專(zhuān)利名稱(chēng)：氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種能源技術(shù)領(lǐng)域的方法和裝置，具體地說(shuō)，是一種氣固化學(xué) 反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法及裝置。
背景技術(shù)：
自從石油危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，能源問(wèn)題越來(lái)越受到世界的關(guān)注。由于能源的供給和 利用在數(shù)量、時(shí)間、空間上并不總是一致的，因此如何將富余的能源儲(chǔ)存起來(lái)并在 恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間、地點(diǎn)重新釋放利用成為能源的研究問(wèn)題之一。舉例來(lái)說(shuō)，在發(fā)電廠(chǎng)、 化工廠(chǎng)等大型工廠(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，包括廢氣和廢水；鍋爐、引擎等裝置也會(huì) 產(chǎn)生廢熱。如果將這些廢熱加以?xún)?chǔ)存，然后在合適的時(shí)間、地點(diǎn)輸出，將大大提高 能量的利用效率。目前所采用的儲(chǔ)熱方法主要是顯熱儲(chǔ)熱和相變儲(chǔ)熱。這兩種方法 的實(shí)施是十分簡(jiǎn)單的，但是其儲(chǔ)熱密度，即單位體積或單位質(zhì)量材料上可儲(chǔ)存的熱 量還不夠高。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN1529095，
公開(kāi)日為 2004.09.15，專(zhuān)利名稱(chēng)為吸附式儲(chǔ)熱電取暖方法及其裝置，該專(zhuān)利采用吸附劑和 吸附質(zhì)的吸附過(guò)程的吸附熱進(jìn)行吸附儲(chǔ)熱，利用電網(wǎng)的峰谷差價(jià)，在夜晚利用低谷 時(shí)期電加熱使吸附劑解吸吸附質(zhì)，并將電能以熱能的形式存儲(chǔ)下來(lái)，在白天打開(kāi)閥 門(mén)，使吸附質(zhì)以液態(tài)形式噴灑到吸附床上，利用吸附過(guò)程將晚上所蓄的能量釋放到 房間中，實(shí)現(xiàn)晚上蓄熱、白天供暖的工作過(guò)程。此裝置將儲(chǔ)存能量的種類(lèi)局限在電 能上，而且只能將反應(yīng)熱直接放給環(huán)境，其使用對(duì)象受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法及 裝置，使其高效的將工廠(chǎng)等產(chǎn)生的廢熱熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，并在合適的時(shí)間、地點(diǎn)再利 用。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法，包 括如下具體步驟
第一步,儲(chǔ)熱利用廢熱對(duì)可逆氣固化學(xué)反應(yīng)的固體材料加熱，使其分解為反應(yīng) 固體和反應(yīng)氣體，將反應(yīng)氣體冷凝；
所述固體材料，為鹵化物(如CaCl2、 MnCl2、 SrCl2等)和氨組合物、氧化物(如 Ca0、 Mg0等)和水組合物、氧化物(如CaO、 Ba0等)和二氧化碳組合物。
第二步,熱量?jī)?chǔ)存將分解出的反應(yīng)固體、反應(yīng)氣體分別儲(chǔ)存，使兩者隔離即實(shí) 現(xiàn)熱量的儲(chǔ)存；
第三步,熱量再利用需要利用熱量時(shí)，將凝結(jié)后的反應(yīng)氣體蒸發(fā)并與反應(yīng)固體 接觸產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)，利用換熱流體將放出的熱量收集利用。
本發(fā)明氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，包括換熱流體流動(dòng)通道、氣體擴(kuò)散通 道、進(jìn)口管、出口管、金屬容器、反應(yīng)材料、保溫材料、連接管道、連接閥門(mén)、冷 凝蒸發(fā)器、外箱體，連接關(guān)系為氣體擴(kuò)散通道通過(guò)連接管道與冷凝蒸發(fā)器相連， 連接管道上設(shè)有連接閥門(mén)，金屬容器外壁面設(shè)置保溫材料，反應(yīng)材料置于金屬容器 內(nèi)，氣體擴(kuò)散通道置于反應(yīng)材料中，換熱流體流動(dòng)通道設(shè)置在金屬容器的夾層空間， 進(jìn)口管、出口管設(shè)置在外箱體側(cè)壁上，換熱流體流動(dòng)通道一端與進(jìn)口管相通，換熱 流體流動(dòng)通道的另一端與出口管相通，其他部件均置于外箱體內(nèi)部。
所述換熱流體流動(dòng)通道、氣體擴(kuò)散通道、進(jìn)口管、出口管、套筒形金屬容器、 圓柱形反應(yīng)材料、保溫材料組成本裝置的反應(yīng)器。
所述金屬容器，為套筒形狀。
所述的金屬容器一端留有與連接管道連接的接口，側(cè)面留有與進(jìn)口管、出口管 連接的接口。
所述反應(yīng)材料中設(shè)有通孔，氣體擴(kuò)散通道置于反應(yīng)材料的通孔中。 所述的反應(yīng)材料，采用可發(fā)生可逆氣固化學(xué)反應(yīng)的材料。 所述保溫材料，采用橡塑海綿、玻璃棉等材料。
本發(fā)明工作時(shí)，將高溫廢氣或廢水以較低的流速通過(guò)換熱流體流動(dòng)通道，打開(kāi) 連接閥門(mén)，儲(chǔ)熱階段開(kāi)始。反應(yīng)材料分解為反應(yīng)固體和反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過(guò)氣
體擴(kuò)散通道、連接管道流至冷凝蒸發(fā)器，冷凝蒸發(fā)器中的高溫氣體與環(huán)境(或根據(jù) 需要給定熱源)換熱，凝結(jié)成液體，反應(yīng)消耗大量熱量，因此廢熱被吸收儲(chǔ)存起來(lái)， 反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉連接閥門(mén)，此時(shí)的反應(yīng)分解出的反應(yīng)固體、反應(yīng)氣體被隔離開(kāi)來(lái)， 熱量處于儲(chǔ)存階段。當(dāng)需要利用所儲(chǔ)存的熱量時(shí)，換熱流體(根據(jù)蒸發(fā)壓力選擇合 適的溫度)由進(jìn)口管流進(jìn)換熱流體流動(dòng)通道，冷凝蒸發(fā)器由環(huán)境(或根據(jù)需要給定 熱源)吸熱，凝結(jié)的液體吸熱蒸發(fā)為氣體，打開(kāi)連接閥門(mén)，蒸發(fā)的氣體經(jīng)連接管道 流至反應(yīng)器，經(jīng)氣體擴(kuò)散通道與反應(yīng)材料結(jié)合，發(fā)生放熱反應(yīng)。此時(shí)，換熱流體流 動(dòng)通道中的換熱流體吸收放熱反應(yīng)放出的熱量，溫度得到升高，由出口管流出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將廢熱以較高的儲(chǔ)熱密度(根據(jù) 反應(yīng)材料的種類(lèi)而定)儲(chǔ)存起來(lái)，提高了熱量的再利用效率約60%_80%，本發(fā)明無(wú) 污染、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


圖l是本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明所述裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍 不限于下述的實(shí)施例。
本實(shí)施例氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法，包括如下具體步驟
第一步，儲(chǔ)熱利用工廠(chǎng)處產(chǎn)生的廢水(溫度在90'C-IO(TC)對(duì)固體材料(成分
為CaCl2.8NH3和膨脹石墨)加熱，使其分解為反應(yīng)固體(成分為CaCl2.2NH3和膨脹 石墨)和氨氣，將氨氣冷凝；
第二步,熱量?jī)?chǔ)存將分解出的反應(yīng)固體、氨氣分別儲(chǔ)存，使兩者隔離即實(shí)現(xiàn)熱 量的儲(chǔ)存；
第三步，熱量再利用需要利用熱量時(shí)，將凝結(jié)后的氨氣蒸發(fā)并與反應(yīng)固體接觸 產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)，利用水將放出的熱量收集利用。
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，包括連接閥門(mén)2、
連接管道3、冷凝蒸發(fā)器4、外箱體5、換熱流體流動(dòng)通道6、氣體擴(kuò)散通道7、進(jìn)口管 8、出口管9、金屬容器IO、反應(yīng)材料ll、保溫材料12，連接關(guān)系為氣體擴(kuò)散通道7 通過(guò)連接管道3與冷凝蒸發(fā)器4相連，連接管道3上設(shè)有連接閥門(mén)2，金屬容器10外壁 面設(shè)置保溫材料12，反應(yīng)材料11置于金屬容器10內(nèi)，反應(yīng)材料ll中設(shè)有通孔，氣體 擴(kuò)散通道7置于反應(yīng)材料11的通空中，換熱流體流動(dòng)通道6設(shè)置在金屬容器10的夾層 空間，進(jìn)口管8、出口管9設(shè)置在外箱體5側(cè)壁上，換熱流體流動(dòng)通道6—端與進(jìn)口管8 相通，換熱流體流動(dòng)通道6的另一端與出口管9相通，其他部件均置于外箱體5內(nèi)部。
所述換熱流體流動(dòng)通道6、氣體擴(kuò)散通道7、進(jìn)口管8、出口管9、金屬容器10、 反應(yīng)材料11、保溫材料12組成本裝置的反應(yīng)器1。
所述金屬容器IO,為套筒形狀。
所述金屬容器10—端留有與連接管道3連接的接口，側(cè)面留有與進(jìn)口管8、出 口管9連接的接口。
所述反應(yīng)材料11中設(shè)有通孔，氣體擴(kuò)散通道7置于反應(yīng)材料11的通孔中。 所述的反應(yīng)材料11，采用CaCl2和膨脹石墨混合壓制而成的材料。 所述保溫材料12，采用橡塑海綿、玻璃棉等材料。
所述整個(gè)裝置的尺寸由所要儲(chǔ)存的熱量的多少和反應(yīng)材料11的儲(chǔ)熱密度決定。 本實(shí)施例工作時(shí)，將工廠(chǎng)處產(chǎn)生的廢水(溫度在9(TC-10(TC)以較低的流速流 經(jīng)換熱流體流動(dòng)通道6，打開(kāi)連接閥門(mén)2，儲(chǔ)熱階段開(kāi)始。氨氣從反應(yīng)材料ll中分 離出來(lái)(在準(zhǔn)備工作中應(yīng)將冷凝蒸發(fā)器4中的氨氣蒸發(fā)與反應(yīng)材料11反應(yīng)，與其中 的CaCl2反應(yīng)合成為CaCl2.8NH3)，氨氣通過(guò)氣體擴(kuò)散通道7、連接管道3流至冷 凝蒸發(fā)器4。冷凝蒸發(fā)器4中的高溫氨氣與環(huán)境換熱，凝結(jié)成液氨，反應(yīng)消耗大量 熱量，因此廢熱被吸收儲(chǔ)存起來(lái)。反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉連接閥門(mén)2，此時(shí)的反應(yīng)分解出 的固體、、氣體被隔離開(kāi)來(lái)，熱量處于儲(chǔ)存階段。當(dāng)需要利用所儲(chǔ)存的熱量時(shí)，常溫 下的水由進(jìn)口管8流進(jìn)換熱流體流動(dòng)通道6，冷凝蒸發(fā)器4由環(huán)境吸熱，液氨蒸發(fā) 為氨氣，打開(kāi)連接閥門(mén)2，氨氣經(jīng)連接管道3流至反應(yīng)器1，經(jīng)氣體擴(kuò)散通道7與反 應(yīng)材料11結(jié)合，發(fā)生放熱反應(yīng)。此時(shí)，換熱流體流動(dòng)通道6中的水吸收放熱反應(yīng)放 出的熱量，溫度得到升高，由出口管9流出。
本實(shí)施例將廢水以較高的儲(chǔ)熱密度(約500kJ/kg-700kJ/kg)儲(chǔ)存起來(lái)，提高 了熱量的再利用效率約60%-80%，本發(fā)明無(wú)污染、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，儲(chǔ)熱利用廢熱對(duì)可逆氣固化學(xué)反應(yīng)的固體材料加熱，使其分解為反應(yīng)固體和反應(yīng)氣體，并將反應(yīng)氣體冷凝；第二步，熱量?jī)?chǔ)存將分解出的反應(yīng)固體、反應(yīng)氣體分別儲(chǔ)存，使兩者隔離即實(shí)現(xiàn)熱量的儲(chǔ)存；第三步，熱量再利用需要利用熱量時(shí)，將凝結(jié)后的反應(yīng)氣體蒸發(fā)并與反應(yīng)固體接觸產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)，利用換熱流體將放出的熱量收集利用。
2. —種氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征在于，包括換熱流體流動(dòng)通道、 氣體擴(kuò)散通道、進(jìn)口管、出口管、金屬容器、反應(yīng)材料、保溫材料、連接管道、連 接閥門(mén)、冷凝蒸發(fā)器、外箱體，氣體擴(kuò)散通道通過(guò)連接管道與冷凝蒸發(fā)器相連，連 接管道上設(shè)有連接閥門(mén)，金屬容器外壁面設(shè)置保溫材料，反應(yīng)材料置于金屬容器內(nèi)， 氣體擴(kuò)散通道置于反應(yīng)材料中，換熱流體流動(dòng)通道設(shè)置在金屬容器的夾層空間，進(jìn) 口管、出口管設(shè)置在外箱體側(cè)壁上，換熱流體流動(dòng)通道一端與進(jìn)口管相通，換熱流 體流動(dòng)通道的另一端與出口管相通，換熱流體流動(dòng)通道、氣體擴(kuò)散通道、進(jìn)口管、 出口管、金屬容器、反應(yīng)材料、保溫材料、連接管道、連接閥門(mén)、冷凝蒸發(fā)器均置 于外箱體內(nèi)部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征是，所述的金 屬容器一端留有與連接管道連接的接口，側(cè)面留有與進(jìn)口管、出口管連接的接口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征是，所述金 屬容器，為套筒形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征是，所述的反 應(yīng)材料，采用CaCl2和膨脹石墨混合壓制而成的材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征是，所述反應(yīng) 材料中設(shè)有通孔，氣體擴(kuò)散通道置于反應(yīng)材料的通孔中。
7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的裝置，其特征是，所述保溫 材料，采用橡塑海綿、玻璃棉材料。
全文摘要
一種能源領(lǐng)域的氣固化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用的方法和裝置，該方法包括儲(chǔ)熱階段、熱量?jī)?chǔ)存階段、熱量再利用階段，該裝置包括換熱流體流動(dòng)通道、氣體擴(kuò)散通道、進(jìn)口管、出口管、金屬容器、反應(yīng)材料、保溫材料、連接管道、連接閥門(mén)、冷凝蒸發(fā)器、外箱體，氣體擴(kuò)散通道通過(guò)連接管道與冷凝蒸發(fā)器相連，連接管道上設(shè)有連接閥門(mén)，金屬容器外壁面設(shè)置保溫材料，反應(yīng)材料置于金屬容器內(nèi)，反應(yīng)材料設(shè)有通孔，氣體擴(kuò)散通道置于通空中，換熱流體流動(dòng)通道設(shè)置在金屬容器的夾層空間，換熱流體流動(dòng)通道一端與進(jìn)口管相通，換熱流體流動(dòng)通道的另一端與出口管相通。本發(fā)明提高了能量的利用效率，且無(wú)污染、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)F24J1/00GK101187502SQ20071004562
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者鵬 張, 王如竹, 馬志偉 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)