一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及高温热能存储技术领域，公开了一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置，包括壳体，所述壳体的上端设有水蒸气出口，所述壳体的底部设有排水口，所述壳体的下端设有水蒸气入口，所述壳体内部设有栅栏板和反应器，所述反应器包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，此第一螺旋通道和第二螺旋通道并列卷绕并贴紧，所述第一螺旋通道的入口端与入口管的一端连接，此入口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述第一螺旋通道的出口端与出口管的一端连接，此出口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，其有益效果在于：本实用新型专利技术中具有两个较长的螺旋通道，流体在流体螺旋通道中可以进行均匀的加热和冷却，且其结构紧凑极大得提高了热利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置
本技术涉及高温热能存储
，具体涉及一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置。
技术介绍
在当今世界范围内，化石能源的燃烧会产生大量的温室气体和其他有毒有害气体及粉尘，带来了一系列的环境污染问题。因此，可再生清洁能源的开发与利用受到了人们的关注。太阳能是一种分布广泛、清洁环保的能源，高效利用太阳能可以缓解当今能源问题和环境污染问题，优化能源结构。聚集式高温太阳热能电站将太阳能转化为电能。然而，太阳能具有间歇性、难以持续供应等特点，因此提高热能存储技术是大规模发展太阳能热力发电的关键。目前，热能存储方式主要包括有：显热储能、潜热储能和热化学储能三种方式。显热储能是指通过储能介质温度的变化来实现热量的储存。显热储能成本低、技术成熟，但也存在长时间储存时热损失大、储能密度低、所需储能装置庞大等缺点，因而不适用于大规模热力发电。潜热储能又称相变储能，主要是通过储能材料发生相变时吸收或释放热量来进行热量的存储与释放。潜热储能密度比显热较大，储能系统体积比显热较小，但潜热储能存在热导率小、储能温度低、热损失大、储能周期有限等不足。热化学储能通过可逆化学反应，利用反应过程中的反应焓进行储能，是一种高效的储能手段。与其他储能方式相比，热化学储能具有的储能密度大(100～500kW·h/m3)、能在环境温度下实现长期无热损储存、适合长距离运输等优点特性，为太阳热能的高温高效转换、储存及传输提供了一种极具发展前景的方法。热化学储能能够克服太阳能的间歇性，实现热量的持续供给，特别适用于电厂峰谷负荷调节，并于尖峰发电时释放出热能，推动汽轮机发电。理论上说，任何存在吸热/放热的可逆化学反应都可以用于热能存储。但目前研究的较为合适的热化学储能反应体系主要有：金属氢化物的热分解、氧化物和过氧化物的分解、氢氧化钙/氧化钙的转换等反应体系。为了使热化学储能系统更高效地运行，除了储能材料的选择至关重要，对储能反应器的设计也是亟待解决的关键技术。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种实现高温热能与化学能相互转化，并将产生的高品质热能用于各项工业的螺旋板式储释能反应装置。本技术的目的通过以下的技术方案实现：一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置，包括壳体，所述壳体的上端设有水蒸气出口，所述壳体的底部设有排水口，所述壳体的侧壁下端设有水蒸气入口，所述壳体内部设有栅栏板和反应器，此反应器通过栅栏板安装于水蒸气出口和水蒸气入口之间，所述反应器包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，此第一螺旋通道和第二螺旋通道并列卷绕并贴紧，所述第一螺旋通道中装载有流体，所述第二螺旋通道中填充反应介质，所述第一螺旋通道的入口端与入口管的一端连接，此入口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述第一螺旋通道的出口端与出口管的一端连接，此出口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述水蒸气入口和水蒸气出口之间通过第二螺旋通道连通，其中所述反应介质为第一反应介质或第二反应介质，储能过程：第一反应介质吸热分解成第二反应介质和水蒸气，释能过程：第二反应介质与水蒸气反应生成第一反应介质并放出热量，所述第一反应介质为掺杂膨化石墨的氢氧化钙或氢氧化镁，所述第二反应介质为与第一反应介质相对应的掺杂了膨化石墨的氧化钙或氧化镁。进一步地，所述第一螺旋通道包括第一卷绕层和呈半圆柱状的第一芯层，所述第一卷绕层的内端和第一芯层连接，所述第二螺旋通道包括第二卷绕层和呈半圆柱状的第二芯层，所述第二卷绕层的内端和第二芯层连接；所述第一芯层的矩形侧壁与第二芯层的矩形侧壁贴紧，所述第一卷绕层和第二卷绕层并列卷绕贴紧；所述入口管的一端与第一卷绕层的外端连接，所述出口管的一端与第一芯层的顶端连接。进一步地，所述第二卷绕层和第二芯层的内腔中均设有不锈钢制成的蜂窝结构。进一步地，所述第一卷绕层的内腔中设有均匀分布的定距柱。进一步地，所述壳体包括第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一壳体通过第一法兰与第二壳体的上端连接，所述第三壳体通过第二法兰与第二壳体的下端连接，所述反应器位于第二壳体的内腔中，所述水蒸气出口安装于第一壳体的顶端，所述排水口安装于第三壳体的底部，所述水蒸气入口安装于第三壳体的侧壁下端。进一步地，所述第三壳体的内腔中安装有气体分配板，且所述气体分配板安装于水蒸气入口的上方，所述气体分配板上具有三个以上的气孔，所述气孔在气体分配板上均匀分布。进一步地，所述栅栏板包括连接杆和连接板，所述连接杆安装在连接板的两侧，所述连接杆通过第二法兰与第二壳体的侧壁连接，所述连接板为网状结构，所述反应器安装于连接板上。进一步地，所述壳体外部被保温层包裹，所述第三壳体的底部安装立式支座。进一步地，所述反应器的当量直径(DN)为700～800mm，所述入口管、出口管的公称直径(dn)为65～100mm，所述反应器的承压能力PN≤1.6MPa，其中第一螺旋通道、第二螺旋通道的宽度(b)为6～14mm，不锈钢板的厚度(Φ)为2～3mm，不锈钢板的高度(H)为500～800mm。进一步地，所述第一螺旋通道、第二螺旋通道均采用不锈钢材质的螺旋板，本技术相对于现有技术具有如下的优点：1、可控度高、热传递效果好，流体在第一螺旋通道中可以进行均匀的加热和冷却，能够精确地控制第一螺旋通道出口管中流体的温度。储能时，被加热的热流体流入第一螺旋通道中，将自身热量传递给第二螺旋通道中的第一反应介质，使得第一反应介质吸热发生分解反应生成第二反应介质和水蒸气，释能时，第二螺旋通道中的第二反应介质和水蒸气反应生产氢氧化钙和大量的热产生第一介质并发出大量的热，大量的热通过壁面的热传递作用，对第一螺旋通道中的流体加热，用于供暖或发电。通过对第一螺旋通道出口管中流体温度变化的测量，反馈于对流体流速进行适当的调节，从而实现对反应过程中反应速率的控制，以及对热量交换的速率和热利用效率的控制。2、设计合理，热利用率高，该反应装置的双螺旋通道结构使其与其他反应器相比，在同等的体积条件下具有更大的传热面积，同时双螺旋通道结构紧凑又使得该装置的外表面积较小，与外部环境对流热损失少，极大得提高了热利用率。3、结构简单、操作方便，该反应装置易于拆卸和组装，壳体采用分体设计，分成第一壳体、第二壳体、第三壳体，其中，第一壳体、第二壳体、第三壳体之间通过法兰连接，法兰相连处有橡胶垫圈密封，拆卸和组装简单方便，可以模块化组合该反应装置，以适应不同功率的供暖和热力发电需要。4、绿色环保、污染小，可充分利用太阳能，以氢氧化钙/氧化钙(或氢氧化镁/氧化镁)为储能介质，在第二螺旋通道中发生可逆反应：实现太阳能以化学能的形式长久、稳定储存，且不产生副反应，储能过程中：第一反应介质受热分解生成第二反应介质和水蒸气，产生的水蒸气可透过蜂窝状不锈钢网从水蒸气出口排出，实现水蒸气和反应产物氧化钙的气固分离。当需要热能时，第二反应介质和水蒸气发生水合反应放出大量的热量来提供高品位热能。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中反应器的俯视图；图3是图2沿A-A向的剖面结构示意图；图4是本技术中第一螺旋通道内部的结构示意图；图5是本技术中栅栏板的结构示意图；图6是本技术中气体分配板的结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置，包括壳体，所述壳体的上端设有水蒸气出口，所述壳体的底部设有排水口，所述壳体的侧壁下端设有水蒸气入口，其特征在于，所述壳体内部设有栅栏板和反应器，此反应器通过栅栏板安装于水蒸气出口和水蒸气入口之间，所述反应器包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，此第一螺旋通道和第二螺旋通道并列卷绕并贴紧，所述第一螺旋通道中装载有流体，所述第二螺旋通道中填充反应介质，所述第一螺旋通道的入口端与入口管的一端连接，此入口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述第一螺旋通道的出口端与出口管的一端连接，此出口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述水蒸气入口和水蒸气出口之间通过第二螺旋通道连通。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置，包括壳体，所述壳体的上端设有水蒸气出口，所述壳体的底部设有排水口，所述壳体的侧壁下端设有水蒸气入口，其特征在于，所述壳体内部设有栅栏板和反应器，此反应器通过栅栏板安装于水蒸气出口和水蒸气入口之间，所述反应器包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，此第一螺旋通道和第二螺旋通道并列卷绕并贴紧，所述第一螺旋通道中装载有流体，所述第二螺旋通道中填充反应介质，所述第一螺旋通道的入口端与入口管的一端连接，此入口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述第一螺旋通道的出口端与出口管的一端连接，此出口管的另一端穿出第二壳体的侧壁，所述水蒸气入口和水蒸气出口之间通过第二螺旋通道连通。2.根据权利要求1所述的螺旋板式热化学高温储释能反应装置，其特征在于：所述第一螺旋通道包括第一卷绕层和呈半圆柱状的第一芯层，所述第一卷绕层的内端和第一芯层连接，所述第二螺旋通道包括第二卷绕层和呈半圆柱状的第二芯层，所述第二卷绕层的内端和第二芯层连接；所述第一芯层的矩形侧壁与第二芯层的矩形侧壁贴紧，所述第一卷绕层和第二卷绕层并列卷绕贴紧；所述入口管的一端与第一卷绕层的外端连接，所述出口管的一端与第一芯层的顶端连接。3.根据权利要求2所述的螺旋板式热化学高温储释能反应装置，其特征在于：所述第二卷绕层和第二芯层的内腔中均设有不锈钢制成的蜂窝结构。4.根据权利要求2所述的螺旋板式热化学高温储释能反应装置，其特征在于：所述第一卷绕层的内腔中设有均匀分布的定距柱。5.根据权利要求1所述的螺旋板式热化学高温储释能反应装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙新峰，周思全，徐艳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44