[發明專利]一種空氣加熱式鈣循環儲能系統及其應用方法

在審

• 申請號: 202210902237.3
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115307472A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 凌祥;張志浩;靳曉剛;宋丹陽;包恒興
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F22B33/18;F01D15/10;F01K27/00;B01J19/28
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王楠

本發明提供一種空氣加熱式鈣循環儲能系統及其應用方法，包括空氣加熱裝置、回轉球磨儲能裝置、循環水裝置和蒸汽朗肯發電裝置；空氣加熱裝置包括空濾器、風機、空預器和加熱器；回轉球磨儲能裝置包括CaO儲罐、Ca(OH)₂儲罐、回轉球磨反應器和旋風分離器；回轉球磨反應器上設置有固體顆粒進料口、固體顆粒出料口、進氣口和出氣口；循環水裝置包括冷凝水泵、水箱、循環水泵和水處理器；蒸汽朗肯發電裝置包括通蒸汽朗肯透平、蒸汽發電換熱器、蒸汽發電冷凝器、蒸汽發電水泵和蒸汽發電加熱器。本發明在儲能過程中采用空氣作為加熱介質，成本低、易獲得、操作簡便，提高能源利用率，可解決太陽能光熱電站發電不能連續高效運行的問題。

技術領域：

本發明屬于熱化學儲能技術領域，具體涉及一種空氣加熱式鈣循環儲能系統及其應用方法。

背景技術：

在碳中和、碳達峰的背景下，大規模推廣可再生能源的利用迫在眉睫。太陽能和風能是近年來增長最快的可再生能源，其中，太陽能在可再生能源發電中一直處于領先地位。然而，諸如太陽能、風能等可再生能源大多存在間歇性和不穩定性的特點，使能量難以持續穩定地供應。因此亟需加快儲能科學領域的研究，其中高溫儲能是解決可再生能源間歇性和不穩定性難題的一種高效潛在技術?，F有的熔融鹽儲能系統存在成本高、需伴熱、體積龐大等缺點，而熱化學儲能通過可逆的吸放熱反應來儲存熱能，具有儲能密度高，反應溫度高、長期儲熱損失小等顯著優點，彌補了其他儲能方式的缺點，能有效地解決能量的轉換、儲存與再生。在諸多熱化學儲能體系中，采用Ca(OH)₂/CaO材料的鈣循環無毒且安全性好、原料來源廣泛且價廉、無副反應且反應溫度高(450℃-600℃)，具有顯著優點。因此鈣循環體系用于中高溫儲能領域具有十分顯著的優勢，此外，鈣循環儲能系統不僅能用于太陽能發電儲能，也可用于其他可再生能源或削峰填谷領域中。目前對鈣循環體系用于儲能的研究尚處于起步階段，鈣循環儲能與發電系統的耦合方式與其運行過程都需要進一步的研究，以便于能夠真正實現其商業應用及大規模推廣。

發明內容：

針對現有技術的缺陷，本發明將鈣循環儲能系統與蒸汽朗肯發電系統進行結合，提出一種可持續穩定運行的空氣加熱式鈣循環儲能系統，有效地解決太陽能連續發電、削峰填谷等問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

(一)一種空氣加熱式鈣循環儲能系統，包括空氣加熱裝置、回轉球磨儲能裝置、循環水裝置和蒸汽朗肯發電裝置；所述空氣加熱裝置包括空濾器、風機、空預器和加熱器；所述回轉球磨儲能裝置包括CaO儲罐、Ca(OH)₂儲罐、回轉球磨反應器和旋風分離器；所述回轉球磨反應器上設置有固體顆粒進料口、固體顆粒出料口、進氣口和出氣口；所述循環水裝置包括冷凝水泵、水箱、循環水泵和水處理器；所述蒸汽朗肯發電裝置包括通蒸汽朗肯透平、蒸汽發電換熱器、蒸汽發電冷凝器、蒸汽發電水泵和蒸汽發電加熱器；所述空濾器、風機、空預器、加熱器和回轉球磨反應器的進氣口依次連接，構成空氣加熱路徑；所述空預器包括并聯的第一空預器和第二空預器，所述第一空預器和第二空預器一方面分別與風機連接，另一方面分別與加熱器連接；所述回轉球磨反應器的出氣口、旋風分離器、第二空預器、冷凝水泵和水箱通過管路依次連接，回轉球磨反應器的出料口、第一空預器、CaO儲罐依次連接，構成空氣預熱路徑；所述Ca(OH)₂儲罐與回轉球磨反應器的進料口連接，回轉球磨反應器的出料口與CaO儲罐連接，構成儲能路徑；CaO儲罐與回轉球磨反應器的進料口連接，回轉球磨反應器的出料口與Ca(OH)₂儲罐連接，構成釋能路徑；所述水箱、循環水泵、蒸汽發電換熱器、加熱器和回轉球磨反應器的進氣口依次連接，構成蒸汽加熱路徑；所述回轉球磨反應器的出氣口、蒸汽發電加熱器、水處理器和水箱依次連接，構成釋能發電熱源路徑；所述蒸汽朗肯透平、蒸汽發電換熱器、蒸汽發電冷凝器、蒸汽發電水泵和蒸汽發電加熱器循環順次連接，構成發電循環路徑。