CN105737658A - 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法 - Google Patents

流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105737658A
CN105737658A CN201610290808.7A CN201610290808A CN105737658A CN 105737658 A CN105737658 A CN 105737658A CN 201610290808 A CN201610290808 A CN 201610290808A CN 105737658 A CN105737658 A CN 105737658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
outlet
storage tank
calcio
entrance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610290808.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105737658B (zh
Inventor
龙新峰
赖永鑫
张丽桦
廖珊珊
唐永铨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201610290808.7A priority Critical patent/CN105737658B/zh
Publication of CN105737658A publication Critical patent/CN105737658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105737658B publication Critical patent/CN105737658B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法，该系统利用钙基热化学高温可逆的反应，通过太阳能、热能、化学能之间的相互转化进行能量的存储与释放。该系统主要包括能量输入单元、能量存储单元和能量输出单元。储能时，氢氧化钙在流态化条件下发生吸热分解反应，将吸收的热量以化学能的形式存储在反应产物氧化钙中；释能时，氧化钙和水蒸气在流态化条件下发生放热反应，放出的热量加热水产生高温高压的蒸汽，从而推动蒸汽轮机发电。本发明具有单位质量储能密度高、能量品质高、储能损失低、无污染等特点，且可根据储能容量进行模块化组合，可应用于大规模的太阳能热力发电以及电站调峰等领域。

Description

流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及能量存储技术领域，具体涉及一种将太阳能或电网低谷电能利用钙基可逆反应储存能量的热化学高温储能系统。
背景技术
随着经济的快速发展，能源的供给越来越难以满足需求。在当今世界范围内，传统的化石能源(煤、石油、天然气等)依然占据主导地位。而且，化石能源的燃烧会产生大量温室气体和其它有毒有害气体及粉尘，带来了一系列的环境污染问题。因此，可再生清洁能源的开发与利用受到了人们的广泛关注。太阳能是一种分布广泛、清洁环保的能源，高效利用太阳能可以缓解当今能源问题和环境污染问题，优化能源结构。电能作为一种高品位能量，广泛应用于各种用能领域，已成为国民经济飞跃的主要动力。并且电能本身具有无污染、零排放的特点。
然而，太阳能具有间歇性、难以持续供应等特点，电力系统中也会有供需不平衡的峰谷现象。若要大规模地发展太阳能热力发电，改善电力系统的经济性和稳定性，提高对太阳能等热的存储技术是关键。
目前，热储能方式主要包括有：显热储能、潜热储能和热化学储能三种方式。显热储能利用储能介质的温度差进行热能的存储，储能密度由储能介质的温差和比热容决定；潜热储热是利用储能介质发生相变时吸收热量来进行储热的，储能密度由储能介质相变焓决定。显热储热和相变储热需要采用绝热保温设备，另外显热储热的储存时间比较有限，相变储热也存在着相分离和过冷等问题。
热化学储热通过可逆化学反应，利用反应过程中的反应焓变进行储热，是一种高效储能手段。理论上说，任意存在吸热/放热的可逆化学反应都可用于热能的存储。但是，选择适用于热化学储能的反应体系需要考虑到反应的可逆性、反应温度和反应速率、经济性等条件。目前较为合适的热化学储能反应体系主要有：金属氢化物的热分解、氧化物和过氧化物的分解、氢氧化钙/氧化钙的转换等反应体系。目前，热化学储能还处于研究阶段，技术的应用还需要进一步的探索研究。
经过对已有技术的文献检索，申请号为201010500486.7的“一种中低温太阳能热化学蓄能系统”中国发明专利，得出了利用金属氧化镍还原来实现太阳能蓄热，金属镍的氧化提供太阳能释放，达到储能并发电的目的，属于热化学储能的方式。但其储能温度只有150℃至300℃，而且其储能材料中金属镍的价格较为昂贵，这可能导致其储能系统成本较高；申请号为201510116256.3的“新型氨基热化学储能系统”中国发明专利，提出利用氨基的热化学可逆反应进行储能。氨气在催化剂的作用下发生吸热分解反应，达到储能的目的，也属于热化学储能的方式，但该反应体系需要催化剂才能发生反应，而且该反应所用介质中的氨气具有强烈的刺激性气味，能灼伤眼睛、皮肤、呼吸器官黏膜等等，具有一定的危险性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种流态化的钙基热化学高温储能系统，该系统将太阳能或电网低谷电能转化为化学能，并在有需要时通过可逆转的化学反应将能量释放出来，具体方案如下：
一种流态化钙基热化学高温储能/释能系统，包括能量输入单元、能量存储单元、能量输出单元，它与现有的热化学储能系统的显著区别在于：
所述的能量输入单元包括太阳能吸热器、电加热器、重油储罐、给油泵、第一加热盘管；其中，重油储罐的出口通过管道与给油泵入口相连接，给油泵的出口通过管道与第二三通阀的入口相连接，第二三通阀的一个出口通过管道与电加热器的入口相连接，另一个出口通过管道与第一三通阀的入口相连接，第一三通阀的一个出口通过管道与太阳能吸热器的入口相连接，第一三通阀的另一个出口、太阳能吸热器的出口和电加热器的出口并入同一管道后与第一加热盘管的入口相连接，第一加热盘管的出口则通过第一阀门与重油储罐的入口相连接；
所述的能量存储单元包括钙基反应装置、旋风分离器、卧式沸腾流化床、惯性分离器、第二氮气储罐、第一风机、氢氧化钙储罐、氧化钙储罐、第二风机、第三风机、气体分布器、第一氮气储罐、汽水分离器、第一冷凝器；其中，钙基反应装置的气体出口与旋风分离器的入口相连接，旋风分离器的固体出口与卧式沸腾流化床的固体入口相连接，卧式沸腾流化床的气体出口与惯性分离器的入口相连接，惯性分离器的气体出口与第二氮气储罐的入口相连接，第二氮气储罐的出口经第八阀门与第一风机的入口相连接，第一风机的出口与卧式沸腾流化床的气体入口相连接，惯性分离器的固体出口经第二阀门与卧式沸腾流化床的固体出口并入同一管道后与第四三通阀的入口相连接，第四三通阀的一个出口与氢氧化钙储罐的入口相连接，另一个出口与氧化钙储罐的入口相连接，氢氧化钙储罐的出口经第三阀门后、氧化钙储罐的出口经第四阀门后和第二风机的出口通过管道与钙基反应装置的固体入口相连接，旋风分离器的气体出口通过第一冷凝器与汽水分离器入口相连接，汽水分离器的液体出口经第七阀门后与下述能量输出单元的水储罐的一个液体入口相连接，汽水分离器的气体出口与第一氮气储罐的入口相连接，第一氮气储罐的一个出口经第五阀门与第二风机的入口相连接，第一氮气储罐的另一个出口经第6阀门与第三风机的入口相连接，第三风机的出口与气体分布器的一个入口相连接；
所述的能量输出单元包括水储罐、给水泵、第二加热盘管、汽包、下降管、水冷壁、蒸气管道、过热器、蒸汽轮机、发电机、第二冷凝器；其中，水储罐的出口通过第九阀门与给水泵相连接，给水泵经第二加热盘管与汽包的液体入口相连接，汽包的液体端通过下降管与水冷壁相通，水冷壁又与汽包的气体端入口相接构成循环，汽包气体端的一个出口通过蒸气管道与第三三通阀的一个入口相连接，第三三通阀的另一个入口与外部蒸汽管网相连，第三三通阀的一个出口与气体分布器的另一个入口相连接，汽包气体端的另一个出口通过过热器后与蒸汽轮机的入口相连接，蒸汽轮机的出口通过第二冷凝器与水储罐的另一个液体入口相连接，蒸汽轮机与发电机相连接。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的钙基反应装置采用循环流化床反应器，所用的反应介质为固体氢氧化钙粉末或氧化钙粉末，固体氢氧化钙粉末或氧化钙粉末依靠第二风机经第三阀门或第四阀门进入钙基反应装置内。为提高钙基反应装置底部流态化气体的流速，钙基反应装置为倒锥形的圆筒型结构，锥角为10°~15°，圆筒尺寸由储能容量确定，装置的可承受压力位0.15MPa~0.3MPa。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，在夜间电网供电处于低谷时，钙基反应装置由电加热器提供热源；太阳能吸热器和电加热器内的流体为重油。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的钙基反应装置的流态化气体为氮气或氮气与水蒸气的混合物；
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的太阳能吸热器为碟式结构；电加热器所用的电源为电网夜间低谷电。太阳能条件较好时，用太阳能吸热器的热量加热反应器，夜间则使用电网低谷电能加热。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，采用卧式沸腾流化床为液态水预热，同时把钙基反应装置的生成的固体冷却；卧式沸腾流化床的流态化气体为氮气。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的卧式沸腾流化床的气体分布板有5°~10°的倾角，以便氧化钙或氢氧化钙粉末往储罐方向转移。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的卧式沸腾流化床的气体出口侧连接了一个或多个惯性分离器，以防止固体粉末被带入第二氮气储罐中；所述的惯性分离器的固体出口通过阀门与卧式沸腾流化床的固体出口相接。
进一步优化的，所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，采用的汽水分离器用于分离经过第一冷凝器后产生的液态水，以防止液态水被带入第一氮气储罐中。
本发明流态化钙基热化学高温储能/释能系统的储能方法是，氢氧化钙在流态化条件下在钙基反应装置中发生吸热分解反应，将吸收的热量以化学能的形式存储在反应产物氧化钙并送入氧化钙储罐中。释能方法是，氧化钙和水蒸气在流态化条件下在钙基反应装置中发生放热反应，反应生成的氢氧化钙送入氧化钙储罐中储存，放出的热量则通过加热水产生高温高压的蒸汽，推动蒸汽轮机发电。
从上述技术方案可以看出，本发明流态化的钙基热化学高温储能系统具有以下优点：
(1)该系统利用钙基热化学高温可逆反应CaO(s)+H2O(g)↔Ca(OH)2(s)∆H=-109kJ/mol，以氢氧化钙/氧化钙体系为储能介质，其中，该反应的放热反应温度可达为450℃~500℃，反应无需催化剂，反应生成的热可以将水加热至400℃的高温水蒸气，推动蒸汽轮机发电。氢氧化钙通过热化学储能的方式进行能量的存储与释放，其单位质量储能密度远高于显热储能和潜热储能，储能损失小。而且，氢氧化钙/氧化钙具有易于获取、价格低廉、无毒等优点，适合大规模的对能量的长期储存要求。
(2)该系统采用的反应器为循环流化床反应器，流化床相对于固定床，具有反应速率快，换热面积大的优势，满足了高负荷储热的要求，且可通过调节水蒸气和流态化气体的流量对反应速率进行调节。
(3)该系统的热源为太阳能或电网低谷电能，可通过第一三通阀和第二三通阀的调节来切换太阳能吸热器与电加热器，充分利用了太阳能充足时的能量和电网低谷的电能，促进峰谷调节。
(4)该系统设置了卧式沸腾流化床用于预热液态水，同时促使反应后的氢氧化钙/氧化钙冷却，符合了能源梯级利用的原则，从而减少过程的储热损失，提高储热效率。
附图说明
图1为流态化的钙基热化学高温储能系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案更加清晰明了，参照附图，对本发明进行进一步的详细说明。
该系统利用钙基热化学高温可逆反应CaO(s)+H2O(g)↔Ca(OH)2(s)∆H=-109kJ/mol，通过太阳能、热能、化学能之间的相互转化进行能量的存储与释放。该系统主要包括能量输入单元、能量存储单元、能量输出单元，主要分为储能过程和释能过程，储能时，氢氧化钙在流态化条件下发生吸热分解反应，将吸收的热量以化学能的形式存储在反应产物氧化钙中；释能时，氧化钙和水蒸气在流态化条件下发生放热反应，放出的热量加热水产生高温高压的蒸汽，从而推动涡轮机发电。
如图1所示，流态化的钙基热化学高温储能系统，包括太阳能吸热器1 ，电加热器4，重油储罐5，给油泵6，第一加热盘管13，钙基反应装置14，旋风分离器28，卧式沸腾流化床27，惯性分离器15，第二氮气储罐32，第一风机25，氢氧化钙储罐18，氧化钙储罐21，第二风机23，第三风机20，气体分布器11，第一氮气储罐26，汽水分离器31，第一冷凝器29，水储罐37，给水泵38，第二加热盘管27，汽包8，下降管9，水冷壁10，蒸气管道41，过热器12，蒸汽轮机34，发电机35，第二冷凝器36，第一至第四三通阀（2、3、42、16）即图中的K1~K4，第一至第九阀门（7、16、17、19、24、22、30、33、39）即图中的V1~V9。具体的工作流程为：
能量存储过程：重油储罐5储存的重油，由给油泵6输送至太阳能吸热器1或电加热器4。当太阳能充足时，第二三通阀3开向太阳能吸热器1的方向，第一三通阀2开向太阳能吸热器1的方向，重油被输送至太阳能吸热器1受热，被加热后，沿着管道通向第一加热盘管13；当电网电力供应处于低谷时，第二三通阀3开向电加热器4的方向，第一三通阀2开向电加热器4的方向，重油被输送至电加热器4，利用电网低谷电加热。被加热后，沿着管道通向第一加热盘管13。第一加热盘管13为钙基反应装置14提供热量，确保反应物氢氧化钙能达到其分解的温度。在能量存储过程中，反应物为氢氧化钙粉末，钙基反应装置14使用的流态化气体为氮气。开启第三阀门17和第五阀门24，此时氢氧化钙储罐18中的氢氧化钙被第二风机23输送至钙基反应装置14。开启第六阀门22，第一氮气储罐中的氮气由第三风机20输送至钙基反应装置14中的气体分布器11，经过气体分布器11布风后，氮气由气体分布板上的风帽喷出，使反应物氢氧化钙流态化。氢氧化钙在流态化条件下被第一加热盘管13加热，达到分解温度，反应生成氧化钙和气态水。氧化钙和气态水被氮气输送至旋风分离器28进行气固分离。为防止气态水在旋风分离器28中冷凝，旋风分离器28的外壳采用绝热结构。第四三通阀16开至通往氧化钙储罐21的方向，生成物经旋风分离器28分离后，固态的氧化钙粉末在管道内落至氧化钙储罐21储存，气态的氮气和气态水混合物经过第一冷凝器29，气态水冷凝成液态水，再通过汽水分离器31将水和氮气分离，氮气经管道回到第一氮气储罐26中，液态水则流至水储罐37中。
能量释放过程：在能量释放过程中，反应物为氧化钙粉末，钙基反应装置14使用的流态化气体为氮气和水蒸气的混合物。开启第四阀门19和第五阀门24，此时氧化钙储罐21中的氧化钙被第二风机23输送至钙基反应装置14。开启第六阀门22，第一氮气储罐26中的氮气由第三风机20输送至钙基反应装置14中的气体分布器11。在能量释放过程的启动阶段，由外加的蒸汽管网提供水蒸气，水蒸气经第三三通阀42进入气体分布器11中，与氮气混合后由布风板上的风帽喷出，使反应物氧化钙流态化，混合气中的水与氧化钙发生水合放热反应生成氢氧化钙。反应产物氢氧化钙与剩余的气体混合物(氮气和水)被输送至旋风分离器28进行气固分离。第四三通阀16开至通往氢氧化钙储罐18的方向。生成物经旋风分离器28分离后，气态的氮气和气态水混合物经过第一冷凝器29，气态水冷凝成液态水，再通过汽水分离器31将水和氮气分离，氮气经管道回到第一氮气储罐26中，液态水则流至水储罐37中。固态的氢氧化钙粉末则在管道内落至卧式沸腾流化床27中。氢氧化钙粉末在卧式沸腾流化床27中由第一风机25输送第二氮气储罐32中氮气实现沸腾流态化，与第二加热盘管27中的水换热后经卧式沸腾流化床27的固体出口落至氢氧化钙储罐18中。第二加热盘管27中的水由给水泵38从水储罐37输送，被沸腾流态化的氢氧化钙粉末预热。预热后的水经管道流至汽包8中。汽包8中的液态水由下降管9送至水冷壁，在水冷壁中受氧化钙水合放热反应的热量加热至沸腾，沸腾后流至汽包8，并在汽包8中实现汽水分离。汽包8中的水蒸气的一部分由管道41输送至气体分布器11的入口(此时需要调节第三三通阀42至气体分布器11的入口方向)，以代替蒸汽管网为水合放热反应提供水蒸气。汽包8中的水蒸气的另一部分被管道输送至过热器12中，在过热器12中受热形成过热蒸汽。过热蒸汽推动蒸汽轮机34做功发电。做功后的水蒸气在第二冷凝器36中冷凝流回水储罐37中。在整个能量释放过程中，为了防止反应器中的第一加热盘管13过热，通过调节第一三通阀2，使得第一加热盘管13中的重油在管道内循环散热。
上述的具体实施方式对本发明的详细说明不用以限制本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.流态化钙基热化学高温储能/释能系统，包括能量输入单元、能量存储单元、能量输出单元，其特征在于：
——所述的能量输入单元包括太阳能吸热器(1)、电加热器(4)、重油储罐(5)、给油泵(6)、第一加热盘管(13)；其中，重油储罐(5)的出口通过管道与给油泵(6)入口相连接，给油泵(6)的出口与第二三通阀(3)的入口相连接，第二三通阀(3)的一个出口与电加热器(4)的入口相连接，另一个出口与第一三通阀(2)的入口相连接，第一三通阀(2)的一个出口与太阳能吸热器(1)的入口相连接，第一三通阀(2)的另一个出口、太阳能吸热器(1)的出口和电加热器(4)的出口并入同一管道后与第一加热盘管(13)的入口相连接，第一加热盘管(13)的出口则通过第一阀门（7）与重油储罐(5)的入口相连接；
——所述的能量存储单元包括钙基反应装置(14)、旋风分离器(28)、卧式沸腾流化床(27)、惯性分离器(15)、第二氮气储罐(32)、第一风机(25)、氢氧化钙储罐(18)、氧化钙储罐(21)、第二风机(23)、第三风机(20)、气体分布器(11)、第一氮气储罐(26)、汽水分离器(31)、第一冷凝器(29)；其中，钙基反应装置(14)的气体出口与旋风分离器(28)的入口相连接，旋风分离器(28)的固体出口与卧式沸腾流化床(27)的固体入口相连接，卧式沸腾流化床(27)的气体出口与惯性分离器(15)的入口相连接，惯性分离器(15)的气体出口与第二氮气储罐(32)的入口相连接，第二氮气储罐(32)的出口经第八阀门（33）与第一风机（25）的入口相连接，第一风机（25）的出口与卧式沸腾流化床(27)的气体入口相连接，惯性分离器(15)的固体出口经第二阀门（43）与卧式沸腾流化床(27)的固体出口并入同一管道后与第四三通阀(16)的入口相连接，第四三通阀(16)的一个出口与氢氧化钙储罐(18)的入口相连接，另一个出口与氧化钙储罐(21)的入口相连接，氢氧化钙储罐(18)的出口经第三阀门（17）后、氧化钙储罐(21)的出口经第四阀门（19）后和第二风机(23)的出口通过管道与钙基反应装置(14)的固体入口相连接，旋风分离器(28)的气体出口通过第一冷凝器(29)与汽水分离器(31)入口相连接，汽水分离器(31)的液体出口经第七阀门（30）后与下述能量输出单元的水储罐（37）的一个液体入口相连接，汽水分离器(31)的气体出口与第一氮气储罐(26)的入口相连接，第一氮气储罐(26)的一个出口经第五阀门（24）与第二风机（23）的入口相连接，第一氮气储罐(26)的另一个出口经第6阀门（22）与第三风机（20）的入口相连接，第三风机（20）的出口与气体分布器(11)的一个入口相连接；
——所述的能量输出单元包括水储罐(37)、给水泵(38)、第二加热盘管(40)、汽包(8)、下降管(9)、水冷壁(10)、蒸气管道(41)、过热器(12)、蒸汽轮机(34)、发电机(35)、第二冷凝器(36)；其中，水储罐(37)的出口通过第九阀门（39）与给水泵(38)相连接，给水泵(38)经第二加热盘管(40)与汽包(8)的液体入口相连接，汽包(8)的液体端通过下降管(9)与水冷壁(10)相通，水冷壁(10)又与汽包(8)的气体端入口相接构成循环，汽包(8)气体端的一个出口通过蒸气管道(41)与第三三通阀（42）的一个入口相连接，第三三通阀（42）的另一个入口与外部蒸汽管网相连，第三三通阀（42）的一个出口与气体分布器(11)的另一个入口相连接，汽包(8)气体端的另一个出口通过过热器(12)后与蒸汽轮机(34)的入口相连接，蒸汽轮机(34)的出口通过第二冷凝器(36)与水储罐(37)的另一个液体入口相连接，蒸汽轮机(34)与发电机(35)相连接。
2.根据权利要求1所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的钙基反应装置(14)采用循环流化床反应器，所用的反应介质为固体氢氧化钙粉末或氧化钙粉末，固体氢氧化钙粉末或氧化钙粉末依靠第二风机(23)经第三阀门(17)或第四阀门(19)进入钙基反应装置(14)内；为提高钙基反应装置(14)底部流态化气体的流速，钙基反应装置(14)的外部结构为倒锥形的圆筒结构，锥角为10°~15°，圆筒尺寸由储能容量确定，装置的可承受压力位0.15MPa~0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的钙基反应装置(14)由太阳能吸热器(1)或电加热器(4)提供热源；太阳能吸热器(1)和电加热器(4)内的流体为重油。
4.根据权利要求1或2所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的钙基反应装置(14)所采用的流态化气体为氮气或氮气与水蒸气的混合物。
5.根据权利要求1或3所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的太阳能吸热器(1)为碟式结构；电加热器(4)所用的电源为电网低谷电。
6.根据权利要求1所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，采用卧式沸腾流化床(27)为液态水预热，同时把钙基反应装置(14)的生成的固体冷却；卧式沸腾流化床(27)的流态化气体为氮气。
7.根据权利要求1或6所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的卧式沸腾流化床(27)的气体分布板具有5°~10°的倾角，以便氧化钙或氢氧化钙粉末往储罐方向转移。
8.根据权利要求1或7所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的卧式沸腾流化床(27)的气体出口侧连接了一个或多个惯性分离器(15)，以防止固体粉末被带入第二氮气储罐(32)中；所述的惯性分离器(15)的固体出口通过阀门与卧式沸腾流化床(27)的固体出口相接。
9.根据权利要求1所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统，其特征在于，所述的汽水分离器(31)用于分离经过第一冷凝器(29)后产生的液态水，以防止液态水被带入第一氮气储罐(26)中。
10.权利要求1~9所述的流态化钙基热化学高温储能/释能系统的工作方法，其特征在于包括储能过程和释能过程，所述储能过程是，氢氧化钙在流态化条件下在钙基反应装置(14)中发生吸热分解反应，将吸收的热量以化学能的形式存储在反应产物氧化钙并送入氧化钙储罐(21)中；所述释能过程是，氧化钙和水蒸气在流态化条件下在钙基反应装置(14)中发生放热反应，反应生成的氢氧化钙送入氧化钙储罐(21)中储存，放出的热量则通过加热水产生高温高压的蒸汽，推动蒸汽轮机(34)发电。
CN201610290808.7A 2016-04-30 2016-04-30 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法 Expired - Fee Related CN105737658B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610290808.7A CN105737658B (zh) 2016-04-30 2016-04-30 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610290808.7A CN105737658B (zh) 2016-04-30 2016-04-30 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105737658A true CN105737658A (zh) 2016-07-06
CN105737658B CN105737658B (zh) 2018-09-14

Family

ID=56287975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610290808.7A Expired - Fee Related CN105737658B (zh) 2016-04-30 2016-04-30 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105737658B (zh)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106813402A (zh) * 2017-03-13 2017-06-09 南京工业大学 中低温钙循环热化学储能装置及其方法
CN106950246A (zh) * 2017-03-28 2017-07-14 华南理工大学 一种固态储能介质的热化学储能反应实验装置及方法
CN108106476A (zh) * 2017-12-22 2018-06-01 西北大学 一种连续化学反应法蓄热放热系统
CN109550469A (zh) * 2018-12-14 2019-04-02 华南理工大学 一种双腔式热化学法储能反应装置及方法
CN109847459A (zh) * 2019-01-25 2019-06-07 西安热工研究院有限公司 一种采用流化过程的热化学储热系统及方法
CN112604611A (zh) * 2020-11-26 2021-04-06 清华大学 一种利用电石渣进行化学储/放能的装置及方法
CN113048826A (zh) * 2021-03-18 2021-06-29 江苏双良低碳产业技术研究院有限公司 一种钙基电化学储热系统
CN113217986A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 董荣华 一种化学蓄热器及采用化学蓄热器的供暖系统
CN113446890A (zh) * 2021-07-01 2021-09-28 清华大学 一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺
CN113686032A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法
CN113686187A (zh) * 2021-07-24 2021-11-23 华北电力大学（保定） 一种基于化学提质蓄热的低温余热增焓储热系统
CN113701368A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法
CN113701369A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 南京工业大学 一种直接式氢氧化钙热化学储能系统及储能方法
CN115117904A (zh) * 2022-08-29 2022-09-27 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 热电联产机组调峰运行下的储能及放能方法
CN115475578A (zh) * 2022-08-30 2022-12-16 上海交通大学 一种卧式协同搅拌的气固热化学储放热反应装置
CN115853610A (zh) * 2023-03-03 2023-03-28 中国电力工程顾问集团有限公司 一种污泥干化耦合燃煤机组调频调峰系统及方法
CN116146960A (zh) * 2021-11-23 2023-05-23 洛阳瑞昌环境工程有限公司 一种热化学蓄热储能系统及储能方法
CN116182130A (zh) * 2023-04-24 2023-05-30 哈尔滨工业大学 一种零碳排放电站锅炉系统
CN117074602A (zh) * 2023-08-29 2023-11-17 湛江电力有限公司 多因素下钙基热化学储能材料的样品制取系统与方法
CN117074602B (zh) * 2023-08-29 2024-05-24 湛江电力有限公司 多因素下钙基热化学储能材料的样品制取系统与方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102444993A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 中国科学院工程热物理研究所 一种中低温太阳能热化学蓄能系统
CN102679563A (zh) * 2012-06-21 2012-09-19 山东大学 一种多功能太阳能蓄能系统及蓄能方法
CN102721312A (zh) * 2012-07-06 2012-10-10 中山大学 一种太阳能热化学混合储能装置及方法
CN104006540A (zh) * 2014-05-07 2014-08-27 华南理工大学 热化学储能测试装置及测试方法
CN104806311A (zh) * 2015-03-17 2015-07-29 南京工业大学 新型氨基热化学储能系统
WO2015197885A1 (es) * 2014-06-26 2015-12-30 Universidad De Sevilla Procedimiento termoquímico de transferencia y almacenamiento de energía solar concentrada

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102444993A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 中国科学院工程热物理研究所 一种中低温太阳能热化学蓄能系统
CN102679563A (zh) * 2012-06-21 2012-09-19 山东大学 一种多功能太阳能蓄能系统及蓄能方法
CN102721312A (zh) * 2012-07-06 2012-10-10 中山大学 一种太阳能热化学混合储能装置及方法
CN104006540A (zh) * 2014-05-07 2014-08-27 华南理工大学 热化学储能测试装置及测试方法
WO2015197885A1 (es) * 2014-06-26 2015-12-30 Universidad De Sevilla Procedimiento termoquímico de transferencia y almacenamiento de energía solar concentrada
CN104806311A (zh) * 2015-03-17 2015-07-29 南京工业大学 新型氨基热化学储能系统

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106813402A (zh) * 2017-03-13 2017-06-09 南京工业大学 中低温钙循环热化学储能装置及其方法
CN106950246A (zh) * 2017-03-28 2017-07-14 华南理工大学 一种固态储能介质的热化学储能反应实验装置及方法
CN106950246B (zh) * 2017-03-28 2023-07-18 华南理工大学 一种固态储能介质的热化学储能反应实验装置及方法
CN108106476A (zh) * 2017-12-22 2018-06-01 西北大学 一种连续化学反应法蓄热放热系统
CN109550469A (zh) * 2018-12-14 2019-04-02 华南理工大学 一种双腔式热化学法储能反应装置及方法
CN109550469B (zh) * 2018-12-14 2023-09-29 华南理工大学 一种双腔式热化学法储能反应装置及方法
CN109847459A (zh) * 2019-01-25 2019-06-07 西安热工研究院有限公司 一种采用流化过程的热化学储热系统及方法
CN112604611B (zh) * 2020-11-26 2022-03-29 清华大学 一种利用电石渣进行化学储/放能的装置及方法
CN112604611A (zh) * 2020-11-26 2021-04-06 清华大学 一种利用电石渣进行化学储/放能的装置及方法
CN113048826A (zh) * 2021-03-18 2021-06-29 江苏双良低碳产业技术研究院有限公司 一种钙基电化学储热系统
CN113217986A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 董荣华 一种化学蓄热器及采用化学蓄热器的供暖系统
CN113446890B (zh) * 2021-07-01 2022-05-03 清华大学 一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺
CN113446890A (zh) * 2021-07-01 2021-09-28 清华大学 一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺
CN113686187B (zh) * 2021-07-24 2023-07-04 华北电力大学（保定） 一种基于化学提质蓄热的低温余热增焓储热系统
CN113686187A (zh) * 2021-07-24 2021-11-23 华北电力大学（保定） 一种基于化学提质蓄热的低温余热增焓储热系统
CN113686032A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法
CN113701368B (zh) * 2021-08-31 2022-06-03 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法
CN113686032B (zh) * 2021-08-31 2022-06-03 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法
CN113701369B (zh) * 2021-08-31 2022-06-03 南京工业大学 一种直接式氢氧化钙热化学储能系统及储能方法
CN113701369A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 南京工业大学 一种直接式氢氧化钙热化学储能系统及储能方法
CN113701368A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 南京工业大学 一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法
CN116146960A (zh) * 2021-11-23 2023-05-23 洛阳瑞昌环境工程有限公司 一种热化学蓄热储能系统及储能方法
CN115117904A (zh) * 2022-08-29 2022-09-27 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 热电联产机组调峰运行下的储能及放能方法
CN115475578A (zh) * 2022-08-30 2022-12-16 上海交通大学 一种卧式协同搅拌的气固热化学储放热反应装置
CN115853610A (zh) * 2023-03-03 2023-03-28 中国电力工程顾问集团有限公司 一种污泥干化耦合燃煤机组调频调峰系统及方法
CN116182130A (zh) * 2023-04-24 2023-05-30 哈尔滨工业大学 一种零碳排放电站锅炉系统
CN117074602A (zh) * 2023-08-29 2023-11-17 湛江电力有限公司 多因素下钙基热化学储能材料的样品制取系统与方法
CN117074602B (zh) * 2023-08-29 2024-05-24 湛江电力有限公司 多因素下钙基热化学储能材料的样品制取系统与方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105737658B (zh) 2018-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105737658B (zh) 流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法
Wu et al. Thermodynamic analysis of a novel hybrid thermochemical-compressed air energy storage system powered by wind, solar and/or off-peak electricity
CN106595363B (zh) 高温钙循环热化学储能方法及系统
CN106152233B (zh) 一种基于储热的多功能蒸汽/热风供热方法和装置
CN109269129A (zh) 钙循环梯级热化学储能方法及系统
CN107120628B (zh) 一种基于水合盐化学蓄热的热电两用系统及其使用方法
CN109595045B (zh) 用于超超临界二次再热机组高效及灵活供热的储能系统
CN103089439A (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置
Carro et al. Analysis of a thermochemical energy storage system based on the reversible Ca (OH) 2/CaO reaction
CN113446890B (zh) 一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺
CN206235221U (zh) 流态化钙基热化学高温储能/释能系统
CN113686032B (zh) 一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法
Carro et al. Integration of calcium looping and calcium hydroxide thermochemical systems for energy storage and power production in concentrating solar power plants
CN106753579A (zh) 一种固体热载体煤气化电力蓄能系统和方法
CN112097556A (zh) 一种钙基体系高温电化学储能集成系统与方法
CN203271834U (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯联合循环发电装置
CN104847499A (zh) 一种带太阳能加热的布列顿联合循环发电装置
CN209612411U (zh) 一种采用流化过程的热化学储热系统
CN209113822U (zh) 一种高温煤气显热回收装置
CN103089442A (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置
Branover et al. Promising applications of the liquid metal MHD energy conversion technology
CN105771819B (zh) 一种钙基热化学高温流化床内循环反应装置及其工作方法
CN203223295U (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置
CN110195620B (zh) 基于超临界二氧化碳的增压流化床联合循环发电系统
CN103089350A (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯联合循环发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180914