CN110749224A - 一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法 - Google Patents

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李龙
鞠贵冬
姚余善
吴刚
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Abstract

本发明涉及一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法，属于蓄能领域。它包括储热单元外壳、电加热装置、颗粒分离筛和高效换热板；所述电加热装置设置在储热单元外壳内，并由高效换热板包夹，形成被加热介质空间；所述储热单元外壳、高效换热板以及颗粒分离筛以层状的形式组合，储热单元外壳和颗粒分离筛之间形成蒸汽平衡空间，颗粒分离筛和高效换热板之间形成材料空间。本发明的一种氧化钙电化学储热装置可在夜间利用低谷电为储热装置充能，白天将储热装置中的化学能释放，加热蒸汽、水及导热油等介质，从而达到储热的目的。

Description

一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法，属于蓄能领域。
背景技术
储能技术主要用于解决能量供求在时间和空间上不匹配的问题，从而提高整体能源利用效率。
近几年，我国储能市场呈迅速增长的态势，其中电力调峰、调频等政策对储能的应用起到了积极的推动作用。然而，受储热技术的影响，储热技术在工业用热领域、采暖领域的应用依旧无法打开局面。
因此，需要开发一种储热技术，既能满足用户的较高参数的用热需求，又能对电力进行削峰填谷。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景问题中提出的问题，提供一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法，它可将氧化钙储热模块组成储热模组，以应对不同的用汽、用热场景。该装置夜间利用低谷电为储热装置充能，白天将储热装置中的化学能释放，加热蒸汽、水及导热油等介质，从而达到储热的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种氧化钙电化学储热装置，包括储热单元外壳、电加热装置、颗粒分离筛和高效换热板；
所述电加热装置设置在储热单元外壳内，并由高效换热板包夹，形成被加热介质空间；
所述储热单元外壳、高效换热板以及颗粒分离筛以层状的形式组合，储热单元外壳和颗粒分离筛之间形成蒸汽平衡空间，颗粒分离筛和高效换热板之间形成材料空间。
所述被加热介质空间中的电加热装置错列布置，形成被加热介质流道。
所述储热单元外壳上对应设置有水合蒸汽入口、脱水副产蒸汽出口、被加热介质入口和被加热介质出口；
所述水合蒸汽入口连通蒸汽平衡空间的一端，所述脱水副产蒸汽出口连通蒸汽平衡空间的另一端；
所述加热介质入口连通被加热介质空间的一端，所述被加热介质出口连通被加热介质空间的另一端。
所述水合蒸汽入口、脱水副产蒸汽出口、被加热介质入口和被加热介质出口分别对应管道连接，并组成储热模组。
本发明一种氧化钙电化学储热装置的工作方法如下：
充能脱水反应时，电加热装置加热高效换热板，间接地加热材料空间中的材料；材料空间中的材料加热后分解生成的水蒸汽，通过颗粒分离筛进入蒸汽平衡空间，然后从脱水副产蒸汽出口排出装置；
释能水合反应时，被加热介质由被加热介质入口进入被加热介质空间，介质加热后从被加热介质出口排出；水合反应的水蒸汽由水合蒸汽入口进入蒸汽平衡空间，通过颗粒分离筛后与材料空间中的材料反应，化学反应释放的热量加热高效换热板，间接地加热被加热介质空间的介质。
上述充能脱水反应中，所述材料空间中的材料从氢氧化钙向氧化钙转化；释能水合反应中，所述材料空间中的材料是氧化钙向氢氧化钙转化。
本装置在充能过程中，由电加热器加热氢氧化钙，反应生成的水蒸汽由副产蒸汽出口流出；
在释能过程中，水合反应所需的水蒸汽由水合蒸汽入口进入，被加热介质由介质入口进入，加热后由介质出口流出。
相比于现有技术，本发明具有以下优点：
1、充能及释能速度快
化学反应材料平铺在材料空间，其厚度相对受热面积来说很薄，因此充能或释能时与高效换热器的换热效率高，水蒸汽与反应材料的接触后排出容易，从而使充能及释能速度更快。
2、释能温度较高
本专利储热装置采用了氧化钙作为储热材料，其释能放热温度在150~500℃范围内，可有效满足用户高温热的需求。
3、电加热装置换热性能好
由于电加热装置间接加热化学反应材料，且两侧均有换热面，因此，与电加热装置直接置于化学反应材料中相比，本专利电加热装置的布置方式在换热系数降低不多的情况下，大大改善了工作环境，有利于延长其使用寿命。
4、结构紧凑
通过加热装置的布置，合理规划受热介质通道，从而提高了装置的空间利用率；合理规划水蒸汽及被加热介质进出口通道，从而利于物质出入。
5、易于形成模块组合
本专利氧化钙储热单元模块化设计，通过接口的连接，可以很方便的形成模组，从而易于规模化，满足不同用户的用热需求。
附图说明
图1为本发明实施例中模块结构示意图；
图2 本发明实施例中模块主视图；
图3 本发明实施例中模块主视剖面图；
图4 本发明实施例中模块俯视图；
图5 本发明实施例中模块轴测隔层分解图；
图6 本发明实施例中模块轴测结构分解图；
图7 本发明实施例中模组结构示意图；
其中附图标注如下：
1、储热单元外壳； 2、电加热装置；
3、水合蒸汽入口； 4、脱水副产蒸汽出口；
5、被加热介质入口； 6、被加热介质出口；
7、颗粒分离筛； 8、高效换热板；
9、蒸汽平衡空间； 10、材料空间；
11、被加热介质空间。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明加以说明 ：
如图1~7所示，一种氧化钙电化学储热装置，包括储热单元外壳1、电加热装置2、颗粒分离筛7和高效换热板8；
所述电加热装置2设置在储热单元外壳1内，并由高效换热板8包夹，形成被加热介质空间11；
所述储热单元外壳1、高效换热板8以及颗粒分离筛7以层状的形式组合，储热单元外壳1和颗粒分离筛7之间形成蒸汽平衡空间9，颗粒分离筛7和高效换热板8之间形成材料空间10。
在本实施例中，上述颗粒分离筛7的作用在于允许蒸汽通过，而不允许颗粒通过。
所述被加热介质空间11中的电加热装置2错列布置，形成被加热介质流道。
所述储热单元外壳1上对应设置有水合蒸汽入口3、脱水副产蒸汽出口4、被加热介质入口5和被加热介质出口6；
所述水合蒸汽入口3连通蒸汽平衡空间9的一端，所述脱水副产蒸汽出口4连通蒸汽平衡空间9的另一端；
所述加热介质入口5连通被加热介质空间11的一端，所述被加热介质出口6连通被加热介质空间11的另一端。
在本实施例中，一种氧化钙电化学储热装置的工作方法如下：
充能脱水反应时，电加热装置2加热高效换热板8，间接地加热材料空间10中的材料；材料空间10中的材料加热后分解生成的水蒸汽，通过颗粒7分离筛进入蒸汽平衡空间9，然后从脱水副产蒸汽出口4排出装置；
释能水合反应时，被加热介质由被加热介质入口5进入被加热介质空间11，介质加热后从被加热介质出口6排出；水合反应的水蒸汽由水合蒸汽入口3进入蒸汽平衡空间9，通过颗粒分离筛7后与材料空间10中的材料反应，化学反应释放的热量加热高效换热板8，间接地加热被加热介质空间11的介质；
上述充能脱水反应中，所述材料空间10中的材料是氢氧化钙。
上述释能水合反应中，所述材料空间10中的材料是氧化钙。
在本实施例中，通过将多个储热模块装置的水合蒸汽入口3、脱水副产蒸汽出口4、被加热介质入口5和被加热介质出口6分别连接起来，可以很容易地组成储热模组，如图7所示为储热模块的垂直组合方式。
在本实施例中，储热模块的组合方式包括但不限于垂直组合、水平组合。
在本实施例中，本发明所采用原理如下：
在充能脱水反应时，氢氧化钙脱水吸热，氢氧化钙材料被加热后分解生成氧化钙和水蒸气；
在释能水合反应时，氧化钙吸水放热，并生成氢氧化钙。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化钙电化学储热装置，包括储热单元外壳（1），其特征在于：还包括电加热装置（2）、颗粒分离筛（7）和高效换热板（8）；
所述电加热装置（2）设置在储热单元外壳（1）内，并由高效换热板（8）包夹，形成被加热介质空间（11）；
所述储热单元外壳（1）、高效换热板（8）以及颗粒分离筛（7）以层状的形式组合，储热单元外壳（1）和颗粒分离筛（7）之间形成蒸汽平衡空间（9），颗粒分离筛（7）和高效换热板（8）之间形成材料空间（10）。
2.根据权利要求1所述的一种氧化钙电化学储热装置，其特征在于：所述被加热介质空间（11）中的电加热装置（2）错列布置，形成被加热介质流道。
3.根据权利要求1所述的一种氧化钙电化学储热装置，其特征在于：所述储热单元外壳（1）上对应设置有水合蒸汽入口（3）、脱水副产蒸汽出口（4）、被加热介质入口（5）和被加热介质出口（6）；
所述水合蒸汽入口（3）连通蒸汽平衡空间（9）的一端，所述脱水副产蒸汽出口（4）连通蒸汽平衡空间（9）的另一端；
所述加热介质入口（5）连通被加热介质空间（11）的一端，所述被加热介质出口（6）连通被加热介质空间（11）的另一端。
4.根据权利要求3所述的一种氧化钙电化学储热装置，其特征在于：所述水合蒸汽入口（3）、脱水副产蒸汽出口（4）、被加热介质入口（5）和被加热介质出口（6）分别对应管道连接，并组成储热模组。
5.一种氧化钙电化学储热装置的工作方法，其特征在于：
充能脱水反应时，电加热装置（2）加热高效换热板（8），间接地加热材料空间（10）中的材料；材料空间（10）中的材料加热后分解生成的水蒸汽，通过颗粒（7）分离筛进入蒸汽平衡空间（9），然后从脱水副产蒸汽出口（4）排出装置；
释能水合反应时，被加热介质由被加热介质入口（5）进入被加热介质空间（11），介质加热后从被加热介质出口（6）排出；水合反应的水蒸汽由水合蒸汽入口（3）进入蒸汽平衡空间（9），通过颗粒分离筛（7）后与材料空间（10）中的材料反应，化学反应释放的热量加热高效换热板（8），间接地加热被加热介质空间（11）的介质。
6.根据权利要求5所述的一种氧化钙电化学储热装置的工作方法，其特征在于：充能脱水反应中，所述材料空间（10）中的材料从氢氧化钙向氧化钙转化；释能水合反应中，所述材料空间（10）中的材料是氧化钙向氢氧化钙转化。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111649611A (zh) * 2020-06-15 2020-09-11 浙江大学 能源消纳系统及其运行方法
CN113048825A (zh) * 2021-02-08 2021-06-29 启东市普能新能源科技有限公司 一种利用化学反应储热的装置及其方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0010819A1 (en) * 1978-11-06 1980-05-14 Akzo N.V. Apparatus for the storage of heat and use of said apparatus in heating systems
US20080219651A1 (en) * 2005-01-06 2008-09-11 New World Generation Inc. Thermal Storage Medium
WO2012133258A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Chemical heat storage reactor and chemical heat storage system
JP2013113564A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Toyota Central R&D Labs Inc 化学蓄熱用反応器
JP2015178926A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 株式会社豊田中央研究所 蓄熱システム
JP2015218916A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 株式会社デンソー 蓄熱装置
JP2017089923A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 株式会社豊田中央研究所 反応器、蓄熱システム
CN110193336A (zh) * 2019-05-31 2019-09-03 西安交通大学 一种用于水合盐储热的分层单元式反应器
CN211147410U (zh) * 2019-11-21 2020-07-31 江苏双良低碳产业技术研究院有限公司 一种氧化钙电化学储热装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0010819A1 (en) * 1978-11-06 1980-05-14 Akzo N.V. Apparatus for the storage of heat and use of said apparatus in heating systems
US20080219651A1 (en) * 2005-01-06 2008-09-11 New World Generation Inc. Thermal Storage Medium
WO2012133258A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Chemical heat storage reactor and chemical heat storage system
JP2013113564A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Toyota Central R&D Labs Inc 化学蓄熱用反応器
JP2015178926A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 株式会社豊田中央研究所 蓄熱システム
JP2015218916A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 株式会社デンソー 蓄熱装置
JP2017089923A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 株式会社豊田中央研究所 反応器、蓄熱システム
CN110193336A (zh) * 2019-05-31 2019-09-03 西安交通大学 一种用于水合盐储热的分层单元式反应器
CN211147410U (zh) * 2019-11-21 2020-07-31 江苏双良低碳产业技术研究院有限公司 一种氧化钙电化学储热装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111649611A (zh) * 2020-06-15 2020-09-11 浙江大学 能源消纳系统及其运行方法
CN111649611B (zh) * 2020-06-15 2021-07-23 浙江大学 能源消纳系统及其运行方法
CN113048825A (zh) * 2021-02-08 2021-06-29 启东市普能新能源科技有限公司 一种利用化学反应储热的装置及其方法

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