CN113663636B - 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法 - Google Patents

一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113663636B
CN113663636B CN202111017221.6A CN202111017221A CN113663636B CN 113663636 B CN113663636 B CN 113663636B CN 202111017221 A CN202111017221 A CN 202111017221A CN 113663636 B CN113663636 B CN 113663636B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
cao
storage tank
solid particle
caco
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.)
Active
Application number
CN202111017221.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113663636A (zh
Inventor
凌祥
张志浩
靳晓刚
宋丹阳
王燕
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.)
Nanjing Tech University
Original Assignee
Nanjing Tech University
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 Nanjing Tech University filed Critical Nanjing Tech University
Priority to CN202111017221.6A priority Critical patent/CN113663636B/zh
Publication of CN113663636A publication Critical patent/CN113663636A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113663636B publication Critical patent/CN113663636B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/28—Moving reactors, e.g. rotary drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
    • 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

Abstract

本发明提供一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法，包括球磨反应器、回转辅助设备和反应物存储装置，采用的热化学储能体系为CaCO3/CaO，通过热能与化学能之间的相互转换进行储能，当太阳辐照充足时，CaCO3固体颗粒与太阳能产生的高温热空气进行间壁加热发生吸热分解反应，将接受的热量以化学能的形式储存于分解产物CaO和CO2中；当需要热量时，CaO和CO2发生逆向热化学反应，将CaO和CO2中所储存的化学能逆转成热能并释放出来。本发明具有储能密度高、循环效率高、反应速度快、环境友好、稳定、安全、无毒且原材料价格低廉的特点，能够解决太阳能高温热电站发电连续高效运行的问题。

Description

一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法
技术领域：
本发明储能技术领域，具体涉及一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法。
背景技术：
热化学储能利用可逆的化学反应实现热量存储与利用，它的储能密度高(约为显热储能的10倍、潜热储能的5倍)、热损失小、储能温度范围广，可实现季节性储能而不需要特殊的绝热措施。为克服太阳能利用的间歇性和不稳定性，实现太阳热能的高温高效转换、储存及传输提供了一条极具发展前景的解决方案。
储能密度大、反应速度快、稳定、安全、无毒且原材料价格低廉的CaCO3/CaO热化学储能体系是高温热化学储能体系中最具应用前景的体系之一。研究表明，固体颗粒导热系数低、颗粒间气体缝隙导致的较大热阻等，使得合成反应放出的热量难以导出，限制了放热反应的进行，影响反应器的放热性能；较高的分解温度能使反应快速进行，但高温会加剧材料团聚烧结，降低反应器的循环性能。钙基热化学储能反应器的研究尚处于初始阶段，国内仅处于开始研究其基础性能的阶段，为了使热化学储能系统更高效地运行，设计具有高效传热传质与循环性能的反应器是亟待解决的重要问题。基于此，本发明提供一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法以解决上述问题。
发明内容：
本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种回转式钙基高温热化学储能反应装置，可有效解决钙基高温热化学储放热反应中传热传质与循环性能低的问题；
本发明的第二目的是提供一种回转式钙基高温热化学储能反应方法。
本发明采用以下技术方案：
(一)本发明提供一种回转式钙基高温热化学储能反应装置，包括回转式球磨反应器、辅助设备和反应物存储装置；所述回转式球磨反应器设置有固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、二氧化碳输入口、二氧化碳输出口；所述反应物存储装置包括CaCO3储罐和CaO储罐；所述辅助设备包括第一换热器、第二换热器、CO2储罐、气阀和气体加热装置；所述CaCO3储罐上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口连接，进料口与固体颗粒出料口连接；所述CaO储罐上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口连接，进料口与固体颗粒出料口连接；所述第一换热器与CaO储罐出料口、CaCO3储罐进料口、固体颗粒进料口、固体颗粒出料口分别连接；所述第二换热器一方面与CaCO3储罐出料口、CaO储罐进料口、固体颗粒进料口、固体颗粒出料口分别连接，另一方面与二氧化碳输出口、CO2储罐分别连接；所述CO2储罐与气阀、气体加热装置、二氧化碳输入口依次连接；
所述CaCO3储罐内的CaCO3通过出料口进入第二换热器进行换热，随后通过固体颗粒进料口进入回转式球磨反应器内进行储能反应，生成的CaO通过固体颗粒出料口进入第二换热器进行换热，最后进入CaO储罐；回转式球磨反应器内部生成的CO2进入第二换热器进行换热，随后进入CO2储罐内储存；
所述CaO储罐内的CaO通过出料口进入第一换热器进行换热，随后通过固体颗粒进料口进入回转式球磨反应器内进行释能反应，生成的CaCO3通过固体颗粒出料口进入第一换热器换热，最后进入CaCO3储罐；CO2储罐内的CO2通过气体加热装置进行加热，随后通过二氧化碳输入口进入回转式球磨反应器内参与释能反应。
进一步的，所述回转式球磨反应器包括壳体，所述壳体内部设置有反应腔和换热腔，反应腔设置在换热腔内部；所述固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、二氧化碳输入口、二氧化碳输出口均与反应腔连通。
进一步的，所述回转式球磨反应器还设置有冷空气输入口、冷空气输出口、热空气输入口、热空气输出口，所述冷空气输入口、冷空气输出口、热空气输入口、热空气输出口均与换热腔连通。
进一步的，所述反应腔内设置有一定数量的钢球。
进一步的，所述反应腔内设置有若干个分隔板，所述分隔板等距设置，将反应腔分隔形成若干个空间，所述钢球均匀分布在各个空间内。
进一步的，所述分隔板边界设置有若干个槽口，所述槽口的高度小于钢球直径。
进一步的，所述第一换热器和第二换热器均为粉体换热器。
进一步的，所述回转式球磨反应器倾斜设置，所述固体颗粒进料口设置在回转式球磨反应器的高端，固体颗粒出料口设置在回转式球磨反应器的低端；所述二氧化碳输入口设置在回转式球磨反应器的低端；二氧化碳输出口设置在回转式球磨反应器的高端。
进一步的，所述回转式球磨反应器的制作材料为Inconel 617材料。
(二)本发明还提供一种回转式钙基高温热化学储能反应方法，包括储能阶段和释能阶段，具体为：
S1、储能阶段：吸收了太阳能的高温热空气从热空气输入口流入换热腔，使反应腔内达到反应温度；CaCO3固体颗粒自CaCO3储罐流入回转式球磨反应器固体颗粒进料口，在反应腔内发生分解反应产生CaO和CO2；产物CaO在重力作用和钢球下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口流出，CO2自回转式球磨反应器二氧化碳输出口流出；随着储能反应进程深入，产物CaO和CO2的反应余热在第二换热器内预热后来参与释能反应的CaCO3固体颗粒，最终分别流入CaO储罐和CO2储罐进行储存；流经反应器换热腔后释放了热量的冷空气自冷空气输出口流出，再次被太阳能加热为高温热空气后经循环管路流入热空气输入口，再次为反应提供热量。
S2、释能阶段：打开气阀，CO2自CO2储罐流出，经气体加热装置加热至反应温度，随后通过二氧化碳输入口流入反应腔内；CaO固体颗粒自CaO储罐流出，经第一换热器预热，通过固体颗粒进料口流入反应腔内，与CO2反应生成CaCO3固体颗粒，释放大量高品位热量；产物CaCO3在重力作用和钢球下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口流出，CO2自回转式球磨反应器二氧化碳输出口流出；随着释能反应进程深入，产物CaCO3的反应余热在第一换热器内预热后来的参与储能反应的CaO固体颗粒，最终流入CaCO3储罐进行储存；冷空气自冷空气入口流入，在换热腔内吸收反应腔内CaO与CO2合成生成CaCO3时释放的大量热量，被加热为高温空气，自热空气出口流出，以待进一步生产利用。
进一步的，所述CaCO3固体颗粒、CaO固体颗粒均采用螺旋输送的方法进行送料。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的应用球磨的回转式钙基高温热化学储能反应装置，利用CaCO3/CaO体系实现高温热能存储与再生。以太阳热驱动可逆反应
Figure GDA0003779066480000041
Figure GDA0003779066480000042
接受的能量以化学能的形式储存在其分解产物CaO和CO2中。具有储能密度高、循环效率高、反应速度快、环境友好、稳定、安全、无毒且原材料价格低廉的特点，能够解决太阳能高温热电站发电连续高效运行的问题，可以广泛应用于太阳能高温发电领域，也适用于其它类型电站的高温热能储存与再生；
2、本发明提出的回转式球磨反应器，能够有效改善储能材料在经高温反应后团聚烧结、失活的问题。一方面，通过钢球在反应腔内运动对反应材料进行粉碎研磨，从而充分破碎已团聚烧结的反应物，使固体颗粒充分反应从而提高转化率与反应器的循环性能；另一方面，通过钢球落下产生的振动，促进固体颗粒充分流流动，使固体颗粒与气体充分接触反应从而促进气固反应物的混合、反应，提高反应效率和反应物的循环寿命；
3、本发明所提供的反应方法在反应过程中，分解合成反应均利用空气作为换热工质，进行高温热能的储存以及再生。该方法可大大简化流程，将分解与合成反应在同一个装置中发生并能稳定运行，节省设备的安装和维护成本，同时降低了设备运行的能耗，提高整套设备的稳定。本方法原理简单，结构紧凑无冗余。
附图说明：
图1为本发明整体装置结构示意图；
图2为本发明回转式球磨反应器结构示意图；
图3为本发明回转式球磨反应器分隔板结构示意图；
附图中的标记为：
1、回转式球磨反应器；2、CaCO3储罐；3、CaO储罐；4、第一换热器；5、第二换热器；6、压缩机；7、CO2储罐；8、气阀；9、气体加热装置；
a、反应腔；b、换热腔；c、二氧化碳输入口；d、二氧化碳输出口；e、固体颗粒进料口；f、固体颗粒出料口；g、钢球；h、分隔板；i、热空气输入口；j、冷空气输出口；k、冷空气输入口；l、热空气输出口。
具体实施方式：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1～3，本发明实施例提供一种回转式钙基高温热化学储能反应装置，包括回转式球磨反应器1、辅助设备和反应物存储装置；所述回转式球磨反应器1的制作材料为Inconel 617材料，满足高温储能的特殊性对系统安全性、可靠性、可维护型、工艺性的要求；回转式球磨反应器1设置有固体颗粒进料口e、固体颗粒出料口f、二氧化碳输入口c、二氧化碳输出口d；所述反应物存储装置包括CaCO3储罐2和CaO储罐3；所述辅助设备包括第一换热器4、第二换热器5、CO2储罐7、气阀8和气体加热装置9，所述第一换热器4和第二换热器5均为粉体换热器；所述CaCO3储罐2上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口e连接，进料口与固体颗粒出料口f连接；所述CaO储罐3上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口e连接，进料口与固体颗粒出料口f连接；所述第一换热器4与CaO储罐3出料口、CaCO3储罐2进料口、固体颗粒进料口e、固体颗粒出料口f分别连接；所述第二换热器5一方面与CaCO3储罐2出料口、CaO储罐3进料口、固体颗粒进料口e、固体颗粒出料口f分别连接，另一方面与二氧化碳输出口d、CO2储罐7分别连接；所述CO2储罐7与气阀8、气体加热装置9、二氧化碳输入口c依次连接；
所述CaCO3储罐2内的CaCO3通过出料口进入第二换热器5进行换热，随后通过固体颗粒进料口e进入回转式球磨反应器1内进行储能反应，生成的CaO通过固体颗粒出料口f进入第二换热器5进行换热，最后进入CaO储罐3；回转式球磨反应器1内部生成的CO2进入第二换热器5进行换热，随后进入CO2储罐7内储存；
所述CaO储罐3内的CaO通过出料口进入第一换热器4进行换热，随后通过固体颗粒进料口e进入回转式球磨反应器1内进行释能反应，生成的CaCO3通过固体颗粒出料口f进入第一换热器4换热，最后进入CaCO3储罐2；CO2储罐7内的CO2通过气体加热装置9进行加热，随后通过二氧化碳输入口c进入回转式球磨反应器1内参与释能反应。
本发明实施例中，所述回转式球磨反应器1包括壳体，所述壳体内部设置有反应腔a和换热腔b，反应腔a设置在换热腔b内部；所述固体颗粒进料口e、固体颗粒出料口f、二氧化碳输入口c、二氧化碳输出口d均与反应腔a连通；所述回转式球磨反应器1还设置有冷空气输入口k、冷空气输出口j、热空气输入口i、热空气输出口l，所述冷空气输入口k、冷空气输出口j、热空气输入口i、热空气输出口l均与换热腔b连通。
本发明实施例中，所述反应腔a内设置有一定数量的钢球g，其作用是：一方面，通过钢球g在反应腔内运动对反应材料进行粉碎研磨，从而充分破碎已团聚烧结的反应物，使固体颗粒充分反应从而提高转化率与反应器的循环性能；另一方面，通过钢球g落下产生的振动，促进固体颗粒充分流流动，使固体颗粒与气体充分接触反应从而促进气固反应物的混合、反应，提高反应效率和反应物的循环寿命；所述反应腔a内设置有若干个分隔板h，如图3所示，所述分隔板h等距设置，将反应腔a分隔形成若干个空间，所述钢球g均匀分布在各个空间内；所述分隔板h边界设置有若干个槽口，所述槽口的高度小于钢球直径，其作用是：一方面，确保钢球g在相对固定范围内滚落的同时反应物可以顺利的在反应器内流动；另一方面，通过槽口限制气体流通截面积，使合成反应过程中CO2气体与CaO固体颗粒充分接触，分解反应过程中从CaCO3固体颗粒中分解出的CO2气体能够快速通过上部槽口快速流出，从而加快反应的进行。
本发明实施例中，所述回转式球磨反应器1倾斜设置，所述固体颗粒进料口e设置在回转式球磨反应器1的高端，固体颗粒出料口f设置在回转式球磨反应器1的低端；所述二氧化碳输入口c设置在回转式球磨反应器1的低端；二氧化碳输出口d设置在回转式球磨反应器1的高端；所述CaCO3固体颗粒、CaO固体颗粒均采用螺旋输送的方法进行送料。
本发明的原理及应用方法：
本发明工作过程包括储能阶段和释能阶段，具体为：
(一)储能阶段：
吸收了太阳能的高温热空气从回转式球磨反应器1下端的热空气输入口i流入换热腔b，使反应腔a内达到反应温度；CaCO3固体颗粒自CaCO3储罐2流入回转式球磨反应器1固体颗粒进料口e，在反应腔a内发生分解反应产生CaO和CO2，反应温度在900～1100℃；产物CaO在重力作用和钢球g下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口f流出，CO2自回转式球磨反应器1二氧化碳输出口d流出；
随着储能反应进程深入，产物CaO和CO2的反应余热在第二换热器5内预热后来参与释能反应的CaCO3固体颗粒，最终分别流入CaO储罐3和CO2储罐7进行储存；
流经反应器换热腔b后释放了热量的冷空气自冷空气输出口j流出，再次被太阳能加热为高温热空气后经循环管路流入热空气输入口i，再次为反应提供热量。
(二)释能阶段：
打开气阀8，CO2自CO2储罐7流出，经气体加热装置9加热至反应温度，随后通过二氧化碳输入口c流入反应腔a内；
CaO固体颗粒自CaO储罐3流出，经第一换热器4预热，通过固体颗粒进料口e流入反应腔a内，与CO2反应生成CaCO3固体颗粒，释放大量高品位热量，将换热腔b内的空气加热升温；产物CaCO3在重力作用和钢球g下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口f流出，CO2自回转式球磨反应器1二氧化碳输出口d流出；
随着释能反应进程深入，产物CaCO3的反应余热在第一换热器4内预热后来的参与储能反应的CaO固体颗粒，最终流入CaCO3储罐2进行储存；
冷空气自冷空气入口k流入，在换热腔b内吸收反应腔a内CaO与CO2合成生成CaCO3时释放的大量热量，被加热为高温空气，自热空气出口l流出，以待进一步生产利用。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
包括回转式球磨反应器（1）、辅助设备和反应物存储装置；
所述回转式球磨反应器（1）设置有固体颗粒进料口（e）、固体颗粒出料口（f）、二氧化碳输入口（c）、二氧化碳输出口（d）；所述回转式球磨反应器（1）包括壳体，所述壳体内部设置有反应腔（a）和换热腔（b），反应腔（a）设置在换热腔（b）内部；所述固体颗粒进料口（e）、固体颗粒出料口（f）、二氧化碳输入口（c）、二氧化碳输出口（d）均与反应腔（a）连通；
所述反应物存储装置包括CaCO3储罐（2）和CaO储罐（3）；
所述辅助设备包括第一换热器（4）、第二换热器（5）、CO2储罐（7）、气阀（8）和气体加热装置（9）；
所述CaCO3储罐（2）上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口（e）连接，进料口与固体颗粒出料口（f）连接；所述CaO储罐（3）上设置有进料口和出料口，出料口与固体颗粒进料口（e）连接，进料口与固体颗粒出料口（f）连接；
所述第一换热器（4）与CaO储罐（3）出料口、CaCO3储罐（2）进料口、固体颗粒进料口（e）、固体颗粒出料口（f）分别连接；
所述第二换热器（5）一方面与CaCO3储罐（2）出料口、CaO储罐（3）进料口、固体颗粒进料口（e）、固体颗粒出料口（f）分别连接，另一方面与二氧化碳输出口（d）、CO2储罐（7）分别连接；所述CO2储罐（7）与气阀（8）、气体加热装置（9）、二氧化碳输入口（c）依次连接；
所述CaCO3储罐（2）内的CaCO3通过出料口进入第二换热器（5）进行换热，随后通过固体颗粒进料口（e）进入回转式球磨反应器（1）内进行储能反应，生成的CaO通过固体颗粒出料口（f）进入第二换热器（5）进行换热，最后进入CaO储罐（3）；回转式球磨反应器（1）内部生成的CO2进入第二换热器（5）进行换热，随后进入CO2储罐（7）内储存；
所述CaO储罐（3）内的CaO通过出料口进入第一换热器（4）进行换热，随后通过固体颗粒进料口（e）进入回转式球磨反应器（1）内进行释能反应，生成的CaCO3通过固体颗粒出料口（f）进入第一换热器（4）换热，最后进入CaCO3储罐（2）；CO2储罐（7）内的CO2通过气体加热装置（9）进行加热，随后通过二氧化碳输入口（c）进入回转式球磨反应器（1）内参与释能反应；
所述回转式球磨反应器（1）还设置有冷空气输入口（k）、冷空气输出口（j）、热空气输入口（i）、热空气输出口（l），所述冷空气输入口（k）、冷空气输出口（j）、热空气输入口（i）、热空气输出口（l）均与换热腔（b）连通。
2.根据权利要求1所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
所述反应腔（a）内设置有一定数量的钢球（g）。
3.根据权利要求2所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
所述反应腔（a）内设置有若干个分隔板（h），所述分隔板（h）等距设置，将反应腔（a）分隔形成若干个空间，所述钢球（g）均匀分布在各个空间内。
4.根据权利要求3所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
所述分隔板（h）边界设置有若干个槽口，所述槽口的高度小于钢球直径。
5.根据权利要求1所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
所述第一换热器（4）和第二换热器（5）均为粉体换热器。
6.根据权利要求1所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置，其特征在于，
所述回转式球磨反应器（1）倾斜设置，
所述固体颗粒进料口（e）设置在回转式球磨反应器（1）的高端，固体颗粒出料口（f）设置在回转式球磨反应器（1）的低端；
所述二氧化碳输入口（c）设置在回转式球磨反应器（1）的低端；二氧化碳输出口（d）设置在回转式球磨反应器（1）的高端。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的回转式钙基高温热化学储能反应装置的储能反应方法，其特征在于，包括储能阶段和释能阶段，具体为：
S1、储能阶段：
吸收了太阳能的高温热空气从热空气输入口（i）流入换热腔（b），使反应腔（a）内达到反应温度；
CaCO3固体颗粒自CaCO3储罐（2）流入回转式球磨反应器（1）固体颗粒进料口（e），在反应腔（a）内发生分解反应产生CaO和CO2；产物CaO在重力作用和钢球（g）下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口（f）流出，CO2自回转式球磨反应器（1）二氧化碳输出口（d）流出；
随着储能反应进程深入，产物CaO和CO2的反应余热在第二换热器（5）内预热后来参与释能反应的CaCO3固体颗粒，最终分别流入CaO储罐（3）和CO2储罐（7）进行储存；
流经反应器换热腔（b）后释放了热量的冷空气自冷空气输出口（j）流出，再次被太阳能加热为高温热空气后经循环管路流入热空气输入口（i），再次为反应提供热量；
S2、释能阶段：
打开气阀（8），CO2自CO2储罐（7）流出，经气体加热装置（9）加热至反应温度，随后通过二氧化碳输入口（c）流入反应腔（a）内；
CaO固体颗粒自CaO储罐（3）流出，经第一换热器（4）预热，通过固体颗粒进料口（e）流入反应腔（a）内，与CO2反应生成CaCO3固体颗粒，释放大量高品位热量；产物CaCO3在重力作用和钢球（g）下落产生的振动作用下向下流动，自固体颗粒出料口（f）流出，CO2自回转式球磨反应器（1）二氧化碳输出口（d）流出；
随着释能反应进程深入，产物CaCO3的反应余热在第一换热器（4）内预热后来的参与储能反应的CaO固体颗粒，最终流入CaCO3储罐（2）进行储存；
冷空气自冷空气入口（k）流入，在换热腔（b）内吸收反应腔（a）内CaO与CO2合成生成CaCO3时释放的大量热量，被加热为高温空气，自热空气出口（l）流出，以待进一步生产利用。
8.根据权利要求7所述的储能反应方法，其特征在于，
所述CaCO3固体颗粒、CaO固体颗粒均采用螺旋输送的方法进行送料。
CN202111017221.6A 2021-08-31 2021-08-31 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法 Active CN113663636B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111017221.6A CN113663636B (zh) 2021-08-31 2021-08-31 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111017221.6A CN113663636B (zh) 2021-08-31 2021-08-31 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113663636A CN113663636A (zh) 2021-11-19
CN113663636B true CN113663636B (zh) 2022-10-14

Family

ID=78547840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111017221.6A Active CN113663636B (zh) 2021-08-31 2021-08-31 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113663636B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114522631B (zh) * 2022-02-25 2023-03-31 中国科学院电工研究所 基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统
WO2023176406A1 (ja) * 2022-03-14 2023-09-21 住友重機械工業株式会社 化学蓄熱反応器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2385873B1 (en) * 2008-11-19 2018-05-16 The Ohio State University Research Foundation Carbonation calcination reaction process for co2 capture using a highly regenerable sorbent
CN102875837B (zh) * 2012-10-16 2014-04-02 赵旭荣 高分子废物热解催化锥体回转反应釜
ES2595443B1 (es) * 2015-06-29 2017-11-07 Universidad De Sevilla Sistema integrado de calcinación-carbonatación y ciclo de lazo cerrado de CO2 para almacenamiento de energía termoquímica y generación de energía eléctrica
CN106595363B (zh) * 2016-12-09 2018-10-23 南京工业大学 高温钙循环热化学储能方法及系统
CN106813402B (zh) * 2017-03-13 2018-10-23 南京工业大学 中低温钙循环热化学储能装置及其方法
CN110118160B (zh) * 2018-02-06 2020-10-30 浙江大学 太阳能超临界二氧化碳布雷顿循环系统
JP2020090944A (ja) * 2018-12-07 2020-06-11 愛知製鋼株式会社 太陽熱発電システム
JP2020090943A (ja) * 2018-12-07 2020-06-11 愛知製鋼株式会社 太陽熱発電システム
CN109520346B (zh) * 2018-12-14 2020-08-07 北方民族大学 一种利用石灰石进行热化学储能的方法
CN109959177A (zh) * 2019-02-01 2019-07-02 南京航空航天大学 一种热化学储能系统
CN110756151A (zh) * 2019-11-26 2020-02-07 李艺 反应釜内设能量球循环器和板式传热组合热解物料装置
CN211190217U (zh) * 2019-11-26 2020-08-07 李艺 反应釜内设能量球循环器和板式传热组合热解物料装置
SE2050076A1 (en) * 2020-01-28 2021-07-29 Saltx Tech Ab System and method for transportable energy storage and carbon capture

Also Published As

Publication number Publication date
CN113663636A (zh) 2021-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106813402B (zh) 中低温钙循环热化学储能装置及其方法
CN113663636B (zh) 一种回转式钙基高温热化学储能反应装置及储能反应方法
CN106595363B (zh) 高温钙循环热化学储能方法及系统
CN101058404B (zh) 生物质废弃物超临界水流化床部分氧化制氢装置及方法
CN102444993B (zh) 一种中低温太阳能热化学蓄能系统
AU2011317414A1 (en) Device for collecting solar energy
CN108301927B (zh) 太阳能高温集热储热燃气轮机发电装置
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
CN113686032B (zh) 一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法
US10494996B2 (en) Device of high-temperature solar turbine power generation with thermal energy storage
CN105841537A (zh) 一种间歇式流态化热能与化学能储释反应装置及工作方法
CN113701368B (zh) 一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法
CN113701369B (zh) 一种直接式氢氧化钙热化学储能系统及储能方法
CN208382956U (zh) 一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置
WO2017013152A1 (en) System and method for storing and releasing heat
CN113251679B (zh) 一种基于四氧化三钴储热介质面向太阳能的储能反应器
CN101921625A (zh) 双筒燃烧气化制合成气的方法与装置
CN205619808U (zh) 一种间歇式流态化热能与化学能储释反应装置
CN115406281A (zh) 一种氢氧化钙热化学储能直接式回转球磨反应系统及应用方法
CN111998711A (zh) 利用高、低温双循环技术回收工业小单元物料显热的系统
CN113446652A (zh) 一种基于自发热材料的应急供热装置及供热方法
CN220103167U (zh) 一种烟气热能储能系统
CN108627041A (zh) 一种螺旋板式热化学高温储释能反应装置
CN116086029A (zh) 一种悬浮式高温钙基热化学储能系统及其应用方法
CN112683094B (zh) 连续式可控气固热化学储热装置及其放热方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant