一种钠源在线转化为高温热能的装置的制作方法

本技术涉及一种能源生成装置，尤其是一种钠源在线转化为高温热能的装置。

背景技术：

1、能源是人类社会、经济和科技发展的物质基础，构建高效低碳的可再生能源体系，是解决全球能源枯竭和环境污染双重危机的根本途径，故水电、风电、光伏发电以及氢能等环保性能源飞速发展。然而，在加快清洁能源开发利用的同时，水电、风电及光伏发电却出现贮存难、送出难、消纳难等问题。

2、钠来源广泛，地球上储量丰富，在地壳中的储备占比高达2.64 %。钠生产工艺成熟，工业上通过电解 nacl 或naoh的方法来制备钠，通过调节电解条件等参数控制金属钠的生产速率；钠的贮运技术非常成熟，成本相当于高压氢气的1/3。特别是钠与水反应可产生氢气及氢氧化钠（工业基础碱），若以钠为原料贮能，并转换为氢能、电能或热能，则可以解决能源贮存和传输等难题，或将破解可再生能源大规模开发利用的瓶颈问题，从而替代传统的石化能源，改变世界能源结构。

3、中国专利申请号为202311443501.2的发明专利申请，公开了一种钠源在线转化为热能和氢气的系统，其装置是设有反应器，在反应器的下方设有液钠注入管及水蒸气注入管，液钠注入管及水蒸气注入管均位于反应器内且液钠注入管的出口端位于水蒸气注入管出口端的上方。存在如下问题：

4、（1）需要配备水蒸汽发生装置，而且还要测试输入的水蒸汽压力和温度，增加设备成本而且操作麻烦；

5、（2）由于液钠注入管位于反应器下方，故液钠与水蒸气只在反应器的下端进行反应，经过冷凝后的氢气中还含有水和氧等杂质，需要设置过滤等除杂装置进一步净化才能更好的利用。

技术实现思路

1、本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种钠源在线转化为高温热能的装置。

2、本实用新型的技术解决方案是：一种钠源在线转化为高温热能的装置，设有密闭的反应器，反应器的底部有碱排出管，碱排出管上有阀门，反应器上端有氢气收集管，氢气收集管上有减压阀，所述反应器内有热交换器、温度传感器及压力传感器，所述反应器内有钠注入管，钠注入管的出口位于反应器的上端，钠注入管上有钠注入单向阀，所述反应器内有水注入管，水注入管的出口位于反应器的下端，水注入管上有水注入单向阀，所述反应器下端有氧气输入管，氧气输入管上有氧气注入单向阀，所述热交换器为上下排列的热交换器且冷媒入口在上、冷媒出口在下，所述冷媒入口处设有换热阀，温度传感器位于热交换器的上端，在反应器的上端还设有第一氧气浓度传感器，在反应器的下端设有第二氧气浓度传感器。

3、本实用新型在反应器内设有钠注入管，钠注入管的出口位于反应器的上端，在反应器中设置有水注入管，水注入管的出口位于反应器的下端，同时在反应器的下端还设有氧气输入管。首先，钠注入管输出的钠与水注入管流出的水发生燃烧反应并放热，所放出的热量对水注入管加热，通过调整水注入管流出的水速，可使水注入管的水因受热而形成水蒸气，进而由水蒸气与液态钠燃烧反应。此时向反应器中注入一定浓度的氧气，在反应器高温、钠与水蒸气燃烧反应产生的火焰作用下，氧气和氢气接触燃烧生成水蒸气，同时剩余的（尚未参与反应的）氧气受热继续上升，迅速与还原性更强的钠接触全部转化为氧化钠，氧化钠又与水蒸气反应生成氢氧化钠；由于钠注入管的出口位于反应器的上端，下落的钠与上升的氢气接触，可以与混在氢气中的水蒸汽及氧气进一步反应，从而有效减少氢气中的杂质。本实用新型无需另外设置水蒸汽发生装置及氢气除杂装置，降低了设备成本，同时所输入液态水的流速容易测量，便于准确控制反应速度，操作容易。本实用新型使钠和水、氧安全反应，高效产生热能，产物为氢氧化钠和氢气，不产生二氧化碳和其它污染物，达到零排放，对环境无影响。

技术特征：

1.一种钠源在线转化为高温热能的装置，设有密闭的反应器（1），反应器（1）的底部有碱排出管（2），碱排出管（2）上有阀门（2-1），反应器（1）上端有氢气收集管（3），氢气收集管（3）上有减压阀（3-1），所述反应器（1）内有热交换器（4）、温度传感器（5）及压力传感器（6），其特征在于：所述反应器（1）内有钠注入管（7），钠注入管（7）的出口位于反应器（1）的上端，钠注入管（7）上有钠注入单向阀（7-1），所述反应器（1）内有水注入管（8），水注入管（8）的出口位于反应器（1）的下端，水注入管（8）上有水注入单向阀（8-1），所述反应器（1）下端有氧气输入管（9），氧气输入管（9）上有氧气注入单向阀（9-1），所述热交换器（4）为上下排列的热交换器且冷媒入口在上、冷媒出口在下，所述冷媒入口处设有换热阀（4-1），温度传感器（5）位于热交换器（4）的上端，在反应器（1）的上端还设有第一氧气浓度传感器（10），在反应器（1）的下端设有第二氧气浓度传感器（11）。

2.根据权利要求1所述的钠源在线转化为高温热能的装置，其特征在于：所述钠注入管（7）的出口设有喷淋装置（12）。

技术总结
本技术公开一种钠源在线转化为高温热能的装置，是在反应器内设有钠注入管、水注入管及氧气输入管，钠注入管的出口位于反应器的上端，水注入管的出口位于反应器的下端，氧气输入管亦设置在反应器的下端。通过调整水注入管流出的水速，可使水注入管的水因受热而形成水蒸气，进而由水蒸气与液态钠燃烧反应，同时通入少量氧气可以使反应器内温度明显升高。无需另外设置水蒸汽发生装置及氢气除杂装置，降低了设备成本，同时所输入液态水的流速容易测量，便于准确控制反应速度，操作容易。本技术使钠和水、氧安全反应，高效产生热能，产物为氢氧化钠和氢气，不产生二氧化碳和其它污染物，达到零排放，对环境无影响。

技术研发人员：谭大志,陈彤彤,谭欣浩,范文杰,姚翰祺,李元本
受保护的技术使用者：钠之源（大连）科技有限公司
技术研发日：20240411
技术公布日：2024/12/5