[发明专利]基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器及蓄热方法

说明书

本发明公开一种基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器，包括壳体和芯体。芯体包括蓄热部分和放热部分，由分隔板分开。蓄热换热器内设置有反应通道和流体通道。所述蓄热部分包括反应通道和热流体通道，所述放热部分包括合成反应通道和冷流体通道。所述反应通道外均设置翅片。本发明工质可以为氨基甲酸铵及二氧化碳和氨气，氨基甲酸铵反应在120℃以下发生，可连续有效回收不稳定的低品位余热。利用旋转式换热器和氨基甲酸铵可逆反应，实现连续蓄热和放热循环，且蓄热密度得到显著提升。反应平衡压力低于常见蓄热反应的平衡压力，装置安全经济。

技术领域

本发明涉及余热蓄热换热领域，具体涉及一种基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器及蓄热方法。

背景技术

目前存在的蓄热装置主要针对高温工业余热。工业低温余热来源广泛，但是难以回收。其次，低品位余热具有不稳定、不连续且难以利用的特点。现有蓄热技术难以有效解决以上问题。

现阶段利用显热蓄热简单经济，但是蓄热密度低，所需的设备体积大；利用相变潜热蓄热度比显热蓄热高，且蓄热过程中等温，但是蓄热材料普遍存在热导率低、过冷度和相分离等问题。

虽然热化学蓄热通过可逆化学反应的进行储存释放能量，理论上储能密度可以明显提高，但是，目前可用于回收低品位余热的化学反应主要涉及气固反应，但是气固反应需要设置多个反应床交替运行，存在设备复杂、冷热抵消增加能耗等问题。

因此可连续运行的、用于低品位余热回收的热化学蓄热装置可以提高能源利用率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是解决低品位余热具有不稳定不连续且难以利用的问题，提供余热回收稳定，提高蓄热能力的可连续运行的一种基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器。

技术方案：本发明所述的基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器呈轮状，包括壳体和芯体；所述壳体内腔包括蓄热部分和放热部分；

所述蓄热部分内通有热流体；所述放热部分内通有冷流体；

所述芯轴可以沿所述芯轴的轴线自转，所述芯轴包括内设有反应通道；所述反应通道内密封有分解/合成反应过程中具备显著热效应的化学蓄热材料；

当所述芯轴沿所述轴线自转时，所述反应通道在所述蓄热部分发生分解反应，吸收热流体的热量；

所述反应通道在所述放热部分发生合成反应，放出热量。

进一步的，所述反应通道周围环布有流体通道；所述流体通道两端开口，所述流体通道开口方向与所述壳体内流体流动方向相同。

进一步的，所述流体通道与所述反应通道外均匀布置适量可增加所述通道与流体接触面积的外翅片。

进一步的，所述芯轴轴线处设有轴承，所述轴承可在驱动机构作用下，带动所述芯轴转动。

进一步的，所述反应通道内封装氨基甲酸铵固体或氨基甲酸铵溶液；所述氨基甲酸铵溶液可使用的溶剂载体为有机醇，包括但不限于乙二醇或丙二醇中的一种或两种的混合物。

进一步的，所述蓄热部分和放热部分通过分隔板将冷热流体分隔。

进一步的，所述蓄热部分和放热部分沿所述芯轴的轴线呈中心对称分布。

进一步的，所述蓄热部分和所述放热部分沿所述芯轴的轴线，绕所述壳体圆周方向交替分布。

本发明还公开了一种可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器的蓄热方法，包括：芯轴沿所述芯轴的轴线自转，在所述蓄热部分内的热流体作用下，反应通道内温度升高，所述反应通道内化学蓄热材料分解反应吸收热流体的热量，直至通道内反应充分，储存的热量以生成物的形式存在；