CN116510669A - 一种热化学储能反应器和热化学储能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能领域，具体是一种热化学储能反应器和热化学储能方法，所述热化学储能反应器包括第一圆筒及固定于所述第一圆筒内部的第二圆筒；其中，所述第二圆筒用于盛装能够与高温工质反应的储能介质块，所述第一圆筒的内壁与所述第二圆筒的外壁之间预留有间隙，以形成供反应气体排出的空腔，所述空腔与设于所述第一圆筒顶部的排料管连通，所述热化学储能反应器还包括：第三通口，在所述第二圆筒的外周沿圆周等距设有多个，用于供反应气体进入所述空腔；旋转混合机构，设于所述第二圆筒内，通过各个机构及部件之间的相互配合，使得该储能反应器具有高效率的特点，热化学储能密度和效率高，适于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及储能领域，具体是一种热化学储能反应器和热化学储能方法。
背景技术
热化学储能主要是基于一种可逆的热化学反应，通过化学键的断裂重组实现能量的存储和释放，在储能反应中，储能材料吸收热量分解成两种物质单独储存，当需要供能时，两种物质充分接触发生反应，将储存的化学能转化为热能并释放出来。
热化学储能密度和效率高，适用于太阳能热能的高温高密度储存。热化学储能的体积和重量储能密度远高于显热或者相变蓄热，储能载体可以在常温下长期储存，热化学储能通常可以得到高品位热能，大多数热化学储能载体安全、无毒、价格低廉，而且便于处理。
然而，现有的热化学储能反应器，在工作时，高温工质大多是直通入储能介质块中进行热量吸收的，这样一来，在高温工质通入方位不变的情况下，储能介质块的利用率较低，即热量吸收的效果不佳，从而，便难以达到理想中的使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热化学储能反应器和热化学储能方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热化学储能反应器，包括第一圆筒及固定于所述第一圆筒内部的第二圆筒；
其中，所述第二圆筒用于盛装能够与高温工质反应的储能介质块，所述第一圆筒的内壁与所述第二圆筒的外壁之间预留有间隙，以形成供反应气体排出的空腔，所述空腔与设于所述第一圆筒顶部的排料管连通；
所述热化学储能反应器还包括：
第三通口，在所述第二圆筒的外周沿圆周等距设有多个，用于供反应气体进入所述空腔；
旋转混合机构，设于所述第二圆筒内，用于对所述第二圆筒内部的储能介质块执行搅动动作；
往复升降机构，设于所述第一圆筒的外壁，并与所述旋转混合机构连接，所述往复升降机构能够带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒内执行升降动作，以使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
导料机构，设于所述第一圆筒的底部，且与所述旋转混合机构连接，用于将高温工质导入所述第二圆筒中。
作为本发明进一步的方案：所述旋转混合机构包括安装于所述第二圆筒中并与所述导料机构连接的动力组件以及设于所述动力组件上的搅动组件，所述搅动组件与所述往复升降机构连接。
作为本发明再进一步的方案：所述动力机构包括安装于所述第一圆筒底部的驱动电机以及转动安装于所述第二圆筒内的转轴，所述转轴与所述驱动电机的输出端连接，还与所述导料机构连接。
作为本发明再进一步的方案：所述转轴的内部设有一段柱形腔室，且其外周设有多个第一通口以及第二通口，所述第二通口位于所述第二圆筒中；
所述导料机构包括套设于所述转轴上且对多个所述第一通口进行包覆的套筒以及连接所述套筒的入料管，所述套筒的内部中空，并与所述转轴密封转动连接，且所述套筒的内壁上沿圆周等距设有多个通孔。
作为本发明再进一步的方案：所述搅动组件包括通过限位结构滑动套设于所述转轴上的套管以及沿圆周等距设于所述套管外壁上的多根搅拌杆，所述套管连接所述往复升降机构，并与所述第一圆筒和所述第二圆筒的顶部密封滑动连接。
作为本发明再进一步的方案：所述限位结构包括设于所述转轴外壁上的两个条形凸起以及设于所述套管内壁上的两个条形凹槽，所述条形凹槽与所述条形凸起适配，且二者与所述转轴的中心轴线相平行。
作为本发明再进一步的方案：所述往复升降机构包括转动安装在所述第一圆筒外壁上的两个转轮、连接两个所述转轮的连接件、固定于所述第一圆筒外壁上的两根立柱以及滑动设于两根所述立柱上的升降板；
其中，所述升降板与所述套管转动连接，其中一个所述转轮的转动轴通过传动带以及锥齿轮组连接所述转轴，且所述升降板朝向所述转轮的一侧还固定有从动板，所述从动板上设有条形滑槽，所述连接件上设有驱动柱，所述驱动柱伸入所述条形滑槽内并与所述从动板滑动连接。
作为本发明再进一步的方案：所述第二圆筒的外壁上还滑动套设有环体，所述环体通过连板与所述升降板固定，且所述连板与所述第一圆筒和所述第二圆筒的顶部密封滑动连接；
其中，在所述环体的内壁上固定有多个柱体，且所述柱体深入所述第三通口内并与之适配。
一种应用所述的储能反应器进行热化学储能的方法，包括以下步骤：
步骤一，将高温工质通过所述导料机构向所述第二圆筒中导入；
步骤二，启动所述旋转混合机构工作，所述旋转混合机构对所述第二圆筒中的储能介质块进行搅动，且所述升降机构带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒内执行升降动作，使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
步骤三，所述第二圆筒中的储能介质块对高温工质的热量进行吸收，生成反应气体二氧化碳；
步骤四，反应气体二氧化通过所述第三通口进入所述第一圆筒与所述第二圆筒二者之间的空腔内，最后经过所述排料管排出，高温工质的热量传递给储能介质块后温度降低，完成储能过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，在使用时，将高温工质通过所述导料机构通入所述第二圆筒中，于是，所述第二圆筒中的储能介质块便会对高温工质的热量进行吸收，生成反应气体二氧化碳，反应气体二氧化通过所述第三通口进入所述第一圆筒与所述第二圆筒二者之间的空腔内，最后经过所述排料管排出，高温工质的热量传递给储能介质块后温度降低，完成储能过程，在以上过程中，所述旋转混合机构工作，对所述第二圆筒中的储能介质块进行搅动，从而，便可有效提升储能介质块便对高温工质热量吸收的充分性，提升最终的储能效率，与此同时，所述旋转混合机构还带动所述往复升降机构运动，所述往复升降机构则会将旋转混合机构的搅动动作进行不断改变，提升搅动效果，进一步保证热量吸收的充分性，通过各个机构及部件之间的相互配合，使得该储能反应器具有高效率的特点，热化学储能密度和效率高，适于推广使用。
附图说明
图1为热化学储能反应器一种实施例的结构示意图。
图2为热化学储能反应器一种实施例另一角度的结构示意图。
图3为热化学储能反应器一种实施例的局部剖视图。
图4为图1中A处的结构放大图。
图5为图3中B处的结构放大图。
图6为热化学储能反应器一种实施例中往复升降机构的结构示意图。
图7为热化学储能反应器一种实施例中旋转混合机构的结构爆炸图。
图中：1、第一圆筒；2、第二圆筒；3、驱动电机；4、转轴；401、条形凸起；5、套管；501、条形凹槽；6、入料管；7、套筒；701、通孔；8、第一通口；9、第二通口；10、排料管；11、搅拌杆；12、锥齿轮组；13、传动轴；14、传动带；15、转轮；16、连接件；17、驱动柱；18、立柱；19、升降板；20、环体；21、柱体；22、连板；23、第三通口；24、从动板；25、条形滑槽。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1-图7，本发明实施例中，一种热化学储能反应器，包括第一圆筒1及固定于所述第一圆筒1内部的第二圆筒2；
其中，所述第二圆筒2用于盛装能够与高温工质反应的储能介质块，所述第一圆筒1的内壁与所述第二圆筒2的外壁之间预留有间隙，以形成供反应气体排出的空腔，所述空腔与设于所述第一圆筒1顶部的排料管10连通；
所述热化学储能反应器还包括：
第三通口23，在所述第二圆筒2的外周沿圆周等距设有多个，用于供反应气体进入所述空腔；
旋转混合机构，设于所述第二圆筒2内，用于对所述第二圆筒2内部的储能介质块执行搅动动作；
往复升降机构，设于所述第一圆筒1的外壁，并与所述旋转混合机构连接，所述往复升降机构能够带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒2内执行升降动作，以使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
导料机构，设于所述第一圆筒1的底部，且与所述旋转混合机构连接，用于将高温工质导入所述第二圆筒2中。
在使用时，将高温工质通过所述导料机构通入所述第二圆筒2中，于是，所述第二圆筒2中的储能介质块便会对高温工质的热量进行吸收，生成反应气体二氧化碳，反应气体二氧化通过所述第三通口23进入所述第一圆筒1与所述第二圆筒2二者之间的空腔内，最后经过所述排料管10排出，高温工质的热量传递给储能介质块后温度降低，完成储能过程；
在以上过程中，所述旋转混合机构工作，对所述第二圆筒2中的储能介质块进行搅动，从而，便可有效提升储能介质块便对高温工质热量吸收的充分性，提升最终的储能效率，与此同时，所述旋转混合机构还带动所述往复升降机构运动，所述往复升降机构则会将旋转混合机构的搅动动作进行不断改变，提升搅动效果，进一步保证热量吸收的充分性；
综上，通过各个机构及部件之间的相互配合，使得该储能反应器具有高效率的特点，热化学储能密度和效率高，适于推广使用。
请再次参阅图3、图5以及图7，所述旋转混合机构包括安装于所述第二圆筒2中并与所述导料机构连接的动力组件以及设于所述动力组件上的搅动组件，所述搅动组件与所述往复升降机构连接。
所述动力机构包括安装于所述第一圆筒1底部的驱动电机3以及转动安装于所述第二圆筒2内的转轴4，所述转轴4与所述驱动电机3的输出端连接，还与所述导料机构连接。
需要补充说明的时，在所述第一圆筒1的底部还固定设有支撑架(图中未示出)，所述支撑架用于对所述驱动电机3进行支撑，以便于所述驱动电机3的安装。
所述转轴4的内部设有一段柱形腔室，且其外周设有多个第一通口8以及第二通口9，所述第二通口9位于所述第二圆筒2中；
所述导料机构包括套设于所述转轴4上且对多个所述第一通口8进行包覆的套筒7以及连接所述套筒7的入料管6，所述套筒7的内部中空，并与所述转轴4密封转动连接，且所述套筒7的内壁上沿圆周等距设有多个通孔701。
在工作时，高温工质可通过所述入料管6向所述套筒7内导入，随后，高温工质再依次经过所述通孔701以及所述第一通口8进入所述转轴4内，最后通过所述第二通口9进入所述第二圆筒2中，由所述第二圆筒2中的储能介质块进行热量吸收，并生成反应气体二氧化碳。
所述搅动组件包括通过限位结构滑动套设于所述转轴4上的套管5以及沿圆周等距设于所述套管5外壁上的多根搅拌杆11，所述套管5连接所述往复升降机构，并与所述第一圆筒1和所述第二圆筒2的顶部密封滑动连接。
所述限位结构包括设于所述转轴4外壁上的两个条形凸起401以及设于所述套管5内壁上的两个条形凹槽501，所述条形凹槽501与所述条形凸起401适配，且二者与所述转轴4的中心轴线相平行。
当所述驱动电机3工作时，则驱动所述转轴4转动，进而，所述转轴4则会通过两个所述条形凸起401以及两个所述条形凹槽501带动套管5转动，从而便使得所述套管5带动多根所述搅拌杆11旋转，对所述第二圆筒2中的储能介质块进行搅动，提升热量吸收的充分性。
请再次参阅图3、图4以及图6，所述往复升降机构包括转动安装在所述第一圆筒1外壁上的两个转轮15、连接两个所述转轮15的连接件16、固定于所述第一圆筒1外壁上的两根立柱18以及滑动设于两根所述立柱18上的升降板19；
其中，所述升降板19与所述套管5转动连接，其中一个所述转轮15的转动轴通过传动带14以及锥齿轮组12连接所述转轴4，且所述升降板19朝向所述转轮15的一侧还固定有从动板24，所述从动板24上设有条形滑槽25，所述连接件16上设有驱动柱17，所述驱动柱17伸入所述条形滑槽25内并与所述从动板24滑动连接。
具体地来说，所述第一圆筒1的底部还转动安装有一根传动轴13，所述传动带14用于连接所述传动轴13和所述转轮15的转动轴，所述锥齿轮组12包括固定于所述转轴4上的一号锥齿轮以及固定安装于所述传动轴13朝向所述转轴4一端的二号锥齿轮，且所述二号锥齿轮与所述一号锥齿轮啮合。
当所述驱动电机3驱动转轴4转动时，转轴4则会通过所述锥齿轮组12带动所述传动轴13转动，传动轴13再通过所述传动带14带动转轮15转动，于是，连接件16则会带动所述驱动柱17运动，所述驱动柱17的运动轨迹与所述连接件16的外形保持一致，驱动柱17在运动过程中会通过所述条形滑槽25与从动板24进行滑动配合，使得从动板24带动升降板19在两根立柱18上往复滑动，相应地，升降板19则会带动套管5(保持转动状态)在转轴4上往复滑动，多根所述搅拌杆11在所述第二圆筒2中的高度不断发生改变，有效提升对储能介质块的搅动范围，提高最终的储能效率。
所述第二圆筒2的外壁上还滑动套设有环体20，所述环体20通过连板22与所述升降板19固定，且所述连板22与所述第一圆筒1和所述第二圆筒2的顶部密封滑动连接。在所述环体20的内壁上固定有多个柱体21，且所述柱体21深入所述第三通口23内并与之适配。
所述升降板19在进行往复升降时，将通过所述连板22带动环体20在所述第二圆筒2的外壁上上下往复滑动，于是，所述柱体21则在所述第三通口23内往复性地滑动，一方面，所述柱体21对第二圆筒2内的储能介质块可起到一个竖直方向上的搅动动作，另一方面，可防止储能介质块对所述第三通口23造成封堵，导致反应气体二氧化的导出效率不高。
作为本发明的另一种实施例，还提出了一种应用所述的储能反应器进行热化学储能的方法，包括以下步骤：
步骤一，将高温工质通过所述导料机构向所述第二圆筒2中导入；
步骤二，启动所述旋转混合机构工作，所述旋转混合机构对所述第二圆筒2中的储能介质块进行搅动，且所述升降机构带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒2内执行升降动作，使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
步骤三，所述第二圆筒2中的储能介质块对高温工质的热量进行吸收，生成反应气体二氧化碳；
步骤四，反应气体二氧化通过所述第三通口23进入所述第一圆筒1与所述第二圆筒2二者之间的空腔内，最后经过所述排料管10排出，高温工质的热量传递给储能介质块后温度降低，完成储能过程。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种热化学储能反应器，包括第一圆筒(1)及固定于所述第一圆筒(1)内部的第二圆筒(2)；
所述第二圆筒(2)用于盛装能够与高温工质反应的储能介质块，所述第一圆筒(1)的内壁与所述第二圆筒(2)的外壁之间预留有间隙，以形成供反应气体排出的空腔，所述空腔与设于所述第一圆筒(1)顶部的排料管(10)连通；
其特征在于，还包括：
第三通口(23)，在所述第二圆筒(2)的外周沿圆周等距设有多个，用于供反应气体进入所述空腔；
旋转混合机构，设于所述第二圆筒(2)内，用于对所述第二圆筒(2)内部的储能介质块执行搅动动作；
往复升降机构，设于所述第一圆筒(1)的外壁，并与所述旋转混合机构连接，所述往复升降机构能够带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒(2)内执行升降动作，以使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
导料机构，设于所述第一圆筒(1)的底部，且与所述旋转混合机构连接，用于将高温工质导入所述第二圆筒(2)中。
2.根据权利要求1所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述旋转混合机构包括安装于所述第二圆筒(2)中并与所述导料机构连接的动力组件以及设于所述动力组件上的搅动组件，所述搅动组件与所述往复升降机构连接。
3.根据权利要求2所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述动力机构包括安装于所述第一圆筒(1)底部的驱动电机(3)以及转动安装于所述第二圆筒(2)内的转轴(4)，所述转轴(4)与所述驱动电机(3)的输出端连接，还与所述导料机构连接。
4.根据权利要求3所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述转轴(4)的内部设有一段柱形腔室，且其外周设有多个第一通口(8)以及第二通口(9)，所述第二通口(9)位于所述第二圆筒(2)中；
所述导料机构包括套设于所述转轴(4)上且对多个所述第一通口(8)进行包覆的套筒(7)以及连接所述套筒(7)的入料管(6)，所述套筒(7)的内部中空，并与所述转轴(4)密封转动连接，且所述套筒(7)的内壁上沿圆周等距设有多个通孔(701)。
5.根据权利要求3所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述搅动组件包括通过限位结构滑动套设于所述转轴(4)上的套管(5)以及沿圆周等距设于所述套管(5)外壁上的多根搅拌杆(11)，所述套管(5)连接所述往复升降机构，并与所述第一圆筒(1)和所述第二圆筒(2)的顶部密封滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述限位结构包括设于所述转轴(4)外壁上的两个条形凸起(401)以及设于所述套管(5)内壁上的两个条形凹槽(501)，所述条形凹槽(501)与所述条形凸起(401)适配，且二者与所述转轴(4)的中心轴线相平行。
7.根据权利要求3所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述往复升降机构包括转动安装在所述第一圆筒(1)外壁上的两个转轮(15)、连接两个所述转轮(15)的连接件(16)、固定于所述第一圆筒(1)外壁上的两根立柱(18)以及滑动设于两根所述立柱(18)上的升降板(19)；
其中，所述升降板(19)与所述套管(5)转动连接，其中一个所述转轮(15)的转动轴通过传动带(14)以及锥齿轮组(12)连接所述转轴(4)，且所述升降板(19)朝向所述转轮(15)的一侧还固定有从动板(24)，所述从动板(24)上设有条形滑槽(25)，所述连接件(16)上设有驱动柱(17)，所述驱动柱(17)伸入所述条形滑槽(25)内并与所述从动板(24)滑动连接。
8.根据权利要求7所述的一种热化学储能反应器，其特征在于，所述第二圆筒(2)的外壁上还滑动套设有环体(20)，所述环体(20)通过连板(22)与所述升降板(19)固定，且所述连板(22)与所述第一圆筒(1)和所述第二圆筒(2)的顶部密封滑动连接；
其中，在所述环体(20)的内壁上固定有多个柱体(21)，且所述柱体(21)深入所述第三通口(23)内并与之适配。
9.一种应用如权利要求1所述的储能反应器进行热化学储能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将高温工质通过所述导料机构向所述第二圆筒(2)中导入；
步骤二，启动所述旋转混合机构工作，所述旋转混合机构对所述第二圆筒(2)中的储能介质块进行搅动，且所述升降机构带动所述旋转混合机构在所述第二圆筒(2)内执行升降动作，使所述旋转混合机构搅动动作的高度改变；
步骤三，所述第二圆筒(2)中的储能介质块对高温工质的热量进行吸收，生成反应气体二氧化碳；
步骤四，反应气体二氧化通过所述第三通口(23)进入所述第一圆筒(1)与所述第二圆筒(2)二者之间的空腔内，最后经过所述排料管(10)排出，高温工质的热量传递给储能介质块后温度降低，完成储能过程。
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