[實用新型]一種采用流化過程的熱化學儲熱系統

有效

• 申請號: 201920127590.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN209612411U
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 楊玉;顧正萌;高煒;張純;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B01D45/12
• 分類號: B01D45/12;B01J8/24
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本實用新型公開了一種采用流化過程的熱化學儲熱系統，利用氣相反應物或加熱氣體介質流化固相反應物的方法，使熱化學反應在反應物流化過程中發生，這樣既可以強化傳質傳熱還可以避免反應物燒結的現象發生，從而提高熱化學儲熱系統的循環壽命；此外，本實用新型所設計的儲熱過程和放熱過程共用流化床反應器、旋風分離器、反應物料斗和生成物料斗等設備，能夠起到降低成本、提高經濟性的作用。

技術領域

本實用新型屬于儲能領域，具體涉及一種采用流化過程的熱化學儲熱系統。

背景技術

由可再生能源具有清潔無污染和取之不盡用之不竭等特點，近幾年來可再生能源在我國能源體系中的比重日益增加，同時可再生能源的獲取在時間上、空間上以及強度上存在嚴重的不均衡問題也越發顯著。儲能可以有效解決能源供需在時間、空間和強度上的不匹配問題，對支撐我國可再生能源的發展具有深遠的有意義。儲能的方式多種多樣，目前熱量儲存是應用最廣、價格低廉且最易實現的一種儲能方式。傳統的儲熱方式有顯熱儲存技術和相變潛熱儲存技術，這兩種技術的儲熱密度一般在100～200kJ/kg，儲熱能力較低不利于規模化應用。熱化學儲熱具有儲熱密度高、儲熱能量損失小、可長期儲存、放熱過程溫度波動小等優點，近幾年來獲得了廣泛的關注。熱化學儲熱利用可逆熱化學反應，通過熱能與化學能的相互轉化進行能量儲存與釋放。熱化學吸附儲熱技術的儲熱密度可達2000kJ/kg以上，其儲能密度約為傳統顯熱儲存技術和相變潛熱儲存技術的10～20倍。

目前有70多種熱化學反應體系，典型的熱化學儲能體系有無機氫氧化物熱分解，主要是Ca(OH)₂/CaO+H₂O、Mg(OH)₂/MgO+H₂O，碳酸化合物分解、銨鹽熱分解、有機物的氫化和脫氫反應等。以Ca(OH)₂/CaO+H₂O為例，儲熱時，固態Ca(OH)₂在受熱發生脫水反應生成CaO和H₂O，將吸收的熱量轉化為產物CaO和H₂O中的化學能。放熱時，將氣體的H₂O導入存有CaO的反應器中，CaO和H₂O反應生成Ca(OH)₂，同時放出熱量。但是此類熱化學反應體系存在一個缺點，即無機氫氧化物體系容易出現反應物燒結的現象，從而導致反應器內床層導熱性能差以及反應速度減慢，這嚴重制約了熱化學儲能系統的推廣應用。

鑒于此，本實用新型提供了一種采用流化過程的熱化學儲能系統及方法，使儲熱及放熱過程中的固體和氣體處于流化的狀態，增強反應物之間的傳質傳熱，避免出現反應物燒結的現象，從而提高熱化學儲熱系統的循環壽命。

發明內容

本實用新型的目的在于解決傳統熱化學儲能過程中易出現的反應物燒結問題，提供一種采用流化過程的熱化學儲熱系統，采用氣相反應物流化固相反應物的方法，使熱化學反應在反應物流化過程中發生，從而強化傳質傳熱和避免反應物燒結的現象發生。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種采用流化過程的熱化學儲熱系統，包括流化床反應器1，流化床反應器1的外殼與內殼圍成的受熱面2，流化床反應器1內殼內的反應腔體，與流化床反應器1反應腔體底部連通的反應物料斗4，與流化床反應器1反應腔體上部連通的旋風分離器6，與旋風分離器6底部連通的生成物料斗7，通過煙氣管路10與旋風分離器6頂部連通的余熱換熱器9，設置在流化床反應器1底部的布風器5，余熱換熱器9入口連通空氣；

當放熱時，還包括汽包11，汽包11給水入口連通給水，汽包11給水出口通過下降管3連通流化床反應器1的受熱面2底部，流化床反應器1的受熱面2頂部連通汽包11蒸汽入口，汽包11蒸汽出口一路連通對外供應管路，另一路通過反應氣體管路12連通布風器5底部入口；余熱換熱器9熱空氣出口通過空氣管路8連通布風器5底部入口；