[發明專利]一種太陽能光熱發電用金屬氫化物儲熱裝置

在審

• 申請號: 201611071450.5
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106595082A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李志念;葉建華;蔣利軍;王樹茂;劉曉鵬;袁寶龍;郭秀梅;盧淼
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于儲熱技術領域，涉及一種太陽能光熱發電用金屬氫化物儲熱裝置。

背景技術

近年來，太陽能光熱發電技術發展迅速，由于光熱發電具有電力品質高、易于電網消納和可控性好等優勢，在國際國內都受到了廣泛重視。儲熱系統是太陽能光熱技術的重要組成部分，通過儲熱系統的集成，可以實現大容量的熱量存儲，在需要能量時再平穩地釋放熱量以供發電，從而有效地解決太陽能間歇性吸收帶來的電力輸出波動，使其提供的電力具有可調度、可調節、可持續平穩輸出的優點。儲熱系統的性能直接決定了發電系統的效率，目前常用的熔融鹽儲熱材料仍存在著儲熱密度相對較低、成本相對較高、使用壽命不理想及對管道的腐蝕性等技術問題。因此，開發新型高性能儲熱材料是實現高效、規模化、低成本太陽能光熱發電技術的關鍵。

金屬氫化物材料具有儲氫和儲熱雙重功能，在氫化反應的同時將釋放大量的熱，相比傳統熔融鹽儲熱材料200～400kJ/kg的儲熱量，其儲熱密度可達2MJ/kg以上，將其應用于太陽能光熱發電儲熱系統，可大大提高儲熱系統的儲熱密度。白天儲熱材料吸收多余的熱量而釋放氫氣，由配對用儲氫罐吸收，夜晚儲氫罐放氫，儲熱材料吸氫而釋放大量的熱量，補充太陽能光熱發電的能量空缺，在太陽能熱電站中形成可循環的熱量儲存-釋放系統，從而實現熱電站的連續發電。

發明內容

本發明針對現有太陽能光熱發電儲熱系統的不足，提供了一種太陽能光熱發電用金屬氫化物儲熱裝置，其特征在于，該儲熱裝置由儲熱罐、換熱介質管路、流體截止閥、配對用儲氫罐、循環水管路、循環水截止閥、氫氣管路、氫氣流量控制儀、氫氣截止閥組成，儲熱罐通過換熱介質管路與太陽能光電發熱系統相連，換熱介質管路上設有流量截止閥；儲熱罐通過氫氣管路與配對用儲氫罐相連，其中氫氣管路上設有氫氣流量控制儀和氫氣截止閥；配對用儲氫罐通過循環水管路與循環水系統相連，循環水管路上設有循化水截止閥；所述儲熱罐由多只儲熱列管組成，儲熱列管內裝填金屬氫化物儲熱材料，列管間充入換熱介質，換熱介質為導熱油或熔融鹽；所述配對用儲氫罐為氣態儲氫罐或裝填儲氫材料的固態儲氫罐。

所述金屬氫化物儲熱材料為鎂基合金的氫化物，其中，鎂基合金由金屬鎂、過渡金屬和稀土金屬組成，鎂占金屬總質量的60～90％；過渡金屬為Ni、Co、Cu、Fe、Ti、V中的一種或一種以上，共占金屬總質量的5～20％；稀土金屬為La、Ce、Pr、Nd、Y中的一種或一種以上，共占金屬總質量的5～20％。

所述配對用儲氫罐為裝填儲氫材料的固態儲氫罐時，由一只或多只儲氫列管組成，儲氫列管內裝填儲氫材料，列管間充入循環水，其中，儲氫材料為稀土系AB₅型儲氫合金、鈦鐵系AB型儲氫合金、鈦錳系AB₂型儲氫合金中的一種。

當系統熱量充裕時，儲熱罐內的儲熱材料在300～550℃條件下，在換熱介質的加熱作用下放氫吸收多余的熱量，實現熱量儲存，釋放的氫氣由配對用儲氫罐吸收；當系統熱量不足時，儲熱罐內的儲熱材料在150～450℃條件下，從配對用儲氫罐吸氫，釋放出大量的熱量，補充系統的能量空缺，形成可循環的熱量儲存-釋放系統，實現光熱電站的連續發電。

本發明的有益效果為：

該儲熱裝置利用金屬氫化物儲熱材料在吸/放氫過程中巨大的熱效應實現熱量的循環釋放/儲存，具有儲熱密度高、儲熱成本低、使用壽命長、對管道無腐蝕性等顯著特點。

附圖說明

圖1是實施例1提供的一種太陽能光熱發電用儲熱裝置的結構示意圖；

圖2是實施例1中金屬氫化物儲熱裝置的放熱曲線；

圖3是實施例2提供的一種太陽能光熱發電用儲熱裝置的結構示意圖；

圖4是實施例2中金屬氫化物儲熱裝置的放熱曲線。

具體實施方式

本發明提供了一種太陽能光熱發電用金屬氫化物儲熱裝置，下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細的說明，但本發明不局限于下面的實施例。

實施例1