面下方喷射和/或雾化到所述液体中并且在所述液体中至少部分反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正电性金属作为液体进料输入。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述液体选自由水和超临界液体，例如二氧化碳和氧化硫组成的族。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，借助多孔燃烧器和/或喷嘴来喷射和/或雾化所述正电性金属。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述液体在所述反应中至少部分地蒸发，并且所蒸发的液体通过液体的进料来代替。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将所蒸发的液体和/或在正电性金属和液体的反应中形成的气态产物至少部分地用于制备化学产品，和/或将所蒸发的液体的能量和/或在所述反应中形成的气态产物的能量至少部分地转化。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述液体在所述反应期间或在所述反应之后至少部分地作为溶液或悬浮液导出并且将所导出的溶液或悬浮液的能量至少部分地转化。8.一种用于使正电性金属与液体反应的设备，其中所述正电性金属选自碱金属、碱土金属、铝和锌以及它们的合金和/或混合物，该设备包括：反应器，在所述反应器中进行所述正电性金属与液体之间的反应；至少一个多孔燃烧器和/或至少一个用于将所述正电性金属喷射和/或雾化到在所述反应器处和/或所述反应器中的液体内的装置；至少一个朝向所述多孔燃烧器内部和/或朝向所述用于喷射和/或雾化正电性金属的装置的用于所述正电性金属的第一进料器，其被构造为，将正电性金属进料给所述多孔燃烧器内部和/或进料给所述用于喷射和/或雾化正电性金属的装置；至少一个用于在所述反应器处和/或所述反应器中的液体的第二进料器，其被构造为，将所述液体进料给所述反应器；至少一个用于在所述正电性金属和液体反应中产生的溶液或悬浮液的第一卸料器，其被构造为，将在所述正电性金属和所述液体反应中产生的溶液或悬浮液从所述反应器导出；至少一个用于气态产物的第二卸料器，其被构造为，将至少部分蒸发的液体和/或在所述正电性金属和所述液体反应中产生的气态产物从反应器导出；和控制器，其被构造为，将所述液体这样进料给...

【专利技术属性】
技术研发人员：H埃克特，RE凯勒曼，G施密德，D塔罗塔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE