【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高通量太阳能热化学储能，具体涉及一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器及系统。
技术介绍
1、随着传统化石燃料的减少以及全球气筒日趋极端化，传统能源转向清洁能源的规模化高效利用变得尤为重要。可再生能源的发展正处于大有可为的战略机遇期，在“碳达峰”、“碳中和”的目标任务下，需不断推动能源结构加速向低碳、零碳方向转变。太阳能因储量丰富、分布广泛且能够长远发展利用，在众多清洁能源中脱颖而出。聚光太阳能热发电(csp)可克服太阳能在时间、空间上的分散性及强度上的不稳定性，实现大规模、可持续的电力供应。太阳能热化学储能技术具有能量密度高、效率高、操作温度高等特点，更适合于第三代聚光太阳能热发电高温高效特点，同时能够实现太阳能辐射热量的长周期储存。
2、以氧化钙为基础的储能体系ca(oh)2/cao/h2o和caco3/cao/co2体系用于热化学储能领域具有明显的优势，如储能密度高、材料分布广泛、环境污染小、价格低廉等，因此钙基热化学储能系统被认为是最具应用潜力的系统之一。其中，ca(oh)2存在反应颗粒易烧结、机械性能差等缺点，且较低的储热温度也限制了其在下一代光热发电储热系统中的应用。相比之下，caco3的储热温度与光热发电匹配性更好，且储热密度均高于ca(oh)2。钙循环热化学储能的基本原理是采用钙基热载体(以cao为主)与co2的化学链循环可逆反应进行循环的储热与放热过程，反应方程式如下：
3、
4、通过在反应器中进行caco3的分解反应这一吸热过程把热量储存于cao，分解热
5、然而，目前现有的热化学储能反应器的设计尚存在载能颗粒流动效果较差、颗粒流量及颗粒与太阳能流接触时间不易控制、颗粒完全分解时间与颗粒停留时间不匹配，石英玻璃表面沾灰透过率较低、粘附性较强易引起反应器“炸屏”等问题，会严重影响太阳能光热转换效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器及系统，以克服现有技术存在的缺陷，本专利技术能够提高颗粒流动效果、实现颗粒分解和停留时间的匹配和控制，降低储能过程中的操作和维护成本。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，包括螺旋进料装置、反应器本体以及电机传动装置；
4、所述反应器本体包括反应腔体，所述反应腔体的顶部设置有盖板，所述盖板中心设置有进气口，盖板表面一侧开设有反应器进料口并固定有螺旋进料装置，另一侧设置有石英玻璃窗口且下表面安装有可调节挡板，所述可调节挡板包括固定板和移动板，所述移动板通过固定板与盖板下表面连接，所述移动板的活动端一侧粘贴有相邻分布的若干刮片；
5、所述反应腔体的底部设置开设有v型凹槽的v型卸料凹槽底座，反应腔体的内部设置有转盘，所述转盘通过转轴固定在v型卸料凹槽底座上，转轴的另一端连接至电机传动装置，转盘下表面边缘固定有v型刮板，所述v型凹槽的底部正交连接有出料管；
6、所述反应腔体的侧面靠近盖板处开设有出气口。
7、进一步地，所述螺旋进料装置包括设置在所述盖板表面的水平导料管和设置在所述反应腔体内部的u型导料管，所述水平导料管内设置有螺旋杆，所述水平导料管两端壁面分别与进料仓底部和反应器进料口正交连接，所述u型导料管上端与反应器进料口相连，下端延伸至转盘中心正上方。
8、进一步地，所述石英玻璃窗口的直径小于所述转盘的半径。
9、进一步地，所述反应腔体沿壁面环向均匀开设有多个环向进气口，所述环向进气口的位置高于所述转盘上表面。
10、进一步地，所述刮片的总宽度大于所述转盘的半径，所述刮片与所述移动板之间存在夹角。
11、进一步地，所述刮片底端与所述转盘上表面存在间隙。
12、进一步地，所述v型刮板与所述v型凹槽间隙配合，所述反应腔体的内径与所述v型凹槽的外径相匹配。
13、进一步地，所述v型卸料凹槽底座的中心开设有阶梯孔，所述转轴穿过阶梯孔与所述转盘花键连接。
14、一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器系统，包括所述的基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，与所述反应器进料口连接的进料仓，与所述进气口连接的进气罐，与所述出气口连接的储气罐，与所述反应腔体连接的温度测量装置以及与所述出料管连接的储料罐。
15、进一步地，所述出料管与储料罐采用金属软管连接，所述储料罐和进料仓分别开设有喘气口，储料罐的喘气口与进料仓的喘气口连接。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
17、本专利技术设计了一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，碳酸钙颗粒从螺旋进料装置中通过反应器进料口进入到反应腔体内部，在转盘表面进行堆积，在转盘的转动和刮片的导向综合作用下，颗粒以螺旋线运动方式逐渐向转盘边缘移动，多次吸收来自石英玻璃窗口的太阳光后，发生煅烧反应，生成cao和co2。氮气则通过盖板中心的进气口进入反应腔体内部，将碳酸钙煅烧产生的co2从出气口携带出去并储存，实现太阳能的转化和储存。本专利技术中设计通过螺旋进料装置将碳酸钙颗粒输送进入内部，同时通过v型刮板，将v型凹槽中的颗粒及时刮出，实现颗粒连续进出；此外，本专利技术通过调节移动板与盖板的角度、刮片与移动板的夹角以及刮片的间距可以改变颗粒运动效果，实现不同厚度颗粒层在转盘上的堆积，强化颗粒运动效果。相较于现有技术，本专利技术实现了石英玻璃窗口无颗粒沉积，保证石英玻璃窗口表面清洁程度，降低使用过程中太阳能辐射能量损失和维护成本。能够实现反应器连续工作，有效改善颗粒在转盘上分布不均匀情况，得到较好的颗粒流动效果；并通过调节电机传动装置的转速，控制颗粒在反应器内部的停留时间，实现颗粒停留时间与颗粒完全分解时间的灵活匹配，从而提高太阳能的高效率转化和存储。
18、进一步地，石英玻璃窗口的直径小于所述转盘的半径，垂直投影在转盘表面，石英玻璃窗口用于入射太阳辐射，太阳辐射经石英玻璃窗口进入到反应腔体中，照射在转盘表面，被颗粒捕获吸收，从而发生颗粒分解，实现能量储存。
19、进一步地，刮片的总宽度大于所述转盘的半径，转盘中心位置设置第一块刮片，最后一块刮片超出转盘表面，确保转盘中心颗粒能够随转盘转动从中心向外围移动，最终掉落到v型凹槽中；
20、刮片与所述移动板之间存在夹角，通过改变夹角和各刮片之间的间距可以改变颗粒运动规律。
21、进一步地，刮片底端与所述转盘上表面存在间隙，形成一定厚度的颗粒阻热层，避免太阳光聚焦点直射转盘表面，高温造成转盘表面变形。
22、本专利技术还提供了一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器系统，包括基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，包括螺旋进料装置(5)、反应器本体以及电机传动装置(8)；
2.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述螺旋进料装置(5)包括设置在所述盖板(27)表面的水平导料管(20)和设置在所述反应腔体(13)内部的U型导料管(23)，所述水平导料管(20)内设置有螺旋杆(22)，所述水平导料管(20)两端壁面分别与进料仓底部(21)和反应器进料口(19)正交连接，所述U型导料管(23)上端与反应器进料口(19)相连，下端延伸至转盘(24)中心正上方。
3.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述石英玻璃窗口(3)的直径小于所述转盘(24)的半径。
4.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述反应腔体(13)沿壁面环向均匀开设有多个环向进气口(14)，所述环向进气口(14)的位置高于所述转盘(24)上表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗
6.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述刮片(28)底端与所述转盘(24)上表面存在间隙。
7.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述V型刮板(25)与所述V型凹槽间隙配合，所述反应腔体(13)的内径与所述V型凹槽的外径相匹配。
8.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述V型卸料凹槽底座(12)的中心开设有阶梯孔，所述转轴(26)穿过阶梯孔与所述转盘(24)花键连接。
9.一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，与所述反应器进料口连接的进料仓(4)，与所述进气口(18)连接的进气罐(1)，与所述出气口(16)连接的储气罐(6)，与所述反应腔体(13)连接的温度测量装置(7)以及与所述出料管(11)连接的储料罐(10)。
10.根据权利要求9所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器系统，其特征在于，所述出料管(11)与储料罐(10)采用金属软管(9)连接，所述储料罐(10)和进料仓(4)分别开设有喘气口，储料罐(10)的喘气口与进料仓(4)的喘气口连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，包括螺旋进料装置(5)、反应器本体以及电机传动装置(8)；
2.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述螺旋进料装置(5)包括设置在所述盖板(27)表面的水平导料管(20)和设置在所述反应腔体(13)内部的u型导料管(23)，所述水平导料管(20)内设置有螺旋杆(22)，所述水平导料管(20)两端壁面分别与进料仓底部(21)和反应器进料口(19)正交连接，所述u型导料管(23)上端与反应器进料口(19)相连，下端延伸至转盘(24)中心正上方。
3.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述石英玻璃窗口(3)的直径小于所述转盘(24)的半径。
4.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述反应腔体(13)沿壁面环向均匀开设有多个环向进气口(14)，所述环向进气口(14)的位置高于所述转盘(24)上表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于钙基循环的太阳能颗粒旋转移动床反应器，其特征在于，所述刮片(28)的总宽度大于所述转盘(24)的半径，所述刮片(28)与所述移动板(15)之间存在夹角。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：方嘉宾，刘芸波，刘辉，魏进家，刘汉卿，张慧新，冯得晶，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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