[發(fā)明專利]一種基于氫氧化鈣反應(yīng)體系的熱能儲(chǔ)釋裝置及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210242701.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114719647A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍新峰;謝杭鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D20/00
• 分類號(hào): F28D20/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃媛君

一種基于氫氧化鈣反應(yīng)體系的熱能儲(chǔ)釋裝置，包括聚光系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)、換熱系統(tǒng)和水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)；反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器、原料儲(chǔ)存罐和加料機(jī)，反應(yīng)器包括進(jìn)料口、蒸氣入口、蒸氣出口、出料口、氮?dú)馊肟冢磻?yīng)器內(nèi)設(shè)有反應(yīng)腔和換熱盤管，進(jìn)料口、蒸氣入口、蒸氣出口、出料口和氮?dú)馊肟诰B通反應(yīng)腔，原料儲(chǔ)存罐經(jīng)加料機(jī)連接進(jìn)料口，換熱盤管位于反應(yīng)腔的外側(cè)，換熱系統(tǒng)通過(guò)換熱盤管與反應(yīng)腔之間進(jìn)行換熱；水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)連接蒸氣入口和蒸氣出口；氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)與氮?dú)馊肟谶B接并向反應(yīng)腔輸送氮?dú)猓酃庀到y(tǒng)用于將太陽(yáng)光聚集于反應(yīng)系統(tǒng)中。本發(fā)明光轉(zhuǎn)換效率高、儲(chǔ)釋能反應(yīng)效率高、循環(huán)利用率高，屬于太陽(yáng)能高溫?zé)峄瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能高溫?zé)峄瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氫氧化鈣反應(yīng)體系的熱能儲(chǔ)釋裝置及其工作方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)對(duì)能源的需求也大幅增加，化石燃料的持續(xù)使用已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了破壞。為了人類可持續(xù)發(fā)展的客觀需要，推動(dòng)能源消費(fèi)革命、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)能源科技創(chuàng)新則是內(nèi)在要求。太陽(yáng)能因具有清潔無(wú)污染、來(lái)源廣泛、可再生的特點(diǎn)被視為人類理想的代替能源，然而太陽(yáng)能也具有間歇性、低密度和不穩(wěn)定等局限性。因此發(fā)展熱能儲(chǔ)存技術(shù)是發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電的關(guān)鍵。

目前太陽(yáng)能的熱儲(chǔ)存主要有三種方式：顯熱儲(chǔ)能，潛熱儲(chǔ)能和熱化學(xué)儲(chǔ)能。顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能是當(dāng)前使用最多的儲(chǔ)能方式，但兩者也具有儲(chǔ)能容量小、能量損失大和無(wú)法遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)炔蛔恪Ｏ啾戎拢瑹峄瘜W(xué)儲(chǔ)能通過(guò)化學(xué)鍵的重新排列，將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，具有儲(chǔ)能容量大，儲(chǔ)能密度大，能量損失小的特點(diǎn)。并且通過(guò)對(duì)生成物合理地分離，可以實(shí)現(xiàn)熱能的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。因此，熱化學(xué)儲(chǔ)能是一種具有潛力的儲(chǔ)能方法。

實(shí)際運(yùn)用中的熱化學(xué)儲(chǔ)能體系有碳酸鹽儲(chǔ)能體系、金屬氫化物儲(chǔ)能體系、金屬氧化物儲(chǔ)能體系、氨基儲(chǔ)能體系和氫氧化物儲(chǔ)能體系。其中，氫氧化物儲(chǔ)能體系的原料來(lái)源廣泛，成本低廉，環(huán)境友好，是一種極具前景的儲(chǔ)能體系。然而當(dāng)前使用的反應(yīng)器仍有儲(chǔ)能密度低、能量損失大、光熱轉(zhuǎn)換效率低等缺點(diǎn)，因此制約了氫氧化物儲(chǔ)能體系的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：提供一種具有儲(chǔ)釋能反應(yīng)效率高、循環(huán)利用率高特點(diǎn)的基于氫氧化鈣反應(yīng)體系的熱能儲(chǔ)釋裝置及其工作方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于氫氧化鈣反應(yīng)體系的熱能儲(chǔ)釋裝置，包括聚光系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)、換熱系統(tǒng)和水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)；反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器、原料儲(chǔ)存罐和加料機(jī)，反應(yīng)器包括進(jìn)料口、蒸氣入口、蒸氣出口、出料口、氮?dú)馊肟冢磻?yīng)器內(nèi)設(shè)有反應(yīng)腔和換熱盤管，進(jìn)料口、蒸氣入口、蒸氣出口、出料口和氮?dú)馊肟诰B通反應(yīng)腔，原料儲(chǔ)存罐經(jīng)加料機(jī)連接進(jìn)料口，換熱盤管位于反應(yīng)腔的外側(cè)，換熱系統(tǒng)通過(guò)換熱盤管與反應(yīng)腔之間進(jìn)行換熱；水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)包括水箱、冷凝器、旋風(fēng)分離器和蒸氣輸送泵，水箱包括水箱出口和水箱入口，水箱內(nèi)設(shè)有加熱器，旋風(fēng)分離器包括分離器入口、氣體出口和固體出口，水箱出口與蒸氣輸送泵的輸入口連接，蒸氣輸送泵的輸出口連接反應(yīng)器的蒸氣入口，蒸氣出口與分離器入口連接，旋風(fēng)分離器的氣體出口經(jīng)冷凝器連接水箱入口；氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)與氮?dú)馊肟谶B接并向反應(yīng)腔輸送氮?dú)猓酃庀到y(tǒng)用于將太陽(yáng)光聚集于反應(yīng)系統(tǒng)中。

作為一種優(yōu)選，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有多條蒸氣管道，蒸氣管道的一端連接蒸氣入口，蒸氣管道的另一端連接蒸氣出口，蒸氣管道的外壁面設(shè)有多個(gè)通孔，通孔連通蒸氣管道的內(nèi)部。

作為一種優(yōu)選，蒸氣管道豎直設(shè)置，通孔的直徑為5mm～10mm，豎直方向上相鄰兩個(gè)通孔之間的間隔為20～100mm，蒸氣管道的高度為2000～2500mm。

作為一種優(yōu)選，水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)水箱內(nèi)蒸氣溫度的第三溫度傳感器和用于檢測(cè)水箱內(nèi)蒸氣壓力的第五壓力傳感器。

作為一種優(yōu)選，反應(yīng)器包括從外到內(nèi)依次設(shè)置的不銹鋼外殼、硅酸鈣絕熱層和銅導(dǎo)熱層，換熱盤管鑲嵌于銅導(dǎo)熱層中，換熱盤管為蛇形盤管并環(huán)繞于反應(yīng)腔的外側(cè)。