CN104445061A

CN104445061A - 一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法

Info

Publication number: CN104445061A
Application number: CN201410634738.3A
Authority: CN
Inventors: 李黎; 郭志年
Original assignee: Ningxia Jiaxiang Automatic Control Technology Co Ltd
Current assignee: Ningxia Jiaxiang Automatic Control Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，包括面1、面2、面3、流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6、底面7、顶面8、吸收器腔体的窗门9组成，本发明的优势主要体现在：通过缩小各个流化床反应器的热偏差，减少各个反应器的流动阻力偏差，从而均衡各个反应器的物料与预热水流量。各个流化床的热偏差情况，通过监测反应器内流体温度的方式来获得。反应器温度的调控，通过控制电加热补热功率来实现。

Description

一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法。

背景技术

氢是重要工业原料，如生产合成柴油、甲酸、氨和甲醇等极具市场价值的化工原料，氢化有机物质作为收缩气体，用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法，产品的性质更易控制，同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。氢气与氧气化合时，放出大量的热，被利用来进行切割金属。利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能够发电。现在，氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源，用于汽车等的燃料。目前的制氢技术，还没有使用CO₂和H₂结合生产甲酸，柴油等有机原料、有机燃料的技术工艺，路线具有极高的市场价值。生成的甲酸、有机燃料，相当于CO₂对洁净燃料H₂起到了储存和输送作用。

发明内容:

本发明的目的在于针对上述技术难题，本发明的在于克服以上不足，提供一种使用CO₂和H₂结合生产甲酸，柴油等有机原料、有机燃料的技术工艺。而本发明是配套于一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：本发明涉及一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，包括面1、面2、面3、流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6、底面7、顶面8、吸收器腔体的窗门9组成，其特征在于所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法的面1、2、3中的Ⅱ区域布置电功率为20KW，2、3面Ⅰ区的电加热功率为20KW。所述的流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6的电加热总功率为150KW。所述的底面７上布置电加热功率为60KW。所述的顶面８面上布置电加热功率为40KW。所述吸收器腔体的窗门9上布置的电加热功率为10KW。

本发明的优势主要体现在：

通过缩小各个流化床反应器的热偏差，减少各个反应器的流动阻力偏差，从而均衡各个反应器的物料与预热水流量。各个流化床的热偏差情况，通过监测反应器内流体温度的方式来获得。反应器温度的调控，通过控制电加热补热功率来实现。

附图说明图1是一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法示意图：

1-面 2-面 3-面 4-流化床反应器的竖直平面 5-流化床反应器的竖直平面6-流化床反应器的竖直平面 7-底面 8-顶面 9-吸收器腔体的窗门。

具体实施方式说明实施例1：

下面结合图1讲述一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法的说明:

本发明涉及一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，包括面1、面2、面3、流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6、底面7、顶面8、吸收器腔体的窗门9组成，其特征在于所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法的面1、2、3中的Ⅱ区域布置电功率为20KW，2、3面Ⅰ区的电加热功率为20KW。所述的流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6的电加热总功率为150KW。所述的底面７上布置电加热功率为60KW。所述的顶面８面上布置电加热功率为40KW。所述吸收器腔体的窗门9上布置的电加热功率为10KW。

根据计算，当全部利用电加热进行工作时，所需电功率为210KW。反应器吸热量≈173.19 kW。聚光器功率：117.07~163.9kW（太阳辐照500-700W/m²），所以当有太阳的时候，需要补充的电加热功率为：46.97~93.8KW。根据初步估算：吸热器内腔体的总面积为9.8m²。为了增加加热裕量，在此面积内布置总功率为300KW的电加热炉。

如图1所示，将吸收器的内腔分为9个面。

4、5、6面为布置流化床反应器的竖直平面（参考吸收器的立体图），设计布置电加热总功率为150KW。

将4、5、6面分成3个部分，其中第一部分为流化床的浓相区、第二第三区为分离段。经过理想光路的计算，流化床直管段的1100mm高度能够被光线完全照射。但是为了简化吸收器腔体并考虑到实际光路的偏差，故将流化床延长至1.4m，但延长的300mm区域具有不被太阳光照射的风险。为此，延长的300mm区域需单独控制电加热功率，该区域命名为Ⅲ。

由于流化床的浓相段亦为预热水与常温物料的混合区，此区域将大量吸热，故需对此区域单独布置较大功率的电加热炉（区域Ⅰ）。

基于上述考虑，ⅠⅡⅢ区域布置的电加热功率分别为60KW、60KW、30KW。

对于底面7和顶面8，设计布置的总功率为100ＫＷ，考虑到反应器下部需较大加热功率的因素。故分别在７与８面上布置电加热功率为60KW与40KW，各自独立控制。

对于面1、2、3中的Ⅱ区域布置电功率为20KW，2、3面Ⅰ区的电加热功率为20KW，统一控制。

图中面9为吸收器腔体的窗门，在完全采用电加热的方式工作时，利用9封闭吸收器腔体。在面9上布置的电加热功率为10KW，独立控制。

图中黑点为吸收器内壁的温度测点，其与流化床反应器的温度测点一起，共同起到对吸收器内部温度监测的作用。

Claims

1.本发明涉及一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，包括面1、面2、面3、流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6、底面7、顶面8、吸收器腔体的窗门9组成，其特征在于所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法的面1、2、3中的Ⅱ区域布置电功率为20KW，2、3面Ⅰ区的电加热功率为20KW。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，其特征在于所述的流化床反应器的竖直平面4、流化床反应器的竖直平面5、流化床反应器的竖直平面6的电加热总功率为150KW。

3. 根据权利要求1所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，其特征在于所述的底面７上布置电加热功率为60KW。

4. 根据权利要求1所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，其特征在于所述的顶面８面上布置电加热功率为40KW。

5. 根据权利要求1所述的一种太阳能制氢系统的吸热器内电加热的布置方法，其特征在于所述吸收器腔体的窗门9上布置的电加热功率为10KW。