[發明專利]一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統

有效

• 申請號: 202110860662.6
• 申請日: 2021-07-24
• 公開（公告）號: CN113669940B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 冉鵬;焦亞飛;辛迪雅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F25B15/02
• 分類號: F25B15/02;F25B41/40;F28D20/00
• 代理公司: 暫無信息
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一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，屬于儲能技術領域。本發明可對生產生活中的低品位余熱進行儲存，然后利用吸收式制熱提質單元對儲存后的低品位余熱進行提質，最后利用中溫蓄熱單元將提質后的中溫熱能存儲于系統中。實現了低溫余熱的低溫儲存、提質和中溫儲存及釋放，擴大了原有低溫余熱的應用范圍，與顯熱存儲和潛熱存儲相比，具有熱能密度高，熱損失小，系統熱效率高，經濟效益好的特點。

技術領域

本發明涉及一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，屬于儲能技術領域。

背景技術

能源是現代社會和生活的基礎，也是國家經濟發展的重要支柱。然而我國的能源利用存在著一系列問題，比如以煤炭、石油、天然氣為主的化學燃料的大量使用，在推動國家經濟發展的同時，也存在著利用率低、經濟效益差和生態環境壓力大等問題。相較于其他領域，我國工業領域能源消耗量占全國能源消耗總量的份額十分大。然而在一些工業生產的過程中，由于生產工業相對落后、產業結果不合理和能源利用率低，會產生數量十分驚人的工業廢熱和余熱，但是由于我國的能源利用率低，大多數的余熱都會被直接排放掉而白白浪費。然而，從另一方面來說，也可以看出工業生產會產生非常豐富的余熱資源。因此，可以設計合適的儲熱方案，將一部分廢熱、余熱的熱量加以儲存并利用，從而提高能源的利用率，并且還能帶來巨大的經濟和環境效益。

現如今常見的儲熱方式有顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學儲熱。相較于化學儲熱，顯熱儲熱和潛熱儲熱的技術比較成熟，應用較為廣泛。但是因為顯熱儲熱和潛熱儲熱的固有缺陷，在使用時具有一定的局限性。例如，顯熱儲熱：放熱不恒溫、儲熱密度小以及儲熱裝置龐大等；潛熱儲熱：受到材料相變溫度的影響較大而且技術難度大。除此之外，它們都受到換熱溫差以及換熱器面積的限制，因而在儲熱過程中會使熱能品位降低，并且熱能長期儲存會產生較大的熱量損失，從而導致儲熱效率下降。化學儲熱是利用一對正逆吸/放熱的化學反應，將熱能以化學能的形式儲存起來，并且可以使用催化劑或者反應物對反應過程進行控制，將熱量長期儲存起來，還可以減小在儲存熱量時的損失。

發明內容

本發明針對現有技術的不足和缺陷，提出了一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，將化學儲熱和吸收式制熱提質單元相結合，該系統依次進行低溫余熱存儲、吸收式制熱提質以及中溫蓄熱，在儲熱的同時提升了低溫余熱的品位，擴大了熱能的應用范圍，而且與傳統的儲熱相比，具有熱能密度高，熱損失小，系統效率高，經濟效益好的特點。

本發明的技術方案如下：

一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，其特征在于包括低溫余熱存儲單元、吸收式制熱提質單元、中溫蓄熱單元。本發明所述系統可實現低溫余熱存儲，并對已儲存的低溫余熱進行提質，最后將提質后的中溫熱能存儲于系統內，從而將低品位熱能轉變為高品位的熱能并儲存。

一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，其特征在于：首先，由所述低溫余熱存儲單元完成低溫余熱存儲過程；然后，由所述吸收式制熱提質單元完成低溫余熱的提質過程；最后，由所述中溫蓄熱單元完成中溫蓄熱過程。

其中，所述低溫余熱存儲單元包括低溫余熱存儲裝置、低溫生成物儲罐、一級蒸發器和發生器，所述低溫余熱存儲裝置內部填充基于化學儲熱原理的反應原料，該反應原料可發生正向吸熱反應(其逆向反應為放熱反應)。

其中，所述吸收式制熱提質單元包括一級蒸發器、二級蒸發器、冷凝器、一級吸收器、二級吸收器、氣液換熱器、溶液換熱器和發生器，所述發生器內部填充實現吸收式制熱提質的低濃度的溶液，該溶液在濃度增加的過程中可放出熱量。

其中，所述中溫蓄熱單元包括傳熱介質儲罐、中溫余熱存儲裝置、中溫蓄熱裝置、中溫生成物儲罐和壓氣機，所述中溫余熱存儲裝置內部填充基于化學儲熱原理的反應原料，該反應原料可發生正向吸熱反應(其逆向反應為放熱反應)。

其中，所述低溫余熱存儲單元的低溫余熱存儲裝置中的反應產物離開低溫余熱存儲裝置，分別與一級蒸發器內部換熱器和發生器內部換熱器換熱后進入低溫生成物儲罐。