CN207703055U - 一种热管式化学蓄热储能器 - Google Patents

一种热管式化学蓄热储能器 Download PDF

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邓立生
何兆红
小林敬幸
大坂侑吾
徐玉霞
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Abstract

本实用新型公开了一种热管式化学蓄热储能器，包括水循环管道、储能器筒体、化学蓄热材料、热管、高温烟气管道、蒸汽阀、蒸发冷凝器和水蒸汽管道，所述化学蓄热材料填充在储能器筒体中，其通过与水蒸汽进行可逆化学反应来产生热和反应生成物；所述热管贯穿储能器筒和化学蓄热材料，其下端嵌入在高温烟气管道中，上端嵌入在水循环管道中，储能器筒体右侧通过水蒸汽管道与蒸发冷凝器连通，蒸汽阀设置在水蒸汽管道上。本实用新型的热管式化学蓄热储能器，利用热管高效的热传导性，加快了流体与化学蓄热材料的换热速度，可以提高化学蓄热材料的传热系数，明显的缩短蓄热时间。

Description

一种热管式化学蓄热储能器
技术领域
本实用新型涉及一种低品位热能存储和释放装置，具体涉及一种热管式化学蓄热储能器。
背景技术
节约能源不仅是我国节能减排基本国策的重要组成部分，而且是我国国民经济与社会可持续发展的一项长期战略任务。我国作为能源消费的大国，长期以来能源利用效率低、浪费严重是其突出的问题之一。在当前能源和环境问题日益突出的背景下，太阳能、地热能等可再生能源和工业余热、废热的利用已经成为各国研究开发的重点，然而这些能源都具有不稳定性和间断性的特点，在收集利用这类能源时通常会遇到能量供给和需求不平衡、时间不同步的问题，所以具有缓冲和调和供需差异功能的能量存储装置就显得尤为关键。对工业烟气余热的合理存储能够提高能源利用效率、有效节约能源。
但是烟气余热利用受到很多因素限制，由于生产的周期性导致了余热资源的间歇性，此外在一个使用周期内，又由于烟气温度波动较大，这些都使得余热的回收利用变得更加困难。化学蓄热材料具有蓄热密度高、可提高能量品位和清洁、无污染等优点。因此，采用化学蓄热技术能够更好的利用余热。化学蓄热材料与反应介质进行反应，产生热并且生成反应生成物，该反应是可逆反应，如果反应介质是水，则对反应生成物加热使其发生脱水反应就能再生化学蓄热材料。为便于理解，将加热反应生成物而再生化学蓄热材料的过程称为“加热再生化学蓄热材料”，将使化学蓄热材料与反应介质反应而产生热并且生成反应生成物的过程称为“使化学蓄热材料发热”。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、加工方便、成本低廉的热管式化学蓄热换热器。
为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种热管式化学蓄热储能器，包括水循环管道、储能器筒体、化学蓄热材料、热管、高温烟气管道、蒸汽阀、蒸发冷凝器和水蒸汽管道，所述化学蓄热材料填充在储能器筒体中，其通过与水蒸汽进行可逆化学反应来产生热和反应生成物；所述热管贯穿储能器筒体和化学蓄热材料，其下端嵌入在高温烟气管道中，上端嵌入在水循环管道中，储能器筒体右侧通过水蒸汽管道与蒸发冷凝器连通，蒸汽阀设置在水蒸汽管道上。
进一步地，所述热管为多根，以并联的方式贯穿所述储能器筒体和化学蓄热材料。
进一步地，所述储能器筒外表面覆盖一层保温层。
储热时，高温烟气管道中通入高温烟气，热管内的工质受热蒸发而上升，此时，位于蓄热筒体内的热管周围为温度相对较低的反应生成物，热管内的工作介质遇冷将热量放出，传递到反应生成物(与反应生成物进行热交换)，由此加热反应生成物，反应生成物吸热再生为化学蓄热材料，并产生高温高压的水蒸汽，打开蒸汽阀，水蒸汽进入蒸发冷凝器中进行换热冷凝。
放热时，将蒸发冷凝器中的冷凝水加热产生水蒸汽，到一定的压力后打开蒸汽阀，水蒸汽进入蓄热筒体，与化学蓄热材料反应，生成反应生成物，同时放出大量的热，再通过热管导出对水循环管路中的常温水进行加热，实现能量的释放。
本实用新型的有益效果是：
1、利用热管高效的热传导性，加快了流体与化学蓄热材料的换热速度，可以提高化学蓄热材料的传热系数，明显的缩短蓄热时间。
2、化学蓄热材料通过和水蒸汽反应，可以释放出较高品味的热能。
3、通过蒸汽阀控制水蒸汽量，可以有效控制反应的强度和时间。
本实用新型的热管式化学蓄热储能器，实现了能量的高效储存和释放，实现了能量时间和空间的转移，使高效的利用能量成为了可能。
附图说明
图1是本实用新型热管式化学蓄热储能器的结构示意图；
附图标记说明：1-水循环管道，2-储能器筒体，3-化学蓄热材料，4-热管， 5-高温烟气管道，6-蒸汽阀，7-蒸发冷凝器，8-水蒸汽管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，一种热管式化学蓄热储能器，包括水循环管道1、储能器筒体2、化学蓄热材料3、热管4、高温烟气管道5、蒸汽阀6、蒸发冷凝器7和水蒸汽管道8。化学蓄热材料3填充在储能器筒体2中，其通过与水蒸汽进行可逆化学反应来产生热和反应生成物。热管4为多根，以并联的方式贯穿储能器筒体2 以及其内部的化学蓄热材料3，热管4的下端嵌入在高温烟气管道5中，上端嵌入在水循环管道1中，为了强化换热，热管4位于水循环管道1和高温烟气管道5的表面可加上金属肋片。储能器筒体2右侧通过水蒸汽管道8与蒸发冷凝器7连通，水蒸汽管道8上设置蒸汽阀6。为了防止热量的损失，可在储能器筒体2的外表面上加上保温材料。
化学蓄热材料3和热管4可商购获得，其均为现有技术，在此不再赘述。
储热时，高温热源流体(流体的热来自于工业余热、废热，太阳能热等暂时不用的热，而且该流体的温度不低于化学蓄热材料3的反应温度)通过热流体通道5时，高温流体与热管4发生热交换，热管4内的工作介质受热蒸发而上升，在储能器筒体2内的热管4周围为温度相对较低的化学蓄热材料3(此时为反应生成物)，热管4内的工作介质遇冷而将热量放出，传递给热管4外的反应生成物，反应生成物吸热再生为化学蓄热材料3，并产生高温高压的水蒸汽，热管4内冷凝的工作介质沿着热管4内管壁回流到蒸发段(即位于热流体通道5中的一段)，重新遇热蒸发而重复上述过程，打开蒸汽阀6，产生的高温高压水蒸气不断通过右侧的水蒸汽管道8进入蒸发冷凝器7，并在蒸发冷凝器7中进行换热冷凝。
放热时，加热蒸发冷凝器7中的冷凝水，产生水蒸汽，随后打开蒸汽阀6，化学蓄热材料3通过吸收水蒸汽发生反应放出大量的热，并生成反应生成物，热管4内的工作介质在热导的作用下，受热蒸发而上升，在水循环管道1遇冷冷凝而将能量释放出来，传递给水循环管道1的冷流体，冷流体吸热后温度升高，热管4内冷凝的工作介质沿着热管4内管壁回流到蒸发段(即位于化学蓄热材料3中的一段)，重新遇热蒸发而重复上述过程，实现能量的释放。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。

Claims (3)

1.一种热管式化学蓄热储能器，其特征在于，包括水循环管道(1)、储能器筒体(2)、化学蓄热材料(3)、热管(4)、高温烟气管道(5)、蒸汽阀(6)、蒸发冷凝器(7)和水蒸汽管道(8)，所述化学蓄热材料(3)填充在储能器筒体(2)中，其通过与水蒸汽进行可逆化学反应来产生热和反应生成物；所述热管(4)贯穿储能器筒体(2)和化学蓄热材料(3)，其下端嵌入在高温烟气管道(5)中，上端嵌入在水循环管道(1)中，储能器筒体(2)右侧通过水蒸汽管道(8)与蒸发冷凝器(7)连通，蒸汽阀(6)设置在水蒸汽管道(8)上。
2.根据权利要求1所述的热管式化学蓄热储能器，其特征在于，所述热管(4)为多根，以并联的方式贯穿所述储能器筒体(2)和化学蓄热材料(3)。
3.根据权利要求1或2所述的热管式化学蓄热储能器，其特征在于，所述储能器筒体(2)外表面覆盖一层保温层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020159571A (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 日新電機株式会社 蒸気発生装置、及び蒸気発生システム
CN114562904A (zh) * 2022-03-02 2022-05-31 中国长江三峡集团有限公司 一种相变蓄热换热器

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JP7269583B2 (ja) 2019-03-25 2023-05-09 日新電機株式会社 蒸気発生装置、及び蒸気発生システム
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