[發明專利]一種利用電石渣進行化學儲/放能的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011357266.3
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112604611B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 馮玉鵬;張縵;鄧博宇;孔皓;苗苗;楊海瑞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發明公開了一種利用電石渣進行化學儲/放能的裝置及方法，包括循環流化床反應器、汽粒分離器、水泵、電加熱器和霧化噴嘴；循環流化床反應器內設置電加熱板和換熱管，循環流化床反應器底部設置氣體分布板，循環流化床反應器的流化氣體進口設置在底部，循環流化床反應器的出氣口設置在頂部，循環流化床反應器的底部側壁分別開設循環固體進口和進料口，進料口設置為用于電石渣粉末的輸送；水泵的出口依次連接霧化噴嘴、電加熱器、流化氣體進口，循環流化床反應器的出氣口連接汽粒分離器的進口，汽粒分離器的固相出口連接循環流化床反應器的循環固體進口。本發明能夠避免儲/放能的過程采用兩種氣態物質，能防止氣口堵塞，簡化工藝流程。

技術領域

本發明屬于熱能儲存技術領域，涉及熱化學儲能的方法，具體涉及一種利用電石渣進行化學儲/放能的裝置及方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

目前的儲能工藝主要利用物質的顯熱或潛熱，其儲能密度低，儲熱周期有限，較長時間儲存后能量損失大。而化學反應的儲能密度高于顯熱或潛熱儲能，其將能量穩定存儲于物質結構中，長時間儲存后的能量損失小，因此利用化學反應儲能具有明顯的優勢。據發明人了解，采用鈣基材料的可逆化學反應進行儲/放能的研究較多，例如：申請號為201620395787.0的中國專利公開了一種利用固體Ca(OH)₂粉末與CaO粉末分別以N₂與N₂和水蒸氣混合物作為流化介質在循環流化床中進行儲/放能的系統；申請號為201610291999.9的中國專利公開了一種利用Ca(OH)₂和CaO分別在以O₂與O₂和水蒸氣混合物作為流化介質條件下的儲/放能反應裝置；申請號為201920950991.8的中國專利公開了一種利用CaCO₃和CaO分別在煅燒反應器和碳酸化反應器中通過化學反應進行儲/放能的系統。

經過本發明的研究發現，采用鈣基材料的可逆化學反應進行儲/放能，需要對鈣基材料的粉末進行流化處理，才能實現化學反應儲/放能的最大化利用，但是現有對鈣基材料進行流化處理的方法一般采用N₂、O₂等不與CaO反應的氣體，在儲/放能的過程中，還有水蒸氣、CO₂等能與CaO反應的氣體參與，即在儲/放能的過程需要提供兩種氣態物質，在反應后還需要對混合氣體進行分離，導致工藝流程復雜。

發明內容

在本發明研究過程中，鈣基材料儲/放能存在兩種體系，即Ca(OH)₂和CaO體系及CaCO₃和CaO體系，由于CaCO₃和CaO體系在儲/放能過程中存在CO₂的固定與釋放，不利于節碳環保。因而本發明基于Ca(OH)₂和CaO體系進行進一步研究。

在Ca(OH)₂和CaO體系的儲能過程中，若直接通入水蒸氣對其進行流化處理，則會由于水與CaO反應使得氣口堵塞造成死床，因而需要在水蒸氣中摻入部分N₂、O₂等對鈣基材料進行流化處理。經過本發明的進一步研究發現，直接采用水蒸氣對CaO進行流化時，在形成Ca(OH)₂后，環境潮濕，容易增加Ca(OH)₂的粘度，容易使Ca(OH)₂結塊，從而對氣口進行堵塞，進而造成死床。

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種利用電石渣進行化學儲/放能的裝置及方法，能夠避免儲/放能的過程采用兩種氣態物質，還能防止氣口堵塞，簡化工藝流程。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種利用電石渣進行化學儲/放能的裝置，包括循環流化床反應器、汽粒分離器、水泵、電加熱器和霧化噴嘴；