CN110319726A - 一种化学热储能系统 - Google Patents

一种化学热储能系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110319726A
CN110319726A CN201910669222.5A CN201910669222A CN110319726A CN 110319726 A CN110319726 A CN 110319726A CN 201910669222 A CN201910669222 A CN 201910669222A CN 110319726 A CN110319726 A CN 110319726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inner cavity
storage system
cavity chamber
heat energy
heat exchange
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.)
Pending
Application number
CN201910669222.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李前进
尹凤福
杨明亮
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.)
Li Qianjin
Original Assignee
Qingdao Sandy Yike Environmental Protection Technology Co Ltd
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 Qingdao Sandy Yike Environmental Protection Technology Co Ltd filed Critical Qingdao Sandy Yike Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority to CN201910669222.5A priority Critical patent/CN110319726A/zh
Publication of CN110319726A publication Critical patent/CN110319726A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/028—Steam generation using heat accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F24H7/0208—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid using electrical energy supply
    • F24H7/0233—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid using electrical energy supply the transfer fluid being water
    • 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
    • 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
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
    • 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
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及一种化学反应储能系统，包括反应罐、膨胀罐、换热盘管、以及控制装置；反应罐包括内腔室和外夹套，内腔室设置有多个换热基本单元，多个换热基本单元包括加热托盘、设置在加热托盘下方的加热装置和放置于加热托盘上的纤维棉，纤维棉上吸附有储能材料，其中，氮气罐通过氮气增压泵连接膨胀罐的输入端，膨胀罐的输出端连接外围夹套腔室；换热盘管贯穿反应罐，在内腔室内，换热盘管设置在纤维棉上方；控制装置连接氮气增压泵。本发明提供的化学热储能系统安装简单，使用方便，可以通过并联实现储能规模的可大可小。

Description

一种化学热储能系统
技术领域
本发明涉及储能领域，尤其涉及一种化学热储能系统。
背景技术
热化学储能通过可逆化学反应，利用反应过程中的反应焓热进行储能，是一种高效的储能手段。与其他储能方式相比，热化学储能具有的储能密度大(100～500kW·h/m3)、能在环境温度下实现长期无热损储存、适合长距离运输等优点特性，为太阳热能的高温高效转换、储存及传输提供了一种极具发展前景的方法。热化学储能能够克服太阳能的间歇性，实现热量的持续供给，特别适用于电厂峰谷负荷调节，并于尖峰发电时释放出热能，推动汽轮机发电。
理论上说，任何存在吸热/放热的可逆化学反应都可以用于热能存储。但目前研究的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。为了使热化学储能系统更高效地运行，对储能装置的设计成为亟待解决的重要技术。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。
为实现上述目的，本发明提供一种化学反应储能系统，包括反应罐、膨胀罐、换热盘管、以及控制装置；反应罐包括内腔室和外夹套，内腔室设置有多个换热基本单元，多个换热基本单元包括加热托盘、设置在加热托盘下方的加热装置和放置于加热托盘上的纤维棉，内腔室的外壁的顶端设置有多个单向阀，纤维棉上吸附有储能材料，其中，内腔室和外围夹套通过支撑桥焊接组装而成；内腔室的外壁和外夹套构成外围夹套腔室，氮气罐通过氮气增压泵连接膨胀罐的输入端，膨胀罐的输出端连接外围夹套腔室；换热盘管贯穿反应罐，在内腔室内，换热盘管围绕加热托盘并设置在纤维棉上方；控制装置连接氮气增压泵。
在一个可能的实施方式中，纤维棉为氧化铝耐高温纤维。
在一个可能的实施方式中，还包括电磁阀，电磁阀位于膨胀罐与外围夹套腔室之间。
在一个可能的实施方式中，反应罐上还设置有压力表。
在一个可能的实施方式中，加热装置为电加热器。
在一个可能的实施方式中，电加热器包括电加热电源盒和电加热管。
在一个可能的实施方式中，储能材料为Ga(HO)2、GaCO3或者Ba(HO)2。
在一个可能的实施方式中，外围夹套腔室内设有储水槽和纵向管路，储水槽位于内腔室下方，纵向管路的下端通过一个弯管连接到储水槽内，纵向管路的侧壁上设置有多个喷头，喷头穿过内腔室的外壁。
在一个可能的实施方式中，控制装置内部设置有PLC控制器。
在一个可能的实施方式中，氮气增压泵上设置有压力控制表。
本发明提供的化学热储能系统安装简单，使用方便，可以通过并联实现储能规模的大小。可以通过此装置在波谷电的时候储热，放到其他时间段使用。节约波峰时候的电力消耗。如果将电加热换成其他热回收盘管，则可以实现其他热源的储能装置，应用于废热储存或者是太阳能热储存。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种化学热储能系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种反应罐的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为换热盘管、纤维棉和电加热管的位置示意图；
图5为本发明实施例提供的纵向管路和内腔室的位置示意图；
图6为图5的一种剖视图；
附图标记说明：
1-换热盘管，2-纤维棉，3-加热托盘，4-电加热管，5-电加热电源盒，7-电磁阀，8-膨胀罐，9-控制装置，10-氮气增压泵，11-氮气罐，12-压力表，13-水泵，14-纵向管路，15-单向阀，16-内腔室，17-外夹套，18-支撑桥，19-喷头，20-弯管。
具体实施方式
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-6，本发明实施例提供一种化学热储能系统，包括反应罐、膨胀罐8、换热盘管1、以及控制装置9。
反应罐包括内腔室16和外夹套17，内腔室16包括设置有多个换热基本单元，多个换热基本单元包括加热托盘3、设置在加热托盘3下方的加热装置和放置于加热托盘3上的纤维棉2，内腔室16的外壁的顶端设置有多个贯穿内腔室16的外壁的单向阀15，纤维棉2上吸附有储能材料，这里的加热装置选用电加热管4。
内腔室16的外壁和外夹套17构成外围夹套腔室，内腔室16的外壁与外夹套17之间通过支撑桥18焊接固定，氮气罐11通过氮气增压泵10连接膨胀罐8的输入端，膨胀罐8的输出端连接外围夹套腔室。
换热盘管1贯穿反应罐，在内腔室16内，换热盘管1设置在纤维棉2上方。
外围夹套腔室内，内腔室16的外壁的的后方，还设置有纵向管路14，纵向管路14的下端通过一个弯管20连接到内腔室16下方的储水槽内，纵向管路14侧壁上设置有多个喷头19，喷头19都固定在内腔室16的外壁上，并贯穿内腔室16的外壁。
控制装置9连接氮气增压泵10，通过PLC控制器的指令控制氮气增压泵10，来实现增减氮气流量。
在一个示例中，控制装置9内部设置有PLC控制器。
在一个示例中，所述纤维棉为氧化铝耐高温纤维。
在一个示例中，所述化学热储能系统还包括电磁阀7，所述电磁阀7位于所述膨胀罐8与所述外围夹套腔室之间，控制氮气在不同工作条件下的进出。
在一个示例中，所述反应罐上还设置有压力表12，可以实时监测外围夹套腔室的压力，氮气增压泵10上设置有压力控制表，氮气增压泵10上的压力控制表是为了调整氮气压力的，根据外围夹套腔室的压力来调节给压。
在一个示例中，所述电加热管4外还连接一个电加热电源盒5，其中，电加热电源盒5位于换热盘管1的前方，并穿出外夹套17，方便工作人员对电加热管4进行控制，应当理解，这里的加热装置选用电加热管4和电加热电源盒5组成的电加热器只是示例，根据设计需求，可以选用其他热源装置。
在一个示例中，所述储能材料为Ga(HO)2、GaCO3或者Ba(HO)2。
应当理解，上述储能材料只是示例，根据设计需求，储能材料还可以选用其他具有化学焓热的可逆化学反应的物质。
在一个示例中，所述的膨胀管是为了缓冲反应时产生的水蒸气以及压力。
工作原理：
1.储热过程：电加热管4位于托盘下方，用来烤烧托盘上方吸附有如Ga(HO)2化学物质的纤维，促使物质分解。分解后的液体水会通过单向阀15，进入外胆夹套。
2.放热过程：通过系统控制，采用氮气泵给外围夹套腔室充压，促使夹套内的水或者水蒸气通过喷头19进入内腔室16。水雾与岩棉内分解后的盐类物质反应，会产生大量的热。热通过盘管将盘管内的液体加热，从而实现放热。通过控制水雾进入的量以或者盘管内的水流量来控制出水水温，达到终端用热需求。
方法步骤：
1.电加热将吸附于氧化铝纤维的化学物质(如Ga(HO)2,GaCo3,Ba(HO)2等)加热分解，水蒸气在热流推动下通过顶部的单向阀15冷凝到装置的外围夹套腔室中。
2.夹套中的水蒸气会在逐渐冷凝过程中，变为冷凝水储存在外围夹套腔室下方的储水槽内。
3.提取能量的时候，通过膨胀罐8以及氮气泵施加压力，采用氮气泵给外围夹套腔室充压，促使夹套内的水或者水蒸气，水蒸气在氮气的压力下喷到内腔室16内，与纤维与分解后的氧化物或者盐(步骤1加热分解后的物质)进行反应。
4.反应的热会将氧化铝纤维上方的换热盘管1加热，从而加热了换热盘管1内的水，进而实现储能转化为可以使用的热水或者蒸汽。
在一个示例中，换热盘管1的进水口连接泵站，泵站包括水泵13和流量计，控制进水量。
上述实施例中，是一个氮气增压泵10连接控制一个反应罐，在实际应用中，也可以一个氮气增压泵10连接控制多个反应罐，即实现多个反应罐的并联。
本发明与现有其他储能方式相比，有非常显著的优势。
储能物质：目前采用的是储能密度相对较高，且容易找到的。
经济上：本装置设计新颖，安装简单，使用方便，可以通过并联实现储能规模化生产。
社会效益：可以通过此装置在波谷电的时候储热，放到其他时间段使用。节约波峰时候的电力消耗。通过调整热源装置，可以实现热力回收、太阳能热能储存。
环保：本装置采用的原料很容易获取，用途非常广泛，能够实现高温，解决工业用热难题。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化学热储能系统，其特征在于，包括反应罐、膨胀罐、换热盘管、以及控制装置；
所述反应罐包括内腔室和外夹套，所述内腔室设置有多个换热基本单元，所述多个换热基本单元包括加热托盘、设置在加热托盘下方的加热装置和放置于所述加热托盘上的纤维棉，所述内腔室的外壁的顶端设置有多个单向阀，所述纤维棉上吸附有储能材料，其中，内腔室和外围夹套通过支撑桥焊接组装而成；
所述内腔室的外壁和所述外夹套构成外围夹套腔室，所述氮气罐通过所述氮气增压泵连接所述膨胀罐的输入端，所述膨胀罐的输出端连接所述外围夹套腔室；
所述换热盘管贯穿所述反应罐，在所述内腔室内，所述换热盘管围绕所述加热托盘并设置在所述纤维棉上方；
所述控制装置连接氮气增压泵。
2.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述纤维棉为氧化铝耐高温纤维。
3.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，还包括电磁阀，所述电磁阀位于所述膨胀罐与所述外围夹套腔室之间。
4.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述反应罐上还设置有压力表。
5.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述加热装置为电加热器。
6.根据权利要求5所述的化学热储能系统，其特征在于，所述电加热器包括电加热电源盒和电加热管。
7.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述储能材料为Ga(HO)2、GaCO3或者Ba(HO)2。
8.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述外围夹套腔室内设有储水槽和纵向管路，所述储水槽位于所述内腔室下方，所述纵向管路的下端通过一个弯管连接到所述储水槽内，所述纵向管路的侧壁上设置有多个喷头，所述喷头穿过所述内腔室的外壁。
9.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述控制装置内部设置有PLC控制器。
10.根据权利要求1所述的化学热储能系统，其特征在于，所述氮气增压泵上设置有压力控制表。
CN201910669222.5A 2019-07-24 2019-07-24 一种化学热储能系统 Pending CN110319726A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910669222.5A CN110319726A (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种化学热储能系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910669222.5A CN110319726A (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种化学热储能系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110319726A true CN110319726A (zh) 2019-10-11

Family

ID=68124302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910669222.5A Pending CN110319726A (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种化学热储能系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110319726A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111889056A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 博尔滋曼新能源科技(上海)有限公司 一种雾化水与氧化钙颗粒的混合反应装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8509170D0 (en) * 1985-04-10 1985-05-15 Dutton N Heat store system
JP2013113551A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Toyota Central R&D Labs Inc 化学蓄熱システム
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
US20160023336A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Taizhou Dajiang Ind. Co., Ltd. Phase transition heat storage device
GB201601976D0 (en) * 2016-02-03 2016-03-23 Cave Piers S J Heat storing and heat transfer systems
CN210533133U (zh) * 2019-07-24 2020-05-15 青岛桑迪益科环保科技有限公司 一种化学热储能系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8509170D0 (en) * 1985-04-10 1985-05-15 Dutton N Heat store system
JP2013113551A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Toyota Central R&D Labs Inc 化学蓄熱システム
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
US20160023336A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Taizhou Dajiang Ind. Co., Ltd. Phase transition heat storage device
GB201601976D0 (en) * 2016-02-03 2016-03-23 Cave Piers S J Heat storing and heat transfer systems
CN210533133U (zh) * 2019-07-24 2020-05-15 青岛桑迪益科环保科技有限公司 一种化学热储能系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111889056A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 博尔滋曼新能源科技(上海)有限公司 一种雾化水与氧化钙颗粒的混合反应装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101699163B (zh) 熔盐管壳式蒸汽发生装置及方法
CN101956969B (zh) 一种熔盐盘管式蒸汽发生方法及装置
CN104696936A (zh) 一种高蓄能可分离罐式集装箱移动供热站
CN201582773U (zh) 一种利用废气余热的蒸汽发生器
CN108644880B (zh) 一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统及其工作方法
CN110319726A (zh) 一种化学热储能系统
CN210533133U (zh) 一种化学热储能系统
CN201772714U (zh) 烘干设备余热回收利用装置
CN110386590B (zh) 一种小型甲醇制氢装置
CN107288744A (zh) 基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置及供电供热方法
CN101403471A (zh) 液化气气化方法及其循环式气化装置
CN101240432B (zh) 液体介质铝电解槽余热回收装置及其回收方法
CN213569529U (zh) 一种免导热油的甲醇水制氢用于二氧化碳回收再利用装置
CN201344750Y (zh) 沼气发电的余热利用系统
CN203980879U (zh) 一种新型回转窑体集热器
CN212029473U (zh) 一种冷凝水回收改造装置
CN209685301U (zh) 一种醇水高效制氢设备
CN203586371U (zh) 高效可移动式相变蓄热供热装置
CN202280490U (zh) 余热水热能转换装置
CN112777567A (zh) 一种制氢装置
CN201891476U (zh) 一种柴油机排气管道废热利用装置
CN103673376B (zh) 一种加热与吸附热结合的热量转换装置
CN213714055U (zh) 一种钙基体系高温电化学储能集成系统
CN219494066U (zh) 一种余汽回收利用高温节能器
CN216079866U (zh) 一种环保型低氮锅炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230412

Address after: Room 102, Unit 2, Building 15, No. 15, Kaifeng Road, Sifang District, Qingdao, Shandong Province, 266000

Applicant after: Li Qianjin

Address before: Room 811, Science and Technology Innovation Building, 171 Shandong Road, Shibei District, Qingdao City, Shandong Province, 266034

Applicant before: Qingdao Sandy Yike Environmental Protection Technology Co.,Ltd.