一种介质悬浮态反应的热化学储能系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种介质悬浮态反应的热化学储能系统及其使用方法，系统包括多级悬浮态反应器；多级悬浮态反应器包括多个单体悬浮态反应器；一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器依次连接；能量流体工质由末级单体悬浮态反应器流向一级单体悬浮态反应器，反应物料由一级单体悬浮态反应器流向末级单体悬浮态反应器，能量流体工质与反应物料在多级悬浮态反应器中反应进行储能或释能。本发明专利技术系统结构紧凑、调控灵活、温度场均匀，便于集中式或分布式布置，为太阳能光热发电的连续稳定运行提供了充分保障。供了充分保障。供了充分保障。

【技术实现步骤摘要】
一种介质悬浮态反应的热化学储能系统及其使用方法


[0001]本专利技术属于太阳能光热发电
，涉及一种热化学储能系统，尤其涉及一种介质悬浮态反应的热化学储能系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]随着经济高速发展，人类社会对能源的需求量极大提升。现阶段所消耗的一次能源多为化石燃料，由此所导致的能源与环境问题日益突出。为了缓解该问题，调整能源结构，积极推动可再生能源的大比例使用成为能源领域发展的必由之路。作为可再生能源之一，太阳能具有分布广泛、储量丰富、适宜规模化和分布式使用等优势，被认为是最具前景的可再生能源之一。采用太阳能光热发电可实现太阳能向电能的转化，发电技术与传统燃煤电站蒸汽轮机34发电技术具有相似的原理，其技术成熟度高，有利于太阳能光热发电的快速发展。然而，太阳能具有显著的间歇性和不稳定性的缺点，这要求在太阳能光热发电系统中，必须采用储热技术克服太阳能的波动性，实现能量持续稳定供应。
[0003]在诸多热能储存方式中，热化学储能具有储能密度高、储能周期长、热损失小、反应温度高且兼具热泵功能等显著优点，能够有效解决太阳能光热转化与储存。目前，几种主要的热化学储能体系有金属氧化物体系、甲烷重整体系、碳酸盐体系、金属氢化物体系、氨分解体系和氢氧化物体系。其中，Ca(OH)2/CaO体系由于储能密度高、原料来源广、价格低廉、无毒安全且常压反应温度较高，近年来获得了广泛关注。采用Ca(OH)2/CaO体系进行太阳能高温热化学储能过程，反应物除两种固相物质外，还有水蒸气，无需特殊设备储存，能与现有朗肯循环发电机组良好匹配，为太阳能光热发电连续稳定运行提供了可靠保障。在Ca(OH)2/CaO热化学储能体系研究中，采用固定床作为储释能反应器时，物料处于堆积态，气固接触面积小、反应速率低、导热性能差，容易引起物料的局部高温，从而导致高温烧结和安全事故。ZL 202111014296.9提供的用于热化学储能的回转球磨反应器及储能方法以及ZL 202111015718.4、ZL 202111012859.0提供的基于回转球磨反应装置的储能系统及方法在该方面已有了显著改善。为进一步增强气固接触和反应，使Ca(OH)2/CaO热化学储能与太阳能光热发电实现高效匹配运行，亟待设计一种气固充分接触和反应的安全高效热化学储能系统及储能方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术缺陷，本专利技术将太阳能发电与热化学储能、蒸汽朗肯循环发电进行有机结合，提出了一种介质悬浮态反应的热化学储能系统及其使用方法，能够实现太阳能光热发电的连续稳定运行。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，具有这样的特征：包括太阳能集热装置、多级悬浮态热化学储能装置和蒸汽朗肯循环发电装置；
[0006]所述多级悬浮态热化学储能装置包括多级悬浮态反应器；多级悬浮态反应器包括多个单体悬浮态反应器；单体悬浮态反应器由连续的位于上部的筒体和位于下部的锥体构
成，内部形成反应腔；多个单体悬浮态反应器分别为一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器；一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器依次连接；能量流体工质由末级单体悬浮态反应器流向一级单体悬浮态反应器，反应物料由一级单体悬浮态反应器流向末级单体悬浮态反应器，能量流体工质与反应物料在多级悬浮态反应器中反应进行储能或释能；
[0007]所述太阳能集热装置汇集热能，加热能量流体工质；太阳能集热装置与多级悬浮态反应器连接，被加热的能量流体工质进入多级悬浮态反应器参与储能反应；多级悬浮态反应器与蒸汽朗肯循环发电装置连接，反应后的能量流体工质进入蒸汽朗肯循环发电装置参与发电；蒸汽朗肯循环发电装置与太阳能集热装置连接，参与发电后的能量流体工质重新进入太阳能集热装置被加热；
[0008]蒸汽朗肯循环发电装置还与多级悬浮态热化学储能装置连接，参与发电后的能量流体工质经过加热进入或直接进入多级悬浮态反应器参与释能反应；反应后的能量流体工质重新进入蒸汽朗肯循环发电装置参与发电。
[0009]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述太阳能集热装置还与蒸汽朗肯循环发电装置直接连接，被加热的能量流体工质直接进入蒸汽朗肯循环发电装置进行直接发电。
[0010]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述多级悬浮态反应器中，一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器自上而下呈左右交错式布置；所述单体悬浮态反应器的筒体的侧边设有反应物料入口通道，筒体的顶部设有蒸汽出口通道，锥体的底部设有固体出口通道；多级悬浮态反应器具有总反应物料入口通道、总固体出口通道、总蒸汽入口通道和总蒸汽出口通道；一级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道与总反应物料入口通道连接，剩余每一级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道均与前一级单体悬浮态反应器的固体出口通道连接，末级单体悬浮态反应器的固体出口通道为总固体出口通道；总蒸汽入口通道与末级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道连接；除一级单体悬浮态反应器外，每一级单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道均与前一级反应物料入口通道连接；一级单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道为总蒸汽出口通道。
[0011]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述单体悬浮态反应器的反应物料入口通道沿筒体的切向设置；所述单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道垂直于筒体顶部平面，且蒸汽出口通道的底部置于筒体内。
[0012]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述多级悬浮态热化学储能装置还包括储能反应物料罐、释能反应物料罐、储能换热器和释能换热器；储能反应物料罐的出口与储能换热器连接，储能换热器与多级悬浮态反应器的总反应物料入口通道连接；多级悬浮态反应器的总固体出口通道与储能换热器连接，储能换热器与释能反应物料罐的入口连接；储能反应物料在储能换热器中与多级悬浮态反应器产生的释能反应物料换热后再进入多级悬浮态反应器；释能反应物料罐的出口与释能换热器连接，释能换热器与多级悬浮态反应器的总反应物料入口通道连接；多级悬浮态反应器的总固体出口通道与释能换热器连接，释能换热器与储能反应物料罐的入口连接；释能反应物料在释能换热器中与多级悬浮态反应器产生的储能反应物料换热后再进
入多级悬浮态反应器。
[0013]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述多级悬浮态热化学储能装置还包括辅助加热装置；所述蒸汽朗肯循环发电装置与辅助加热装置连接，辅助加热装置与多级悬浮态反应器的总蒸汽入口通道连接，参与发电后的能量流体工质经过辅助加热装置加热后进入多级悬浮态反应器；所述蒸汽朗肯循环发电装置还与多级悬浮态反应器的总蒸汽入口通道直接连接。
[0014]进一步，本专利技术提供一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，还可以具有这样的特征：其中，所述蒸汽朗肯循环发电装置包括发电流体工质泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：包括太阳能集热装置、多级悬浮态热化学储能装置和蒸汽朗肯循环发电装置；所述多级悬浮态热化学储能装置包括多级悬浮态反应器；多级悬浮态反应器包括多个单体悬浮态反应器；单体悬浮态反应器由连续的位于上部的筒体和位于下部的锥体构成，内部形成反应腔；多个单体悬浮态反应器分别为一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器；一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器依次连接；能量流体工质由末级单体悬浮态反应器流向一级单体悬浮态反应器，反应物料由一级单体悬浮态反应器流向末级单体悬浮态反应器，能量流体工质与反应物料在多级悬浮态反应器中反应进行储能或释能；所述太阳能集热装置汇集热能，加热能量流体工质；太阳能集热装置与多级悬浮态反应器连接，被加热的能量流体工质进入多级悬浮态反应器参与储能反应；多级悬浮态反应器与蒸汽朗肯循环发电装置连接，反应后的能量流体工质进入蒸汽朗肯循环发电装置参与发电；蒸汽朗肯循环发电装置与太阳能集热装置连接，参与发电后的能量流体工质重新进入太阳能集热装置被加热；蒸汽朗肯循环发电装置还与多级悬浮态热化学储能装置连接，参与发电后的能量流体工质经过加热进入或直接进入多级悬浮态反应器参与释能反应；反应后的能量流体工质重新进入蒸汽朗肯循环发电装置参与发电。2.根据权利要求1所述的介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：其中，所述太阳能集热装置还与蒸汽朗肯循环发电装置直接连接，被加热的能量流体工质直接进入蒸汽朗肯循环发电装置参与直接发电。3.根据权利要求1所述的介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：其中，所述多级悬浮态反应器中，一级单体悬浮态反应器至末级单体悬浮态反应器自上而下呈左右交错式布置；所述单体悬浮态反应器的筒体的侧边设有反应物料入口通道，筒体的顶部设有蒸汽出口通道，锥体的底部设有固体出口通道；多级悬浮态反应器具有总反应物料入口通道、总固体出口通道、总蒸汽入口通道和总蒸汽出口通道；一级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道与总反应物料入口通道连接，剩余每一级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道均与前一级单体悬浮态反应器的固体出口通道连接，末级单体悬浮态反应器的固体出口通道为总固体出口通道；总蒸汽入口通道与末级单体悬浮态反应器的反应物料入口通道连接；除一级单体悬浮态反应器外，每一级单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道均与前一级反应物料入口通道连接；一级单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道为总蒸汽出口通道。4.根据权利要求3所述的介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：其中，所述单体悬浮态反应器的反应物料入口通道沿筒体的切向设置；所述单体悬浮态反应器的蒸汽出口通道垂直于筒体顶部平面，且蒸汽出口通道的底部置于筒体内。5.根据权利要求3所述的介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：
其中，所述多级悬浮态热化学储能装置还包括储能反应物料罐、释能反应物料罐、储能换热器和释能换热器；储能反应物料罐的出口与储能换热器连接，储能换热器与多级悬浮态反应器的总反应物料入口通道连接；多级悬浮态反应器的总固体出口通道与储能换热器连接，储能换热器与释能反应物料罐的入口连接；储能反应物料在储能换热器中与多级悬浮态反应器产生的释能反应物料换热后再进入多级悬浮态反应器；释能反应物料罐的出口与释能换热器连接，释能换热器与多级悬浮态反应器的总反应物料入口通道连接；多级悬浮态反应器的总固体出口通道与释能换热器连接，释能换热器与储能反应物料罐的入口连接；释能反应物料在释能换热器中与多级悬浮态反应器产生的储能反应物料换热后再进入多级悬浮态反应器。6.根据权利要求3所述的介质悬浮态反应的热化学储能系统，其特征在于：其中，所述多级悬浮态热化学储能装置还包括辅助加热装置；所述蒸汽朗肯循环发电装置与辅助加热装置连接，辅助加热装置与多级悬浮态反应器的总蒸汽入口通道连接，参...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，王旭东，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
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