本发明专利技术属于跨季节储热技术领域，尤其涉及一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO<subgt;3</subgt;跨季节储热系统，包括CaCO<subgt;3</subgt;煅烧分解装置、太阳能水体储热装置和混合反应放热装置；CaCO<subgt;3</subgt;煅烧装置发生在夏季时段：塔式太阳能集热器收集高温热量，通入CaCO<subgt;3</subgt;煅烧器将CaCO<subgt;3</subgt;分解为CaO和CO<subgt;2</subgt;,其中CaO固体储存在CaO储存器，煅烧产生的高温CO<subgt;2</subgt;气体通入分级储热器，将高温热能梯级存储，然后将CO<subgt;2</subgt;存储起来；太阳能水体储热过程发生在夏季期间：水体型储热器底部的常温水进入真空管太阳能集热器，被加热到储热温度，然后回到水体型储热器的顶部，完成太阳能水体储热过程。本发明专利技术结合了太阳能集热技术、碳酸钙的热化学反应和热能储存技术，能够实现太阳能的高效利用和储存。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于跨季节储热，尤其涉及一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统。
技术介绍
1、随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强，可再生能源和高效能源储存技术的发展变得越来越重要。在众多可再生能源中，太阳能是一种清洁、无限可用的能源，但它的采集和储存一直是一个挑战。因此，开发一种高效、环保的太阳能储存技术成为当前的研究热点。
2、另一方面，热化学反应是一种将化学反应中的热能转化为其他形式能量的技术，其最大的优点是可以将热能储存起来，并在需要时释放出来。在热化学反应中，利用物质在反应过程中的热效应可以制备有用的产品，同时储存能量。
3、现有的热化学储热主要以无机材料的液-固相热化学反应为主，在氢氧化物材料中，较之mg(oh)2(分解温度330℃左右)，ca(oh)2的分解温度较高(400～600℃)，有望提高储热的温度适用范围，以cao/ca(oh)2反应为例，存在材料板结以及水蒸气参与反应用温度范围在700～1000℃，其中mgo/mgco3反应动力学表现差，pbo/pbco3具有毒性，在大规模研究应用方面均受到制约，而cao/caco3反应储热密度可达0.39kwh/kg(1kwh＝3600000j)，不仅在聚光太阳能热发电(csp)系统中应用前景广阔，且在二氧化碳捕集的能源化耦合利用方面具有优势。
4、因此，本申请有必要提供一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，以解决上述现有技术存在的问题。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，该系统结合了太阳能集热技术、碳酸钙的热化学反应和热能储存技术，能够实现太阳能的高效利用和储存，为解决太阳能储存和利用的难题提供了新的解决方案。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，包括caco3煅烧分解装置、太阳能水体储热装置和混合反应放热装置；
4、所述caco3煅烧分解装置，利用塔式太阳能集热器收集高温热量，通入caco3煅烧器将caco3分解为cao和co2；煅烧产生的高温co2气体通入分级储热器，将高温热能梯级存储，然后将co2存储起来；
5、所述太阳能水体储热装置，用于将水体型储热器底部的常温水进入真空管太阳能集热器，被加热到储热温度，然后回到水体型储热器的顶部，完成太阳能水体储热；
6、所述混合反应放热装置，用于将cao和太阳能水体储热装置产生的水进行反应生成ca(oh)2，实现热化学能第一次放热，然后给ca(oh)2溶液中通入co2气体反应生产caco3，实现热化学能的第二次放热，最终将储存的热化学能释放出来，通过间接换热将热量传递给用户供暖季的水体，实现跨季节供暖。
7、进一步地，所述caco3煅烧分解装置包括塔式太阳能集热器、caco3煅烧器、cao储存器、分级储热器、co2进气阀和co2储罐；
8、所述塔式太阳能集热器的出口与caco3煅烧器的入口连接，所述caco3煅烧器的第一出口与分级储热器的入口连接，所述分级储热器的出口与co2储罐的入口连接，所述分级储热器与co2储罐之间设有co2进气阀，所述caco3煅烧器的第二出口与cao储存器的入口连接。
9、进一步地，所述分级储热器的储热温度为50℃-700℃。
10、进一步地，所述太阳能水体储热装置包括水体型储热器、真空管太阳能集热器、第一阀门、第一水泵和第二阀门；
11、所述水体型储热器的底部第一出水口通过第二阀门和第一水泵和真空管太阳能集热器的入水口连接；所述真空管太阳能集热器的出水口通过第一阀门和水体型储热器顶部的第一入水口连接。
12、进一步地，所述混合反应放热装置包括第三阀门、第二水泵、cao储存罐、混合反应器、cao反应室、ca(oh)2反应室、co2储罐、co2排气阀、水体型储热器、第三阀门、第二水泵、第四阀门、caco3过滤器、第五阀门、第三水泵、第六阀门、用户侧水泵、第七阀门、用户和co2增压器；
13、所述cao储存罐的固体出口与混合反应器的cao反应室的固体入口连接；
14、所述水体型储热器的第二出水口通过第三阀门、第二水泵与混合反应器的cao反应室的进水口连接；所述混合反应器的cao反应室的出水口与混合反应器的ca(oh)2反应室的进水口连接；
15、所述混合反应器的ca(oh)2反应室的出水口通过第四阀门与caco3过滤器进水口链接，所述caco3过滤器出水口通过第五阀门和第三水泵与水体型储热器的第二进水口连接；
16、所述co2储罐的出气口通过co2排气阀与co2增压器的进气口连接，所述co2增压器的出气口与混合反应器的ca(oh)2反应室进气口连接。
17、进一步地，所述混合反应器的cao反应室的底部分别设有搅拌叶片和电动机，所述搅拌叶片和电动机连接。
18、本专利技术还提供了一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统的储热方法，采用如上述的储热系统，包括caco3煅烧分解过程、太阳能水体储热过程和混合反应放热过程；
19、所述caco3煅烧分解过程包括：在夏季时段，利用太阳能集热器收集高温热量，通入caco3煅烧器(2)将caco3分解为cao和co2；
20、煅烧后其中的cao固体储存在cao储存器中；
21、煅烧后产生的高温co2气体通入分级储热器中，将高温热能梯级存储，然后通过co2进气阀进入co2储罐中，将co2存储起来。
22、进一步地，所述太阳能水体储热过程包括：在夏季期间，水体型储热器的第一出水口的常温水，通过第二阀门和第一水泵进入真空管太阳能集热器内，被真空管太阳能集热器加热储热温度；
23、加热到储热温度的热水从真空管太阳能集热器的出水口流出，通过第一阀门由水体型储热器第一入水口流入水体型储热器内，完成太阳能水体储热过程。
24、进一步地，所述混合反应放热过程包括：在供暖季，水体型储热器第二出水口打开，让储热水体通过第三阀门、第二水泵流入混合反应器的cao反应室中；同时将cao储存罐中的cao固体加入到混合反应器的cao反应室中，让cao固体与水反应生成ca(oh)2溶液，同时电动机带动搅拌叶片充分搅拌溶液，使其充分反应后，进行第一次放热，提升水体的温度；反应后生成的ca(oh)2溶液从右侧通道进入混合反应器的ca(oh)2的反应室中；
25、通过co2增压器，将co2气体通入混合反应器的ca(oh)2的反应室中，使co2与ca(oh)2生产caco3进行第二次放热，通过两次放热使反应水体加热到供暖温度；
26、打开第六阀门和第七阀门，启动用户侧水泵，用户侧回水通过间接换热从混合反应器中吸取热量，温度升高到供暖温度，供给用户采暖；...
【技术保护点】
1.一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，包括CaCO3煅烧分解装置、太阳能水体储热装置和混合反应放热装置；
2.如权利要求1所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，所述CaCO3煅烧分解装置包括塔式太阳能集热器(1)、CaCO3煅烧器(2)、CaO储存器(3)、分级储热器(5)、CO2进气阀(6)和CO2储罐(7)；
3.如权利要求2所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，所述分级储热器(5)的储热温度为50℃-700℃。
4.如权利要求1所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，所述太阳能水体储热装置包括水体型储热器(13)、真空管太阳能集热器(9)、第一阀门(10)、第一水泵(11)和第二阀门(12)；
5.如权利要求4所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，所述混合反应放热装置包括第三阀门(14)、第二水泵(15)、CaO储存罐(3)、混合反应器(4)、CaO反应室(4-1)、Ca(OH)2反应室(4-2)、CO2储罐(7)、CO2排气阀(8)、水体型储热器(13)、第三阀门(14)、第二水泵(15)、第四阀门(16)、CaCO3过滤器(17)、第五阀门(18)、第三水泵(19)、第六阀门(20)、用户侧水泵(21)、第七阀门(22)、用户(23)和CO2增压器(24)；
6.如权利要求5所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统，其特征在于，所述混合反应器(4)的CaO反应室(4-1)的底部分别设有搅拌叶片(25)和电动机(26)，所述搅拌叶片(25)和电动机(26)连接。
7.一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统的储热方法，采用如权利要求1-6任意一项所述的储热系统，其特征在于，包括CaCO3煅烧分解过程、太阳能水体储热过程和混合反应放热过程；
8.如权利要求7所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统的储热方法，其特征在于，所述太阳能水体储热过程包括：在夏季期间，水体型储热器(13)的第一出水口的常温水，通过第二阀门(12)和第一水泵(11)进入真空管太阳能集热器(9)内，被真空管太阳能集热器(9)加热储热温度；
9.如权利要求7所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的CaCO3跨季节储热系统的储热方法，其特征在于，所述混合反应放热过程包括：在供暖季，水体型储热器(13)第二出水口打开，让储热水体通过第三阀门(14)、第二水泵(15)流入混合反应器(4)的CaO反应室(4-1)中；同时将CaO储存罐(3)中的CaO固体加入到混合反应器(4)的CaO反应室(4-1)中，让CaO固体与水反应生成Ca(OH)2溶液，同时电动机(26)带动搅拌叶片(25)充分搅拌溶液，使其充分反应后，进行第一次放热，提升水体的温度；反应后生成的Ca(OH)2溶液从右侧通道进入混合反应器的Ca(OH)2的反应室(4-2)中；
...
【技术特征摘要】
1.一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，其特征在于，包括caco3煅烧分解装置、太阳能水体储热装置和混合反应放热装置；
2.如权利要求1所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，其特征在于，所述caco3煅烧分解装置包括塔式太阳能集热器(1)、caco3煅烧器(2)、cao储存器(3)、分级储热器(5)、co2进气阀(6)和co2储罐(7)；
3.如权利要求2所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，其特征在于，所述分级储热器(5)的储热温度为50℃-700℃。
4.如权利要求1所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，其特征在于，所述太阳能水体储热装置包括水体型储热器(13)、真空管太阳能集热器(9)、第一阀门(10)、第一水泵(11)和第二阀门(12)；
5.如权利要求4所述的一种基于梯级蓄热与分段应用的caco3跨季节储热系统，其特征在于，所述混合反应放热装置包括第三阀门(14)、第二水泵(15)、cao储存罐(3)、混合反应器(4)、cao反应室(4-1)、ca(oh)2反应室(4-2)、co2储罐(7)、co2排气阀(8)、水体型储热器(13)、第三阀门(14)、第二水泵(15)、第四阀门(16)、caco3过滤器(17)、第五阀门(18)、第三水泵(19)、第六阀门(20)、用户侧水泵(21)、第七阀门(22)、用户(23)和co2增压器(24)；
6.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：马逢乐，许嘉哲，朱江鹏，李雄放，李中宁，折晓会，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
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