[發明專利]一種聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置

在審

• 申請號: 202210028302.4
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114251242A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 葛志偉;韓翔宇;陳海生;王亮;林曦鵬;白亞開
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/08;F24S60/20;B01J19/12
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 秦廣成

本發明提供一種聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置，屬于新能源技術領域，包括自上而下依次設置的：聚光反應器、釋熱反應器和低溫顆粒存儲器，還包括：提升裝置、空氣壓縮機和透平，釋熱反應器接收從聚光反應器內輸出的固體顆粒，空氣壓縮機的出口與釋熱反應器的反應氣進口連通，從而在釋熱反應器內使固體顆粒進行放熱反應；本發明的聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置，將聚光反應器、釋熱反應器、低溫顆粒存儲器自上而下依次設置，利用重力作用輸送固體顆粒，然后通過提升裝置使固體顆粒進行循環，然后可采用空氣壓縮機將外部氣體壓縮口直接送入釋熱反應器進行放熱反應，從而無需設置氣體儲罐，解決了一體化設備體積龐大的問題。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，具體涉及一種聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置。

背景技術

太陽能聚光集熱是通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能熱收集裝置中，利用太陽能熱收集裝置內的傳熱介質(液體或氣體)，直接驅動發電機發電或者高質量熱傳輸利用。通過太陽能聚光集熱可以利用太陽能的高溫熱，提供一種可靠電力和靈活調節特性的可再生能源利用方式。太陽能聚光集熱是采用物理手段進行能量存儲與轉換，全生命周期的CO2排放僅為13～19g/kWh，在碳中和時代背景下，將會在傳統煤電的更替進程中發揮更大作用。

當前，為了匹配太陽能光熱利用的間歇性，集成低成本儲熱技術是提升太陽能熱利用效率的關鍵。傳統以熔鹽作為蓄熱介質的高溫儲能技術，通常需要兩個不同溫度的熔鹽罐組成，依靠換熱流體實現兩罐之間所存儲熱量的傳輸和釋放。然而，雙罐熔鹽系統的儲熱密度較低(僅為0.4GJ/m3)，設備體積龐大。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的太陽能聚光集熱系統中采用雙罐設備體積龐大的缺陷，從而提供一種聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種聚光集熱與熱化學儲能一體化裝置，包括：

聚光反應器，用于接收太陽光，在所述聚光反應器內適于容納能夠進行熱反應的固體顆粒，所述固體顆粒利用太陽能熱量進行分解反應，從而形成固體顆粒和反應氣體；

釋熱反應器，設置在所述聚光反應器的下方，用于接收從所述聚光反應器內輸出的固體顆粒；

低溫顆粒存儲器，設置在所述釋熱反應器的下方，用于接收從所述釋熱反應器內輸出的固體顆粒；

提升裝置，進口連通所述低溫顆粒存儲器，出口連通所述聚光反應器，所述提升裝置用于將所述低溫顆粒存儲器內的固體顆粒提升輸送至所述聚光反應器內；

空氣壓縮機，進口與外部氣源連通，出口與所述釋熱反應器的反應氣進口連通；

透平，進口與所述釋熱反應器的反應氣出口連通。

可選地，所述透平的旋轉軸與所述空氣壓縮機的旋轉軸直接或間接連接。

可選地，所述聚光反應器的上方設置有氣固換熱器，所述氣固換熱器具有與所述提升裝置的出口連通的固體進口；

所述氣固換熱器還具有氣相進口和固體出口，所述氣相進口和固體出口分別與所述聚光反應器連通，所述氣相進口用于接收從所述聚光反應器內輸出的反應氣體，所述固體出口用于朝向所述聚光反應器內輸出所述固體顆粒。

可選地，所述氣固換熱器的氣相出口與所述釋熱反應器的反應氣進口連通。

可選地，所述聚光反應器的下方設置有高溫顆粒存儲器，所述高溫顆粒存儲器的進口與所述聚光反應器的固相出口連通，所述高溫顆粒存儲器的出口與所述釋熱反應器的固相進口連通。

可選地，所述聚光反應器上具有進氣口，所述進氣口用于通入利于所述固體顆粒進行分解反應的氣體。

可選地，所述固體顆粒包括：氧化物、鈣鈦礦、碳酸鹽、氫氧化物中的一種或多種的組合。