[發(fā)明專利]一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的方法及其裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210516258.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115045726A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳時(shí)熠;杜軍;陳程;周楠;吳牧笛;向文國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K3/14
• 分類號(hào): F01K3/14;F01K11/02;F01K27/00;F01B23/08;F28D20/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

1.一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置，包括化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)包括空氣換熱器(3)、空氣壓縮機(jī)(4)、蓄熱床層(5)和膨脹機(jī)(6)，上述設(shè)備通過(guò)管線依次串聯(lián)設(shè)置；空氣壓縮機(jī)(4)和膨脹機(jī)(6)同軸連接；

有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括有機(jī)壓縮機(jī)(12)、蒸發(fā)器(13)、有機(jī)透平(14)、凝汽器(11)；上述設(shè)備沿著有機(jī)工質(zhì)的流向由管線依次串聯(lián)上述裝置形成閉環(huán)；化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)之間相連并配置有管路切換閥；管路切換閥分別編號(hào)1、2、7、8、9、10。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置，其特征在于，化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)中的工作介質(zhì)為空氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置，其特征在于，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的有機(jī)工質(zhì)為R245fa或R600。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置，其特征在于，蓄熱床層(5)中的金屬氧化物載氧體為Cr₅O₁₂、MnO₂、Co₃O₄、BaO₂金屬氧化物或Sr_0.5Ba_0.5FeO_3-δ、SrCo_1-xFe_xO_3-δ、La_xSr_1-xCo_yMn_1-yO_3-δ、CaAl_xMn_1-xO_3-δ鈣鈦礦氧化物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置，其特征在于，充電模式中，在凝汽器(11)中，與有機(jī)工質(zhì)交換熱量的為回收的低溫富氧空氣；蒸發(fā)器(13)中，與有機(jī)工質(zhì)交換熱量的為常溫空氣；

放電模式中，在凝汽器(11)中，與有機(jī)工質(zhì)交換熱量的為常溫空氣；蒸發(fā)器(13)中，與有機(jī)工質(zhì)交換熱量的為高溫欠氧空氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的裝置提出一種基于該裝置的回收余熱方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1、充電模式下、管路切換閥2、8、10關(guān)，管路切換閥1、7、9開(kāi)；空氣進(jìn)入化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)形成常壓低溫富氧空氣并進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行冷凝；

S2、有機(jī)工質(zhì)在有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)；

S3、放電模式下、管路切換閥1、7、9關(guān)，管路切換閥2、8、10開(kāi)；空氣壓縮機(jī)(4)對(duì)空氣進(jìn)行膨脹、膨脹機(jī)(6)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮；

S4、常溫空氣通過(guò)管路切換閥8進(jìn)入化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)形成高溫常壓欠氧空氣并進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)并對(duì)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行加熱；

S5、有機(jī)工質(zhì)在有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，回收利用高溫余熱氣體中的熱能。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電并回收余熱的方法，其特征在于，S1中空氣進(jìn)入化學(xué)鏈熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)中，由管路切換閥1進(jìn)入空氣換熱器(3)中預(yù)熱，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)(4)絕熱壓縮，空氣溫度升高；經(jīng)過(guò)蓄熱床層(5)，高溫空氣的熱量被高價(jià)態(tài)金屬氧化物載氧體吸收；高溫空氣的熱量以金屬氧化物化學(xué)能的形式被儲(chǔ)存在蓄熱床層(5)中，釋放的氧氣進(jìn)入空氣形成富氧空氣，富氧空氣溫度沿蓄熱床層(5)逐漸降低，離開(kāi)蓄熱床層(5)的富氧空氣進(jìn)入空氣換熱器(3)，預(yù)熱進(jìn)口新鮮空氣，富氧空氣降溫后進(jìn)入膨脹機(jī)(6)做絕熱膨脹，膨脹為常壓低溫富氧空氣。