C{s)-H2{g)+C0{g)；Q = 131.3kJ/mol(3)
[0055]反应式(I)表示CO2水合物吸热分解成CO 2气体和H 20蒸汽，反应吸热量60.2kJ/mol;反应式⑵表示CO2气体与C粉发生吸热反应生成CO气体，此时反应吸热量为172.5kJ/mol ;反应式⑶表示H2O蒸汽与C粉发生另一吸热反应生成H2气体和CO气体，反应吸热量为131.3kJ/mol。
[0056]第四步、高温腔中反应后气体通入气体分离装置4，气体中的CO和H2经气体分离装置分离后储备为再次燃烧的能源，而COjP H 20气体则被通入&0/0)2分离装置6。
[0057]第五步、被气体分离装置分离后的CO和H2气体被通入燃烧室5，在燃烧室5中充分燃烧，生成的产物是带有很高热量的媒介，可进行热交换进一步与其它能源转换装置连接，将这些热量进一步利用起来。
[0058]第六步、充分燃烧后的气态产物进入1120/(1)2分离装6，以及来自气体分离装置4的0)2和H2O, —同被分离为H2O和CO2气体，分别进入CO 2水合物合成装置6作为CO 2水合物合成所用原料，实现工质的循环利用。
[0059]本发明的有益效果在于:
[0060]1、本工艺反应利用可进行吸热反应冷却工质的化学热沉，移除热量高于纯水喷雾冷却的4-6倍，并且由于吸热化学反应的快速性，比现有冷却技术移除热量都快，帮助实际大型生产生活过程中，例如航空领域先进的燃气涡轮发动机、高超声速飞行器机头、大型热交换器等高温高热流场合，起到快速高效移除热量的作用，保护生产生活设施整体性能和使用寿命，如果条件成熟和允许，甚至可以将移除的热量进行高效回收；
[0061]2、本发明工艺中可实现CO2水合物的瞬时合成，并且合成CO2水合物冷却工质的CO2, H2O均循环利用，全过程只需补充C粉和氧气，可实现冷却工质循环利用的新技术；
[0062]3、利用冷却工质的化学吸热反应回收余热，生成热值更高的产物CO和H2，可燃烧释放热量作为动力能源，这样也实现了能量的循环利用。
[0063]以上所述乃是本发明的【具体实施方式】，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，包括CO2水合物合成装置、C粉喷射装置、高温腔、气体分离装置、燃烧室、&0/0)2分离装置；所述CO 2水合物合成装置和C粉喷射装置分别与高温腔连通，高温腔与气体分离装置连通，气体分离装置的两个出口分别与燃烧室和H2o/co2分离装置连通，燃烧室与!120/0)2分离装置连通，1120/0)2分离装置的两个出口分别与CO2水合物合成装置连通； 所述的CO2水合物合成装置包括:水合物反应器、水合物/H2O分离储存器、水储罐、气体冷却器、0)2高压气瓶、气体循环压缩机和气体储存与缓冲罐；水合物反应器内下端设有反应器内冷却器，反应器内冷却器和H20/C02分离装置通过管道汇合后与水合物/H 20分离储存器连通；水合物/H2O分离储存器还通过管道分别与水储罐和水合物栗连接；水合物栗连接高温腔；水储罐通过管道与水合物反应器连接；C02高压气瓶通过管道连接气体储存与缓冲罐；水合物反应器通过管道连接气体出口压力调节阀，气体出口压力调节阀通过管道连接气体储存与缓冲罐；气体储存与缓冲罐与气体循环压缩机连接，气体储存与缓冲罐和气体循环压缩机分别通过管道与气体冷却器连接；气体冷却器通过管道与水合物反应器连接；气体储存与缓冲罐还与H20/C02分离装置连接； 所述的C粉喷射装置包括腔体、喷嘴、后盖、C粉喷嘴、压缩蒸汽喷嘴、C粉输送管和压缩蒸汽输送管；腔体上端设有后盖，下端设有喷嘴；c粉喷嘴和压缩蒸汽喷嘴设置在腔体中，C粉喷嘴的位置较低于压缩蒸汽喷嘴；c粉输送管和压缩蒸汽输送管分别与C粉喷嘴和压缩蒸汽喷嘴连接；喷嘴与高温腔连接。2.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，反应器内冷却器和H20/C02分离装置通过管道汇合后与水合物/H2O分离储存器连通的管道上设有压力调节阀和出口流量计。3.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，水储罐与水合物反应器连接的管道上设有水栗、进口水流量计和低温水取样口。4.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，水合物反应器连接气体出口压力调节阀的管道上设有气体出口流量计。5.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，气体冷却器与水合物反应器连接的管道上设有气体进口流量计。6.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，所述水合物反应器为水合物合成反应釜。7.根据权利要求1所述的工质可循环利用的冷却系统，其特征在于，所述高温腔的腔体壁面高热流由外部热源提供，高温腔为反应介质C粉和0)2水合物提供反应场所。8.应用权利要求1-7任一项所述冷却系统的工质可循环利用的冷却工艺，其特征在于包括以下步骤: 1)水储罐中的水与气体储存与缓冲罐中的CO2气体在低温高压环境下于水合物反应器中被连续合成为0)2水合物，CO 2水合物随未反应的水一同流动，其中水来源于水合物反应器中经水合物/H2O分离储存器分离后未被利用的水以及来自H20/C02分离装置的循环水，CO2气体来源于水合物反应器中未被利用的CO2气体，CO2高压气瓶中的CO2气体以及来自H20/C02分离装置中的循环CO 2，一起被通入气体储存与缓冲罐25 ; 2)动力蒸汽由压缩蒸汽输送管通入，C粉在压缩蒸汽吹动下喷射入高温腔内； 3)CO2水合物由CO 2水合物合成装置被栗入高温腔内，在高温腔内室温下便可吸热气化，气化后的H2O气体在常压下、温度在250°C以上与C粉发生吸热反应，气化后的CO2气体在常压下、温度在650°C以上与C粉发生吸热化学反应，气化吸热反应如下:CO2.6H20(s)— CO 2{g)+6H20{g)；Q = 60.2kJ/mol (I)C02(g)+C(s)— 2C0 {g)；Q = 172.5kJ/mol (2)H20(g)+C(s) — H2(g)+C0(g);Q = 131.3kJ/mol (3) 反应式(I)表示CO2水合物吸热分解成CO2气体和H2O蒸汽；反应式(2)表示0)2气体与C粉发生吸热反应生成CO气体；反应式(3)表示H2O蒸汽与C粉发生另一吸热反应生成H2气体和CO气体； 4)高温腔中反应后气体通入气体分离装置，气体中的CO和凡经气体分离装置分离后储备为再次燃烧的能源，而COjP H 20气体则被通入&0/0)2分离装置； 5)被气体分离装置分离后的CO和H2气体被通入燃烧室，在燃烧室中充分燃烧； 6)充分燃烧后的气态产物进入1120/(1)2分离装，以及来自气体分离装置的CO2和H2O，一同被分离为H2O和CO2气体，分别进入CO 2水合物合成装置作为CO 2水合物合成所用原料，实现工质的循环利用。9.根据权利要求8所述的工质可循环利用的冷却工艺，其特征在于，所述的低温高压环境下的压力为2-5.5MPa，温度为1-4.5°C。
【专利摘要】本发明公开了一种工质可循环利用的冷却系统与工艺；该冷却系统包括CO2水合物合成装置、C粉喷射装置、高温腔、气体分离装置、燃烧室、H2O/CO2分离装置；CO2水合物合成装置和C粉喷射装置分别与高温腔连通，高温腔与气体分离装置连通，气体分离装置的两个出口分别与燃烧室和H2O/CO2分离装置连通，燃烧室与H2O/CO2分离装置连通，H2O/CO2分离装置的两个出口分别与CO2水合物合成装置连通；本发明利用可进行吸热反应冷却工质的化学热沉，移除热量高于纯水喷雾冷却的4-6倍，帮助实际生产过程中有类似高温腔这样即需降温又可废热再利用的场合进行快速冷却和废热回收；实现高温腔的冷却并使得冷却工质循环利用。
【IPC分类】B01J8/24
【公开号】CN105056846
【申请号】CN201510546126
【发明人】李静, 赵恒 , 马平, 张定, 吴少如
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月31日