CN103574937A

CN103574937A - 一种太阳能贮放热系统

Info

Publication number: CN103574937A
Application number: CN201310524056.2A
Authority: CN
Inventors: 程孝龙; 薛根
Original assignee: RESEARCH INSTITUTE FOR AUTOMATION OF LIGHT INDUSTRY
Current assignee: China Building Materials Intelligent Automation Research Institute Co.,Ltd.
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: CN103574937B

Abstract

本发明公开了一种太阳能贮放热系统，包括太阳能空气集热器、物料吸热分解设备、放热反应装置、第一储料箱，太阳能空气集热器通过出风道连通物料吸热分解设备的入风口，出风道上设有离心风机；物料吸热分解设备设有排气口；物料吸热分解设备的第一排料口通过第一管道连通放热反应装置的第一物料输入口，第一管道上设有控制阀；放热反应装置的第三排料口通过第二管道与第一储料箱连通；控制阀与第三排料口间设有物料输送器；第一储料箱通过第三管道与物料吸热分解设备的进料口连通，进料口设于物料均布器上，物料均布器的物料均布管通入物料吸热分解设备内，第三管道上设有水泵；放热反应装置内设第一热交换器，并连通用于通入第二物料的第四管道。

Description

一种太阳能贮放热系统

技术领域

本发明属于太阳能贮放技术领域，涉及中高温太阳能热贮放，尤其是一种太阳能贮放热系统。

背景技术

太阳能作为一种新能源，由于受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响以及阴晴云雨等随机因素的制约，并且存在能量密度小、间断性、周期性、波动性大等缺陷，难以满足工业化大规模连续稳定供能的要求。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，就必须解决储能问题，即把晴朗白天的太阳能贮存起来，以供夜间或阴雨天使用。

目前，太阳能中高温储能主要采用显热、相变储能和化学储能三种方法。显然，储能密度由储能介质的温差焓决定，相变储能的储能密度由相变储能介质的相变焓决定，而温差焓和相变焓通常比热化学储能中的化学反应焓小的多，所以化学储能的储能密度比显热或相变储能大，同时，显热和相变储能通常都需要进行保温，且在常温下会流失，无法做到长期储存。

太阳能热化学储能技术，具有储能密度高、稳定性高且储能介质易于长期储存的显著优势，是太阳能中高温热利用系统中具有广泛应用前景的一种技术。但对于热化学储能反应体系需满足条件多，如反应可逆性好、反应迅速且副反应小、生成物能稳定贮存、价格低廉等，同时，太阳能热化学反应装置设计与热化学反应体系相配套等难题限制太阳能热化学储能的应用。当前，高温太阳能热化学能量存在利用率低、对反应装置要求高且聚光系统昂贵等难题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能长期使用，无需保温措施，且能即时产生热能的太阳能贮放热系统，且，该太阳能贮放热系统无需反应装置高要求的系统相配套。

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：一种太阳能贮放热系统，包括太阳能空气集热器、物料吸热分解设备、放热反应装置、第一储料箱，太阳能空气集热器通过出风道连通物料吸热分解设备的入风口，出风道上设有离心风机；物料吸热分解设备设有排气口；物料吸热分解设备的第一排料口通过第一管道连通放热反应装置的第一物料输入口，第一管道上设有控制阀；放热反应装置的第三排料口通过第二管道与第一储料箱连通；控制阀与第三排料口间设有物料输送器；第一储料箱通过第三管道与物料吸热分解设备的进料口连通，进料口设于物料均布器上，物料均布器的物料均布管通入物料吸热分解设备之内，第三管道上设有水泵；放热反应装置内设第一热交换器，并连通用于通入第二物料的第四管道。

作为优选方案，所述所述的第一管道分成两段，两段分别连通热交换设备的进料口、出料口。

作为优选方案，所述热交换设备内设第一热交换器。

作为优选方案，所述热交换设备的出料口设有第二物料排放阀。

作为优选方案，所述物料吸热分解设备的第一排料口设有第一物料排放阀。

作为优选方案，所述物料输送器包括螺杆、电机，螺杆由电机驱动而旋转。

作为优选方案，所述第四管道的外端接通第二物料储料箱。

作为优选方案，所述系统设一全智能运行管理器，全智能运行管理器与太阳能空气集热器、离心风机、控制阀、第一热交换器及水泵都相联，用于控制太阳能空气集热器、离心风机、控制阀、第一热交换器、水泵的运行。

本发明采取以上技术方案，一方面能够利用太阳能空气集热充分集热，利用热空气脱水分解有水氯化物，利用分解后脱水的氯化物的余热实现第一次热交换利用，根据热能的需求量和使用时间，确定输送脱水的氯化物和溶解液到放热反应设备，促使氯化物溶解放热，并利用热交换器实现热交换利用，使得太阳能热能得到充分利用，又可以根据生产或生活需要进行热交换利用。同时，本发明系统或方法又无需采取保温措施，无需昂贵器材，氯化物能够循环利用，能达到降低设备成本和使用成本的目的。另外，根据需求即时产生热能实现的热交换利用更加健康。

附图说明

图1为本发明太阳能贮放热系统的结构示意图。

图示中：中高温太阳能空气集热器1；高温智能离心风机2；物料吸热分解设备3；物料均布器4；排气口5；第一排料口6；热交换设备7；第二热交换器8；第二物料排放阀9；智能控制阀10；螺杆11；智能变频电机12；放热反应装置13；第一热交换器14；第二物料储料箱15；第一储料箱16；智能水泵17；进风口19；出风道20；高温入风口22；进料口25；第一物料输入口26；第三排料口27；第二物料输入口28；反应容器29；第一物料排放阀30;第二排料口31；第二智能控制阀33；全智能运行管理器18。

具体实施方式

以下结合说明书附图进一步说明本发明。

如图1所示，本实施例太阳能贮放热系统包括太阳能中高温空气集热器1，太阳能中高温空气集热器1的一侧设有进风口19，另一侧通过出风道20连通物料吸热分解设备3，出风道20上设有高温智能离心风机2，高温智能离心风机2通过变频调速调节风量排送气体，开启集热器1和离心风机2，高温智能离心风机2将空气从进风口19抽进，空气通过中高温太阳能空气集热器1集热后，热空气从出风道20流经高温智能离心风机2，流向物料吸热分解设备3的高温入风口22，热空气通过高温入风口22通入物料吸热分解设备3内。

物料吸热分解设备3用于通入物料并使得物料在高温条件下实现脱水分解，物料吸热分解设备3包括反应容器29和物料均布器4，物料均布器4设有进料口25和物料均布管，物料均布管通入反应容器29内。反应容器29上设有排气口5，排气口5的位置高于高温入风口22。物料吸热分解设备3通入的物料为有水氯化物（如有水氯化钙），有水氯化物经与高温的热空气接触，产生脱水反应。

物料吸热分解设备3设有第一排料口6，第一排料口6处设有第一物料排放阀30，设置在物料分布管管口的正下方，第一排料口6连通热交换设备7，脱水后仍高温的无水氯化从第一排料口6进入热交换设备7，热交换设备7设有氯化钙的容纳空间，热交换设备7内设置第二热交换器8，其将脱水后仍高温的无水氯化物的余热进行热交换，实现热能一次利用或储存。

热交换设备7设有第二排料口31，第二排料口31处设有第二物料排放阀9，经过余热热交换之后的无水氯化物通过第二排料口31传输至放热反应设备13，第二排料口31与放热反应设备13连通的管道上设置有控制阀10，控制阀10选用设有微处理器并能够实现智能化控制功能的智能控制阀，以控制传输到放热反应设备13中无水氯化钙的量。

本实施例物料输送器选用配设智能变频电机12的螺杆11，电机12驱动螺杆11旋转。螺杆11横穿放热反应装置13，其两端分别处于连通放热反应装置13的第一物料输入口26、第三排料口27的管道内。当无水氯化物经过智能控制阀10后，流经管道进入螺杆11，按控制速度传输到放热反应装置13中，无水氯化物传输速度通过智能变频电机12控制螺杆11运转速度来决定，当无水氯化物输送到放热反应装置13后，第二物料输入口28输入水，第二物料输入口28与第二物料储料箱15连通，连通的输入管道上设置有第二智能控制阀33，当放热反应装置13输入水时，无水氯化物会发生潮解，当无水氯化物接触到水时，会迅速溶解放热，并变为有水氯化物。

在放热反应设备13内连接设置第一热交换器14，将无水氯化物溶解释放的热能进行热交换，实现热能的二次转化利用，螺杆11通入放热反应装置13并通向第三排料口27，螺杆11从第三排料口27处将有水氯化物从放热反应装置13输出到管道中，该管道连通热交换设备7和第一物料储料箱16，此时液态有水氯化物经过管道流入储料箱16，储料箱16与进料口25通过管道连通，连通的管道上设置智能水泵17，开启智能水泵17后，将有水氯化物输送到物料均布器4进入物料吸热分解设备3。

本系统配设有全智能运行管理器18，全智能运行管理器18与中高温太阳能空气集热器1、高温智能离心风机2、第一物料排放阀30、第二物料排放阀9、智能控制阀10、智能变频电机12、第一热交换器14、第二热交换器8和智能水泵17相联而控制其运行。在有太阳光照射时，全智能运行管理器18会自动启用中高温太阳能空气集热器1和高温智能离心风机2，启动后，空气通过进风口19进入中高温太阳能空气集热器1被迅速加热，温度逐步上升到260摄氏度或以上，并被高温智能离心风机2排送到高温入风口22，此时全智能运行管理器18会自动启动智能水泵17，智能水泵17将有水氯化物液体抽送到物料均布器4中，有水氯化物通过从排料口25输入物料均布管后，从物料均布管送入物料吸热分解设备3，输入的有水氯化物被均匀、匀速通过送入通入高温空气的反应容器29内。

由于有水氯化物的溶解放热和脱水条件各不相同，最适用于本系统的当选有水氯化钙。下面选择有水氯化钙进行详细描述。

根据氯化钙的属性，低温下有水氯化钙溶液结晶而析出的为六水物，逐渐加热至30℃时则溶解在自身的结晶水中，继续加热逐渐失水，至200℃时变为二水物，再加热至260℃则变为白色多孔状的无水氯化钙。当有水氯化钙通入物料吸热分解设备3的反应容器29后，与高温热空气接触，有水氯化钙逐渐脱水反应生成无水氯化钙，而经过高温吸热分解的水在反应容器29中遇热迅速成为水蒸气，并通过排气口5排出，而在高温之下反应生成的无水氯化钙为白色固体，落向第一排料口，当需要使用热能时，智能运行管理器会自动打开智能控制阀9，将无水氯化钙输入热交换设备7，此时，通过高温脱水分解的氯化钙在热交换设备7中排放余热，第二热交换器8同时启动工作，实现热交换。如果在白日有太阳光照射的情况下，通过第二热交换器利用热能能够满足生产或者生活需求时，全智能运行管理器18并不会开启第二物料排放阀，而是通过在物料分解反应设备3中高温脱水分解生成氯化钙，传输热能到第二热交换器8，慢慢累积无水氯化钙的数量。在晚上，或者阴雨天，需要使用热能时，全智能运行管理器18会自动控制并启动智能水泵、智能控制阀10，输送无水氯化钙，启动智能变频电机12，将无水氯化钙通过螺杆11旋转送入放热反应装置13，此时，通过控制第二智能控制阀33使水从第二物料输入口28流入放热反应装置13，通过全智能运行管理器28控制智能变频电机12和第二智能控制阀控制水和无水氯化钙，将水和无水氯化钙的输送到放热反应装置13的量控制在3.08/1到6.16/1比例之间，此时，已经输入放热反应装置13的无水氯化钙与水接触，并溶解于水，迅速溶解放热，氯化钙易溶于水，常温下，且会放出大量的热，持续输入无水氯化钙和水，就是持续溶解放热，氯化钙的溶解焓为-176.2cal/g，当产生热能时，全智能运行管理器18启动第一热交换器14，将氯化钙溶解释放的热能进行热交换，实现热能的即时产生，即时热交换，即时使用。螺杆11同时逐步将有水氯化钙通过第三排料口27排出放热反应装置13，通过管道输送到第一储料箱15。当有太阳光照时，全智能运行管理器18会自动启用智能水泵17，将有水氯化钙通过管道输送到物料分解反应设备3的反应容器29中，自动控制启动中高温太阳能空气集热器1和高温智能离心风机2开始对有水氯化钙进行高温脱水分解反应的循环。

本领域的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明而非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变形都将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种太阳能贮放热系统，其特征在于包括太阳能空气集热器、物料吸热分解设备、放热反应装置、第一储料箱，太阳能空气集热器通过出风道连通物料吸热分解设备的入风口，出风道上设有离心风机；物料吸热分解设备设有排气口；物料吸热分解设备的第一排料口通过第一管道连通放热反应装置的第一物料输入口，第一管道上设有控制阀；放热反应装置的第三排料口通过第二管道与第一储料箱连通；控制阀与第三排料口间设有物料输送器；第一储料箱通过第三管道与物料吸热分解设备的进料口连通，进料口设于物料均布器上，物料均布器的物料均布管通入物料吸热分解设备之内，第三管道上设有水泵；放热反应装置内设第一热交换器，并连通用于通入第二物料的第四管道。

2.如权利要求1所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：所述的第一管道分成两段，两段分别连通热交换设备的进料口、出料口。

3.如权利要求2所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：热交换设备内设第一热交换器。

4.如权利要求2或3所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：热交换设备的出料口设有第二物料排放阀。

5.如权利要求1所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：物料吸热分解设备的第一排料口设有第一物料排放阀。

6.如权利要求1所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：物料输送器包括螺杆、电机，螺杆由电机驱动而旋转。

7.如权利要求1所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：第四管道的外端接通第二物料储料箱。

8.如权利要求1-3或5-7任一项所述的太阳能贮放热系统，其特征在于：设一全智能运行管理器，全智能运行管理器与太阳能空气集热器、离心风机、控制阀、第一热交换器及水泵都相联，用于控制太阳能空气集热器、离心风机、控制阀、第一热交换器、水泵的运行。