一種中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，可用于低溫?zé)崃康钠肺惶嵘?br>【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺及能源利用過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益凸顯。加強中低溫?zé)崮埽貏e是最廣泛存在的太陽能，的利用是提高能源利用效率和節(jié)能減排的重要途徑和有效手段。熱泵是一種利用低品位熱源，實現(xiàn)將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩幢盟偷难h(huán)系統(tǒng)，可以提升余熱品位，輸出更容易被利用的高品位熱能。化學(xué)熱泵是利用一對可逆吸/放熱化學(xué)反應(yīng)，將低品位熱源的熱能以化學(xué)能的形式回收儲存起來，然后在較高溫度下釋放出來用于供熱、制冷、干燥及發(fā)電等，實現(xiàn)能量的品位提升和利用?；瘜W(xué)熱泵具有溫度適應(yīng)范圍寬、溫度提升能力高、具備能量儲存功能等優(yōu)點，特別適用于間歇性及不穩(wěn)定性低溫余熱資源深度利用，具有廣闊應(yīng)用前景。
[0003]Prevost 和 Bugarel (Internat1nal Seminar on Thermochemical EnergyStorage, Stockholml980, 95-111)提出了一種異丙醇/丙酮/氣氣-化學(xué)熱泵(isopropanol-acetone-hydrogen chemical heat pump, IAH-CHP)。在該系統(tǒng)中，異丙醇在吸熱反應(yīng)器中吸收約90°C的低溫余熱的熱量發(fā)生脫氫反應(yīng)生成丙酮和氫氣，反應(yīng)后進入精餾塔，塔底再沸器同樣吸收低溫余熱驅(qū)動精餾塔將反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的異丙醇進行分離，塔底產(chǎn)物異丙醇經(jīng)泵返回吸熱反應(yīng)器，塔頂產(chǎn)物丙酮和氫氣從冷凝器流出經(jīng)壓縮機壓縮和回?zé)崞魃郎睾筮M入放熱反應(yīng)器，放熱反應(yīng)器中丙酮與氫氣在180-220°C的高溫下發(fā)生反應(yīng)生成異丙醇，產(chǎn)物經(jīng)回?zé)崞骱蠓祷鼐s塔。在吸熱反應(yīng)器及精餾塔塔釜再沸器中輸入低溫余熱，而在放熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的高溫?zé)崃勘换厥绽谩?br>[0004]公知技術(shù)中最主要的技術(shù)缺陷是:在系統(tǒng)操作條件下，由回?zé)崞髁鞒龅臍錃夂捅獪囟绕?，需要在放熱反?yīng)器中利用反應(yīng)熱使自身加熱，使得輸出的高溫?zé)崃坎蛔?，系統(tǒng)熱效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，以改進公知技術(shù)中存在的缺陷。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，包括:
[0007]—存放液體異丙醇的再沸器，吸收低溫太陽能集熱器所收集的熱量并發(fā)生脫氫反應(yīng)生成氫氣和丙酮；
[0008]一精餾塔，置于再沸器的上方，對再沸器的反應(yīng)產(chǎn)物進行分離；
[0009]一塔頂冷凝器，冷凝并收集精餾塔頂?shù)漠a(chǎn)物，經(jīng)壓縮機至回?zé)崞鳎?br>[0010]回?zé)崞魍ㄟ^管道連接一中溫太陽能集熱器，由中溫太陽能集熱器將物料加熱至反應(yīng)溫度后進入放熱反應(yīng)器，放熱反應(yīng)器內(nèi)置的換熱管連接冷流體回收反應(yīng)熱；
[0011]放熱反應(yīng)器的出料口通過回?zé)崞鬟B接精餾塔。
[0012]所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，回?zé)崞髦林袦靥柲芗療崞髦g的管路設(shè)置為盤管，作為中溫太陽能集熱器的熱量接收器。
[0013]所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，調(diào)整低溫太陽能集熱器面板的大小以控制再沸器中的溫度為75-82°C。
[0014]所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，調(diào)整中溫太陽能集熱器面板的大小以控制放熱反應(yīng)器進口的溫度為180-220°C。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]a、本發(fā)明利用中溫太陽能輔助加熱回?zé)崞鞒隹诘谋蜌錃?，使之升溫至放熱溫度，增加了系統(tǒng)輸出的高溫?zé)崃?，提高系統(tǒng)熱效率10%以上；
[0017]b、本發(fā)明采用廣泛存在的中低溫太陽能，受地域和天氣限制較小，可適用于大部分地區(qū)；
[0018]C、本發(fā)明僅需在已有技術(shù)中的增加中低溫太陽能集熱器，無需增加額外動力，簡單易操作；
[0019]d、本發(fā)明輸出的熱能可直接用于供熱、制冷、干燥等，滿足不同熱用戶的需求。
[0020]e、本發(fā)明除可使用異丙醇/丙酮/氫氣外，也可使用叔丁醇/乙烯/水反應(yīng)體系。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的化學(xué)熱泵裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖中主要組件符號說明:
[0023]低溫太陽能集熱器1，再沸器2，精餾塔3，塔頂冷凝器4，壓縮機5，回?zé)崞?，中溫太陽能集熱器7，放熱反應(yīng)器8。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明提供的中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0025]液體異丙醇存放在再沸器2中，吸收低溫太陽能集熱器I收集的熱量后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過調(diào)整低溫太陽能集熱器I面板的大小以控制再沸器2中的溫度為75-82°C。反應(yīng)產(chǎn)物(丙酮及氫氣)及部分異丙醇蒸發(fā)至精餾塔3，在精餾塔3內(nèi)異丙醇和反應(yīng)產(chǎn)物(丙酮和氫氣)得到分離，在塔頂冷凝器4中得到較純的丙酮和氫氣，再經(jīng)壓縮機5提供動力后，再經(jīng)回?zé)崞?升溫，最后通過管道至中溫太陽能集熱器7將物料加熱至反應(yīng)溫度后進入放熱反應(yīng)器8，回?zé)崞?至中溫太陽能集熱器7之間的管路設(shè)置為盤管，并作為中溫太陽能集熱器7的熱量接收器，同時通過調(diào)整中溫太陽能集熱器7面板的大小以控制放熱反應(yīng)器8進口的溫度為180-220°C。
[0026]冷流體通過放熱反應(yīng)器8內(nèi)置的換熱管將反應(yīng)熱回收，從而實現(xiàn)熱量從低溫太陽能向中溫?zé)崮苻D(zhuǎn)移。放熱反應(yīng)器8達到平衡反應(yīng)轉(zhuǎn)化率并釋放反應(yīng)熱后，出口物料經(jīng)回?zé)崞?降溫后回到精餾塔3，異丙醇再次與丙酮氫氣分離，實現(xiàn)化學(xué)熱泵裝置的循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，包括: 一存放液體異丙醇的再沸器，吸收低溫太陽能集熱器所收集的熱量并發(fā)生脫氫反應(yīng)生成氫氣和丙酮； 一精餾塔，置于再沸器的上方，對再沸器的反應(yīng)產(chǎn)物進行分離； 一塔頂冷凝器，冷凝并收集精餾塔頂?shù)漠a(chǎn)物，經(jīng)壓縮機至回?zé)崞鳎? 回?zé)崞魍ㄟ^管道連接一中溫太陽能集熱器，由中溫太陽能集熱器將物料加熱至反應(yīng)溫度后進入放熱反應(yīng)器，放熱反應(yīng)器內(nèi)置的換熱管連接冷流體回收反應(yīng)熱； 放熱反應(yīng)器的出料口通過回?zé)崞鬟B接精餾塔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，回?zé)崞髦林袦靥柲芗療崞髦g的管路設(shè)置為盤管，作為中溫太陽能集熱器的熱量接收器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，調(diào)整低溫太陽能集熱器面板的大小以控制再沸器中的溫度為75-82°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)熱泵裝置，其中，調(diào)整中溫太陽能集熱器面板的大小以控制放熱反應(yīng)器進口的溫度為180-220°C。
【專利摘要】一種中低溫太陽能互補驅(qū)動的化學(xué)熱泵裝置，包括：一存放液體異丙醇的再沸器，吸收低溫太陽能集熱器所收集的熱量并發(fā)生脫氫反應(yīng)生成氫氣和丙酮；一精餾塔，置于再沸器的上方，對再沸器的反應(yīng)產(chǎn)物進行分離；一塔頂冷凝器，冷凝并收集精餾塔頂?shù)漠a(chǎn)物，經(jīng)壓縮機至回?zé)崞?；回?zé)崞魍ㄟ^管道連接一中溫太陽能集熱器，由中溫太陽能集熱器將物料加熱至反應(yīng)溫度后進入放熱反應(yīng)器，放熱反應(yīng)器內(nèi)置的換熱管連接冷流體回收反應(yīng)熱；放熱反應(yīng)器的出料口通過回?zé)崞鬟B接精餾塔。本發(fā)明利用中溫太陽能輔助加熱回?zé)崞鞒隹诘谋蜌錃?，使之升溫至放熱溫度，增加了系統(tǒng)輸出的高溫?zé)崃?，提高系統(tǒng)熱效率10%以上。
【IPC分類】F25B30/06
【公開號】CN105020938
【申請?zhí)枴緾N201410162921
【發(fā)明人】許閩, 淮秀蘭, 蔡軍, 李勛鋒, 辛芳, 段彥軍
【申請人】中國科學(xué)院工程熱物理研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月22日