熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺

技术领域

本发明属于氨分解制氢技术领域，具体涉及熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺。

背景技术

在工业革命开始以来，由于传统化石能源的开发和利用已经发展到了非常成熟的阶段，大规模的开采和利用不仅造成了资源的开采缺乏，还造成了环境的污染破坏。近些年来，对氢气的研发一直在进行中，世界各国对氢能的研究都给予了一定程度上的重视。氢在自然界中的形式大部分都是以氢原子组成的，氢气都极少存在，因此对氢气的开发利用都只能先从制氢开始，人为生产出氢气。

目前存在的制氢工艺基本上都是利用电解水制氢，比较新颖的是利用风能发电或者是利用太阳能发电来电解水制氢。这个主要是由于风光发电行业存在的“弃风弃电”现象，通过电解水制氢就可以较好地解决这一问题，但是利用电解水制氢还需要电解质等特殊材料，同时也收到风电和光热间歇性的问题，制氢效果并不能达到最好，而氨分解制氢技术，在理论上就可以实现24小时制氢的效果，通过熔盐塔式技术，利用熔盐将太阳能储存起来，并放在热盐罐中，同时热盐罐也是采用保温技术，将热盐罐中的熔盐温度保持在一个较稳定的状态，不会存在较高的能量损失。白天熔盐吸收热量并进行工作，同时还有备用的熔盐流进热盐罐中，等到夜间再进行放热。

利用可逆热化学反应2NH

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统，包括太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统、氨反应发生系统和熔盐储存系统；所述太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统和氨反应发生系统依次通过热盐管道连接，氨反应发生系统、熔盐储存系统和太阳能吸热系统通过冷盐管道连接。

进一步地，所述的熔盐再加热系统包括过热器和再热器，热盐管道分成两管路分别与过热器和再热器的进口连接，过热器和再热器的出口汇成一管路后与氨反应发生系统连接。

进一步地，所述的氨反应发生系统包括氨分解反应器、氨储存罐、氢气储存罐和氮气储存罐，过热器和再热器的出口汇成一管路后与氨分解反应器的内部通道的入口连接，氨分解反应器的外部通道通过气体管道分别与氨储存罐、氢气储存罐和氮气储存罐连接，氨分解反应器的内部通道的出口通过冷盐管道与熔盐储存系统连接。

进一步地，所述的熔盐储存系统包括冷盐罐和冷盐泵，氨分解反应器的内部通道的出口通过冷盐管道与冷盐罐连接，冷盐罐与冷盐泵连接，冷盐泵通过冷盐管道与太阳能吸热系统连接。

进一步地，所述的太阳能吸热系统包括定日镜场、吸热管和吸热塔，定日镜场吸收太阳能给吸热管，吸热管设于吸热塔上，冷盐泵通过冷盐管道与吸热管连接，吸热管通过热盐管道与熔盐储热系统连接。

进一步地，所述熔盐储热系统包括热盐罐和热盐泵，吸热管通过热盐管道与热盐罐连接，热盐罐与热盐泵连接，热盐泵的出口分别与过热器和再热器的入口连接。

一种熔盐塔式太阳能氨分解制氢工艺，具体包括如下步骤：

1）定日镜场将太阳光反射到吸热管中，吸热管中的熔盐吸热，受热完成后的热熔盐从吸热管沿热盐管道流进热盐罐中进行储存保温；

2）通过热盐泵把热熔盐从热盐罐中抽取出来，熔盐通过热盐管道分别进入到过热器以及再热器中，对熔盐进行再次加热，进一步提升熔盐的温度；

3）从过热器以及再热器中流出来的高温熔盐经过热盐管道进入到氨分解反应器的内部通道中，为氨分解制氢过程提供温度条件；

4）氨气从氨储存罐中流进氨分解反应器的外部通道内进行分解，得到H

进一步地，所述的热盐罐中的热熔盐的温度为540~560℃，从过热器以及再热器中流出来的高温熔盐的温度为600℃以上。

进一步地，氨气从氨储存罐中流进氨分解反应器的外部通道内进行分解，得到H

进一步地，冷盐罐（12）中的熔盐的温度为220~240℃。

本系统应用的主要是二元熔盐，由质量分数分别为 60%、40% 的 NaNO

本发明的有益成果是：

1、一种基于太阳能储热式的熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统，由于太阳能具有间歇性，储热系统可以维持系统进行24小时稳定运行，有利于太阳能的高效利用。

2、氨基系统原料丰富廉价、可以全天候连续供能，储能密度高、可逆反应易控制且无副反应、技术成熟、应用可靠、储存与分离简单。

3、基于太阳能储热式的熔盐塔式氨分解制氢系统，借助熔盐的反复利用，可以大大减少运行过程中的材料损耗效率，使得经济成本比现有的电解水制氢低，同时具有更高效，对环境更环保的优点。

附图说明

图1为本发明的系统流程工艺图；

图中：1—定日镜场；2—吸热管；3—吸热塔；4—热盐管道；5—过热器；6—再热器；7—氨分解反应器；8—氨储存罐;9—气体管道；10—氢气储存罐；11—氮气储存罐；12—冷盐罐；13—冷盐泵；14—热盐罐；15—热盐泵；16—冷盐管道。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明进行进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统包括定日镜场1、吸热管2、吸热塔3、过热器5、再热器6、氨分解反应器7、氨储存罐8、氢气储存罐10、氮气储存罐11、冷盐罐12、冷盐泵13、热盐罐14和热盐泵15，定日镜场1吸收太阳光给吸热管2，吸热管2设置于吸热塔3上，吸热管2通过热盐管道4与热盐罐14连接，热盐罐14与热盐泵15连接，热盐泵15的出口的热盐管道4分成两管路分别与过热器5和再热器6的入口连接，过热器5与再热器6的出口汇合成一路与氨分解反应器7的内部管道的进口连接，氨储存罐8、氢气储存罐10和氮气储存罐11通过气体管道9与氨分解反应器7的外部管道连接，氨分解反应器7的内部管道的出口与冷盐罐12的入口通过冷盐管道16连接，冷盐罐12的出口与冷盐泵13连接，冷盐泵13通过冷盐管道16与吸热管2连接，完成循环回路的连接。

太阳光从空中照射下来，经过定日镜场1的反射，光线就会反射到吸热管2中，在吸热管2中的熔盐就会进行吸热工作，熔盐就会从220℃左右提升为550℃以上，受热完成后的热熔盐就会从吸热管2中流向热盐管道4，在热盐管道4中的熔盐就会流进热盐罐14中进行储存保温，熔盐温度就会保持在550℃左右，把热熔盐从热盐罐14中抽取出来，就是利用热盐泵15将熔盐从热盐罐14中取出，然后再借助热盐管道4把熔盐传输到熔盐再加热系统中，熔盐通过热盐管道4分别进入到过热器5以及再热器6中，两个加热器对熔盐进行再次加热，来进一步提升熔盐的温度，即从过热器5和再热器6中出来的熔盐经过耦合之后，温度会从550℃左右提升到600℃以上，更加符合氨分解制氢的条件，也会提高整个系统的反应速率和工作效率，从过热器5以及再热器6中流出来的高温熔盐经过热盐管道4进入到氨分解反应器7的内部通道中，为氨分解制氢过程提供温度条件，再接着，氨气从氨储存罐8中流进氨分解反应器7的外部通道内进行分解，就会按照2NH