KR20240016008A - Thermochemical Distributed Heat Storage using low pressure and low temperature - Google Patents
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Abstract
본 명세서는, 화학열 저장 물질을 포함하는 쉘과 열교환 매체가 순환하면서 쉘에 열을 공급하거나 쉘로부터 열을 외부에 공급하는 튜브를 포함하고, 축열 모드에서 쉘이 감압되어 화학열 저장 물질이 반응물에서 분리되면서 축열하고, 방열 모드에서 쉘에 공급된 반응물과 화학열 저장 물질이 결합하면서 발열하여 튜브를 순환하는 열교환 매체로 열을 공급하는 반응기; 축열 모드에서, 열네트워크의 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 제2유체로부터 열교환하여 승온된 열교환 매체를 반응기로 이동하는 제1열교환기; 반응물을 포함하고, 방열 모드에서 제1유체를 통해 반응물을 쉘에 공급하는 반응물 공급기; 방열 모드에서, 반응기로부터 열이 공급된 열교환 매체로부터 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 제2유체로 열교환하는 제2열교환기; 및 축열 모드에서, 전력을 이용하여 쉘로부터 제1유체와 반응물을 배기하여 쉘을 감압시키는 진공펌프를 포함하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치를 개시하고 있다. The present specification includes a shell containing a chemical heat storage material and a tube that supplies heat to the shell or externally supplies heat from the shell while a heat exchange medium circulates, and in a heat storage mode, the shell is depressurized so that the chemical heat storage material is converted into a reactant. A reactor that accumulates heat while being separated from the reactor, generates heat as the reactants supplied to the shell and the chemical heat storage material combine in a heat radiation mode, and supplies heat to a heat exchange medium circulating through the tube; In the heat storage mode, a first heat exchanger that exchanges heat from a second fluid moving from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe of the heat network and moves the heated heat exchange medium to the reactor; A reactant supply device containing a reactant and supplying the reactant to the shell through a first fluid in a heat dissipation mode; In the heat dissipation mode, a second heat exchanger that exchanges heat from the heat exchange medium supplied from the reactor to a second fluid moving from the heat source side to the demand side through the heat supply pipe; and a vacuum pump that, in a heat storage mode, exhausts the first fluid and reactants from the shell using electric power to depressurize the shell.
Description
본 발명은 열네트워크를 위한 저온저압 분산형 화학열 저장장치에 관한 것이다. The present invention relates to a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device for a heat network.
일반적인 열네트워크 사업자는 발전설비 운영에 따른 잉여열 저장 및 네트워크 압력 조절용 1만~ 2만톤 규모 초대형 중앙 집중형 현열 수축열조(물을 매체로 현열을 저장했다가 방출하는 열저장장치) 및 외기온에 따라 변동되는 추가적인 수요 대응을 위한 수십~ 수백Gcal/h 첨두 부하 보일러를 보유하고 있다. 일반적인 열네트워크 사업자는 특정 시간대에 높은 피크 열수요에 대응하기 위한 열생산을 위해 열병합발전의 열제약운전이나 첨두 부하 보일러의 추가 운영을 하게 되는데, 이로 인해 비용증가 및 온실가스 배출이 증가하는 문제가 발생하므로 이를 최소화하기 위해 열저장장치를 사용하지만, 기존의 중앙 집중형 현열 수축열이나 상변화 기반 열저장은 낮은 축열 밀도(공간) 및 지속적인 열손실(시간) 문제를 야기할 수 있다. A typical heat network operator uses a 10,000 to 20,000 ton ultra-large centralized sensible heat contraction tank (a heat storage device that stores and releases sensible heat using water as a medium) for storing surplus heat and controlling network pressure according to the operation of power generation facilities and according to the outside air temperature. We have tens to hundreds of Gcal/h peak load boilers to respond to fluctuating additional demand. A typical heat network operator operates heat-constrained cogeneration power plants or additionally operates peak load boilers to produce heat to respond to high peak heat demand at specific times, which leads to problems of increased costs and greenhouse gas emissions. Heat storage devices are used to minimize this, but existing centralized sensible heat contraction heat or phase change-based heat storage can cause problems with low heat storage density (space) and continuous heat loss (time).
또한, 한국 정부나 외국 정부의 분산형 에너지 활성화를 통해 에너지 전환 및 탄소중립을 목표로 설정하고 있지만, 신ㆍ재생에너지 변동에 따른 잉여에너지의 균형있는 사용에 필수적인 분산형 에너지원용 열저장장치에 대한 적정기술 개발이 미흡한 실정이다. In addition, although the Korean government and foreign governments are setting goals for energy conversion and carbon neutrality through the activation of distributed energy, there is no need for heat storage devices for distributed energy sources, which are essential for balanced use of surplus energy due to changes in new and renewable energy. Appropriate technology development is insufficient.
본 실시예들은 열저장시 전력을 이용하여 진공에너지로 변환하여 열저장에 사용하고, 이를 보조하기 위해 열네트워크의 환수열과 병행하여 사용하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치를 제공할 수 있다.These embodiments can provide a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device that uses electric power during heat storage to convert it into vacuum energy and uses it for heat storage, and to support this, it is used in parallel with the water return heat of the heat network.
또한, 본 실시예들은 신재생 변동성에 의한 잉여전력으로 단속적으로 열저장하고, 열저장 기간동안에 에너지 손실이 없거나 에너지 손실을 최소화하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치를 제공할 수 있다. In addition, the present embodiments can provide a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device that intermittently stores heat using surplus power due to renewable energy fluctuations and has no energy loss or minimizes energy loss during the heat storage period.
또한, 본 실시예들은 피크 열부하시 방열하여 열공급망을 보조하고, 열원의 첨두부하 보일러 운영을 최소화하여 경제성을 향상시키고 온실가스 배출을 최소화하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치를 제공할 수 있다.In addition, the present embodiments can provide a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device that assists the heat supply network by dissipating heat at peak heat load, improves economic efficiency by minimizing peak load boiler operation of the heat source, and minimizes greenhouse gas emissions.
일측면에서, 일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치는, 화학열 저장 물질을 포함하는 쉘과 열교환 매체가 순환하면서 쉘에 열을 공급하거나 쉘로부터 열을 외부에 공급하는 튜브를 포함하고, 축열 모드에서 쉘이 감압되어 화학열 저장 물질이 반응물에서 분리되면서 축열하고, 방열 모드에서 쉘에 공급된 반응물과 화학열 저장 물질이 결합하면서 발열하여 튜브를 순환하는 열교환 매체로 열을 공급하는 반응기; 축열 모드에서, 열네트워크의 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 제2유체로부터 열교환하여 승온된 열교환 매체를 반응기로 이동하는 제1열교환기; 반응물을 포함하고, 방열 모드에서 제1유체를 통해 반응물을 쉘에 공급하는 반응물 공급기; 방열 모드에서, 반응기로부터 열이 공급된 열교환 매체로부터 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 제2유체로 열교환하는 제2열교환기; 및 축열 모드에서, 전력을 이용하여 쉘로부터 제1유체와 반응물을 배기하여 쉘을 감압시키는 진공펌프를 포함한다.In one aspect, a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to an embodiment includes a shell containing a chemical heat storage material and a tube through which a heat exchange medium circulates to supply heat to the shell or to supply heat from the shell to the outside. In the heat storage mode, the shell is depressurized and the chemical heat storage material is separated from the reactant to store heat, and in the heat dissipation mode, the reactant supplied to the shell and the chemical heat storage material combine to generate heat, supplying heat to the heat exchange medium circulating through the tube. reactor; In the heat storage mode, a first heat exchanger that exchanges heat from a second fluid moving from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe of the heat network and moves the heated heat exchange medium to the reactor; A reactant supply device containing a reactant and supplying the reactant to the shell through a first fluid in a heat dissipation mode; In the heat dissipation mode, a second heat exchanger that exchanges heat from the heat exchange medium supplied from the reactor to a second fluid moving from the heat source side to the demand side through the heat supply pipe; and a vacuum pump that, in a heat storage mode, exhausts the first fluid and reactants from the shell using electric power to depressurize the shell.
본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치는 열저장시 전력을 이용하여 진공에너지로 변환하여 열저장에 사용하고, 이를 보조하기 위해 열네트워크의 환수열과 병행하여 사용할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to the present embodiments uses electric power during heat storage to convert it into vacuum energy and uses it for heat storage, and can be used in parallel with the heat return of the heat network to assist this.
또한, 본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치는 신재생 변동성에 의한 잉여전력으로 단속적으로 열저장하고, 열저장 기간동안에 에너지 손실이 없거나 에너지 손실을 최소화할 수 있다. In addition, the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to the present embodiments can intermittently store heat using surplus power due to renewable energy fluctuations and have no energy loss or minimize energy loss during the heat storage period.
또한, 본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치는 피크 열부하시 방열하여 열공급망을 보조하고, 열원의 첨두부하 보일러 운영을 최소화하여 경제성을 향상시키고 온실가스 배출을 최소화할 수 있다.In addition, the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to the present embodiments can assist the heat supply network by dissipating heat during peak heat load, improve economic efficiency and minimize greenhouse gas emissions by minimizing peak load boiler operation of the heat source.
도 1은 분산형 화학열 저장시스템 기반 열네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 외관을 도시한 도면들이다.
도 4는 일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 블럭도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 블럭도이다.
도 6은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 축열 모드에서 동작하는 동작 상태도이다.
도 7은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 방열 모드에서 동작하는 동작 상태도이다.
도 8은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 축열 모드에서 쉘 내부 진공도에 따라 최대 축열 성능이 나오는 최저 온도를 비교한 에너지 상태도이다. Figure 1 is a conceptual diagram showing a heat network based on a distributed chemical heat storage system.
Figures 2 and 3 are diagrams showing the appearance of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 1.
Figure 4 is a block diagram of a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to an embodiment.
Figure 5 is a block diagram of a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to another embodiment.
Figure 6 is an operational state diagram of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 operating in heat storage mode.
Figure 7 is an operation state diagram of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 operating in heat dissipation mode.
Figure 8 is an energy state diagram comparing the lowest temperature at which the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 achieves maximum heat storage performance according to the degree of vacuum inside the shell in heat storage mode.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”
도 1은 분산형 화학열 저장시스템 기반 열네트워크를 도시한 개념도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 외관을 도시한 도면들이다. Figure 1 is a conceptual diagram showing a heat network based on a distributed chemical heat storage system. Figures 2 and 3 are diagrams showing the appearance of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 1.
도 1을 참조하면, 분산형 화학열 저장시스템 기반 열네트워크(100)는 중앙 열저장장치(110)와, 중앙 열저장장치(110)와 수요측(120) 사이에 위치하는 분산형 화학열 저장장치(130)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the distributed chemical heat storage system-based
분산형 화학열 저장시스템 기반 열네트워크(100)는 열원을 이용해 열을 생산하여 그 열을 열 수송관(배관)을 통해 일차적으로 중앙 열저장장치(110)에 공급하는 열 생산소(140)와, 중앙 열저장장치(110)로부터 수요측(120)과 분산형 화학열 저장장치(130)로 유체를 이동시키는 네트워크 펌프(150)를 포함할 수 있다. The distributed chemical heat storage system-based
분산형 화학열 저장시스템 기반 열네트워크(100)는 중앙 열저장장치(110)와 별도로 분산형 화학열 저장장치(130)에 열을 분산하여 저장하였다가 필요시 분산형 화학열 저장장치(130)를 이용하여 수요측(120)에 열을 공급하므로, 중앙 열저장장치(100)는 전술한 바와 같이 1만~ 2만톤 초대형 중앙 집중형 현열 수축열조일 필요가 없다. The distributed chemical heat storage system-based
수요측(120)은 열을 최종적으로 소비하는 수요자, 예를 들어 대단지 아파트나 공장 시설 등일 수 있다. The
분산형 화학열 저장장치(130)는 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이 수백톤급 또는 수십톤급 열 저장장치일 수 있다. 분산형 화학열 저장장치(130)는 수요측(120)의 밀접 지역의 다양한 형태로 배치되어 운영될 수 있다. The distributed chemical
분산형 화학열 저장장치(130)는 화학열 저장 물질(A) 또는 화학열 저장물질을 포함하고 있다. 화학열 저장 물질(A)은 반응물(B)과 결합된 상태(AB)에서 외부로부터 열을 제공받으면 반응식 1과 같이 반응물(B)와 탈착 또는 분리되며, 분리된 형태를 열저장 상태로 정의한다.The distributed chemical
[반응식 1][Scheme 1]
AB+열->A+BAB+column->A+B
분산형 화학열 저장장치(130)에서는 축열 모드를 흡열을 통해 화학열 저장 물질(A)에서 반응물(B)이 분리되면서 화학적 포텐셜이 높아진 상태를 열을 저장한 상태로 정의한다.In the distributed chemical
[반응식 2][Scheme 2]
A+B->AB+열A+B->AB+column
분산형 화학열 저장장치(130)에서는 방열 모드를 화학열 저장 물질(A)은 반응물(B)을 공급받으면 반응식 2와 같이 반응물(B)과 흡착 또는 결합하면서 화학적 포텐셜이 낮아지면서 열을 방출하는 상태로 정의한다. In the distributed chemical
전술한 바와 같이, 분산형 화학열 저장장치(130)는 두 물질들(A, B)의 분리(축열)와 결합(방열)에 의해 화학적 포텐셜이 변하는 방식을 이용하므로 열저장 후 결합을 차단하면 장기간 열손실이 없고 분자의 결합-분리 에너지를 이용하므로 현열 등 타 방식 대비 높은 열 저장 밀도를 가질 수 있다.As described above, the distributed chemical
또한, 열손실이 없고, 반응을 임의로 제어하는 방식을 이용하므로 분산형 화학열 저장장치(130)는 화학열 저장 물질(A)을 두 개 이상의 블록들로 나누고 이 블록들의 부분 제어를 통한 열 배터리(Thermal battery)을 구현할 수도 있다. In addition, since there is no heat loss and a method of arbitrarily controlling the reaction is used, the distributed chemical
분산형 화학열 저장장치(130)는 열 사용시 반응 제어가 필요하므로 축열 및 방열 온도에 맞는 적정한 화학열 저장 물질(A) 또는 화학열 저장물질의 선정이 필요하다. 예를 들어, 화학열 저장 물질(A)은 MgO, CaO, MgSO4, CaSO4, SrBr2, Silica gel, Zeolite, AlPo, SAPO 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 반응물(B)은 축열 및 방열 온도에서 화학열 저장 물질(A)와 분리 및 결합이 가역적으로 가능한 물질, 예를 들어 물(H2O), 이산화탄소(CO2), 수소(H2), 산소(O2) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. Since the distributed chemical
본 실시예들에 따른 분산형 화학열 저장장치(130)는 본 발명자들이 선출원한 특허출원 제2021-0109874호에 개시된 분산형 화학열 저장장치일 수도 있고, 이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하는 특허출원 제2021-0109874호에 개시된 분산형 화학열 저장장치보다 저온저압 상태에서 화학열을 저장할 수 있는 저온저압 분산형 화학열 저장장치들(200, 300)일 수도 있다. The distributed chemical
전술한 본 실시예들에 따른 분산형 화학열 저장장치(130)는 전술한 화학열 저장 물질(A)과 반응물(B)을 이용하여 축열 밀도가 높고 열저장후 무손실/저손실의 특성을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들에 따른 분산형 화학열 저장장치(130)는 히트 펌프의 특성을 보유하고, 열네트워크에서 저장공간을 분산하여 탈중앙화할 수 있다. The distributed chemical
이하, 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200, 300)의 구체적인 구성들에 대해 다양한 실시예들을 통해 도 4 내지 도 5를 참조하여 예시적으로 설명한다. Hereinafter, specific configurations of the low-temperature, low-pressure distributed chemical
도 4는 일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 블럭도이다. Figure 4 is a block diagram of a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는, 반응기(210), 제1열교환기(220), 반응물 공급기(230), 제2열교환기(240), 진공펌프(280)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the low-temperature, low-pressure distributed chemical
반응기(210)는 화학열 저장 물질(A)을 포함하는 쉘(212)과 열교환 매체를 포함하고 열교환 매체를 통해 쉘(212)에 열을 공급하거나 쉘(212)로부터 열을 외부에 공급하는 튜브(214)를 포함한다. The
반응기(210)은 축열 모드에서 쉘(212) 내부가 감압되면 화학열 저장 물질(A)이 반응물(B)에서 분리되면서 축열하고, 방열 모드에서 쉘(212)에 공급된 반응물(B)과 화학열 저장 물질(A)이 결합하면서 발열하여 튜브(214) 내부를 순환하는 열교환 매체로 열을 공급한다. 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 화학열 저장 물질(A)는 반응물(B)과 결합된 상태(AB)에서 외부로부터 열을 제공받으면 반응식 1과 같이 반응물(B)와 탈착 또는 분리되면서 열을 축적하는 물질이다. 또한, 화학열 저장 물질(A)은 반응물(B)을 공급받으면 반응식 2와 같이 반응물(B)과 흡착 또는 결합하면서 열을 방출할 수 있다. The
화학열 저장 물질(A)은 MgO, CaO, MgSO4, CaSO4, SrBr2, Silica gel, Zeolite, AlPo, SAPO 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 반응물(B)은 축열 및 방열 온도에서 화학열 저장 물질(A)와 분리 및 결합이 가역적으로 가능한 물질, 예를 들어 물(H2O), CO2, 수소(H2), 산소(O2) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The chemical heat storage material (A) may be MgO, CaO, MgSO 4 , CaSO 4 , SrBr 2 , Silica gel, Zeolite, AlPo, SAPO, etc., but is not limited thereto. In addition, the reactant (B) is a material that can be reversibly separated from and combined with the chemical heat storage material (A) at heat storage and heat dissipation temperatures, such as water (H 2 O), CO 2 , hydrogen (H 2 ), oxygen ( O 2 ), etc., but is not limited thereto.
제1열교환기(220)는 축열 모드에서, 열회수관(270)을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 제2유체로부터 열교환 매체로 열교환하고, 열교환하여 승온된 열교환 매체를 반응기(210)로 이동한다. 예를 들어 제2유체와 열교환 매체는 물, 스팀 또는 열매유일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the heat storage mode, the
열공급관(250)을 통해 수요측으로 이동하여 열사용 후 온도가 낮아진 제2유체는 열회수관(270)을 통해 열원측으로 회수될 수 있다. 열공급관(250)과 열회수관(270)은 제2유체가 순환하는 배선 또는 배관으로 제2유체의 유동에 필요한 다양한 구성요소들을 포함할 수 있다. 열공급관(250)과 열회수관(270)은 반응기(210)에 열을 공급하거나 반응기(210)로부터 열을 공급받기 위해 제2유체의 유동을 조절하는 다양한 구성요소, 예를 들어 밸브 등을 포함할 수 있다. The second fluid, which moves to the demand side through the
반응물 공급기(230)는 반응물을 포함하고, 방열 모드에서 제1유체를 통해 반응물을 쉘에 공급한다. 제1유체는 공기이고 반응물(B)는 물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
반응물 공급기(230)는 반응물(B)인 물을 증발하여 습기 또는 포화 수증기를 제1유체를 통해 공급하는 가습기일 수 있다. 즉, 가습기(230)는 물을 담고 있는 상태에서 제1유체를 가습기(230)를 통과시켜 증발된 습기 또는 포화 수증기를 포함하여 반응기(210)의 쉘(212)로 이동시킬 수 있다. The
제2열교환기(240)는 방열 모드에서, 반응기(210)로부터 열이 공급된 열교환 매체로부터 열공급관(250)을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 제2유체로 열교환한다. In the heat dissipation mode, the
진공펌프(280)는, 축열 모드에서, 전력을 이용하여 쉘로부터 제1유체 및 반응물을 배기하여 쉘을 감압시킬 수 있다. 진공펌프(280)는, 잉여전력을 이용하여 제1유체를 배기하여 쉘(212)을 감압시키고, 반응기(210)는 화학열 저장 물질(A)을 반응물(B)에서 분리되어 배기되면서 축열할 수 있다. The
일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는 제1밸브(252) 및 제2밸브(254), 제3밸브(256)를 추가로 포함할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
제1밸브(252)는 축열 모드에서, 열회수관(270)을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 제2유체를 우회하게 하여 제1열교환기(220)를 통해 열교환 매체로 열을 공급한다. 제2밸브(254)는 방열 모드에서, 열공급관(250)을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 제2유체를 우회하게 하여 제2열교환기(240)에서 열교환 매체로 열을 공급한다.제3밸브(256)는 축열 모드에서, 반응기(210)로부터 제1유체와 반응물(B)를 배기하기 위한 진공펌프(280)로 이동하는 경로를 열거나, 방열 모드에서, 제1유체를 순환시켜 반응물 공급기(230)에서 반응물(B)를 포함하여 반응기(210)로 들어가도록 경로를 변경한다. 축열 모드에서, 진공펌프(280)에 의해 쉘(212) 내부에서 제1유체와 반응물(B)가 제거될 때 제1유체와 반응물(B)가 반응물 공급기(230)로부터 반응기(210)의 쉘들(212)로 이동하는 것을 차단하기 위해 반응물 공급기(230)와 쉘들(212) 사이에 다른 밸브를 배치하거나, 반응물 공급기(230)의 개폐장치를 추가로 포함하거나, 축열모드에서 반응물 공급기(230)의 반응물을 일시적으로 제거하거나 다른 위치로 이동할 수도 있다.In the heat storage mode, the
다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는, 제1밸브(252)와 제2밸브(254)를 통해 제2유체를 제1열교환기(220)와 제2열교환기(240)로 유도하므로 제2유체와 열교환 매체 사이 열교환을 제어할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는 제1유체를 진공펌프 또는 외부로 흡배기하는데 사용되는 흡배기구(260)을 추가로 포함할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
전술한 본 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는 축열 모드 시 진공펌프(280)을 이용하여 전력을 진공에너지로 변환하여 반응기(210)의 열저장에 사용할 수 있다. 아울러, 열저장 시 반응기(210)에 열회수관(270)의 환수열을 제1열교환기(220)를 통해 열교환 매체로 공급하여 반응기(210)의 진공에너지를 이용하는 열저장이 보다 빨리 이루어질 수 있도록 돕는데 사용할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
또한, 본 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200)는 피크 열부하시 반응기(130)에 반응물(B)을 공급하여 방열하므로 수요처 인근에서 제2유체를 승온시켜 혹한기에 열공급망에서 부족한 열에너지를 보조할 수 있다. In addition, the low-temperature, low-pressure distributed chemical
도 5는 다른 실시에에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치의 블럭도이다. Figure 5 is a block diagram of a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device according to another embodiment.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는, 도 4를 참조하여 설명한, 반응기(210), 제1열교환기(220), 반응물 공급기(230), 제2열교환기(240)와 실질적으로 동일한 반응기(310), 제1열교환기(320), 반응물 공급기(330), 제2열교환기(340)를 포함한다. 다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는, 도 4를 참조하여 설명한, 제1밸브, 제2밸브 내지 제3밸브(252, 254, 256), 열공급관(250), 열회수관(270)과 실질적으로 동일한 제1밸브, 제2밸브 내지 제3밸브(352, 354, 356), 열공급관(350), 열회수관(370)를 포함한다. Referring to FIG. 5, a low-temperature, low-pressure distributed chemical
반응기(310)의 쉘(312)는 화학열 저장 물질(A)을 두 개 이상의 블록들로 나누고 이 블록들의 부분 제어를 통한 열 배터리(Thermal battery)을 구현할 수도 있다. 예를 들어 반응기(310)의 쉘(312)는 두개 이상의 쉘들(312a, 312b)을 포함할 수 있다. 도 5에는 두개 이상의 쉘들(312a, 312b)이 병렬로 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 열교환 매체는 축열 모드에서 제1열교환기(320)로부터 분기하여 쉘들(312a, 312b)과 열교환하고, 방열 모드에서 반응물 공급기(330)로부터 쉘들(312a, 312b)을 분기하여 이동할 수 있다. The
일 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는, 두개 이상의 쉘들(312a, 312b)을 직렬 또는 병렬, 직병렬로 배치하고, 배관과 밸브 등 유로 변경 구조물들을 이용하여 다양한 모드들에 따라 각각 두개 이상의 쉘들(312a, 312b)의 전부 또는 일부를 선택적으로 축열 또는 방열하므로, 열 배터리 패키지를 구현할 수도 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는 흡기구(364)와 배기구(362), 제3열교환기(366)를 포함하는 흡배기구(360)을 포함할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
제3열교환기(366)는 축열 모드에서, 진공펌프(380)가 쉘들(312a, 312b)로부터 배기한 제1유체와 반응물(B)를 외부 공기로 열교환으로 냉각하여 제1유체만 배기하고 반응물(B)은 응축시켜 회수하여 반응물(B)의 손실을 최소화하고 진공펌프(380)의 손상을 막는다. 흡기구(364)는 배기를 냉각하기 위한 외부 공기를 제3열교환기(366)로 흡기하는 역할을 한다. 배기구(362)는 제1유체와 반응물(B)를 반응기(310)의 쉘들(312a, 312b)로부터 제3열교환기(366)를 통해 외부로 배기하는 역할을 한다. In the heat storage mode, the
다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는, 방열 모드에서, 제1유체가 반응물 공급기(330)로부터 반응기(310)의 쉘들(312a, 312b)로 이동하게 하고, 축열 모드에서, 진공펌프(380)에 의해 쉘들(312a, 312b) 내부에서 제1유체와 반응물(B)가 제거될 때 제1유체와 반응물(B)이 반응물 공급기(330)로부터 반응기(310)의 쉘들(312a, 312b)로 이동하는 것을 차단하는 제4밸브(358)를 추가로 포함할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
이하에서 도 5를 참조하여 설명한 다른 실시예에 따른 화학열 저장장치(300)가 다양한 동작 모드에서 동작하는 동작 상태들을 설명한다. 도 4를 참조하여 전술한 일 실시예에 따른 화학열 저장장치(200)는 다른 실시예에 따른 화학열 저장장치(300)와 구성이 실질적으로 동일하므로 다양한 동작 모드에서 다른 실시예에 따른 화학열 저장장치(300)와 동작하는 동일한 동작 상태들을 나타낸다. Hereinafter, operating states in which the chemical
도 6은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 축열 모드에서 동작하는 동작 상태도이다. 도 7은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 방열 모드에서 동작하는 동작 상태도이다. Figure 6 is an operational state diagram of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 operating in heat storage mode. Figure 7 is an operation state diagram of the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 operating in heat dissipation mode.
도 6을 참조하면, 축열 모드에서, 반응기(310)의 쉘(312)는 튜브(314)의 열교환 매체로부터 열을 공급받아 화학열 저장 물질(A)이 반응물(B)과 분리되면서 축열한다. Referring to FIG. 6, in the heat storage mode, the
구체적으로, 축열 모드에서, 제1밸브(352)는 열수회관(370)을 이동하는 제2유체를 우회하게 하여 제1열교환기(320)로 공급한다. 제1열교환기(320)는 열수회관(370)을 이동하는 제2유체로부터 튜브(214)의 열교환 매체로 열교환하고, 열교환되어 승온된 열교환 매체를 쉘(312)로 공급한다. Specifically, in the heat storage mode, the
제4밸브(358)이 닫힌 상태에서 진공펌프(380)가 전력을 이용하여 쉘(312)을 감압시키면 화학열 저장 물질(A)에 결합되어 있던 반응물(B)가 분리되어 제거되면서 저압 상태에서 축열할 수 있다. 보다 빠른 축열을 돕기위해 동시에 반응기(310)의 쉘(312)은 수요측에서 열원측으로 돌아가는 열회수관(370)의 제2유체로부터 제1열교환기(320)를 통해 열을 공급받은 열교환 매체는 튜브(214)를 통해 반응기(310)의 쉘(312)를 순환하면서 화학열 저장 물질(A)이 반응물(B)이 보다 빨리 분리될 수 있도록 도와 저온 상태에서 축열할 수 있다. When the
만약 진공펌프(380)가 없었다면 반응기(310)의 쉘(312)은 도 8에서와 같이 고온 상태에서만 화학열 저장 물질(A)을 반응물(B)과 분리해야 한다. 그러나, 진공펌프(380)가 반응기(310)의 쉘(312)을 감압시키므로 저온 상태에서도 축열할 수 있다. If there was no
반대로, 반응기(310)의 쉘(312)은 제1열교환기(320)를 통과한 튜브(214)의 열교환 매체로부터 열을 공급받지 않았다면 진공펌프(380)가 상대적으로 더욱 감압시켜서 고진공을 만들어야 한다. 그러나, 제1열교환기(320)를 통해 환수열을 반응기(310)의 쉘(312)에 제공하므로 저압(저진공) 상태에서 축열할 수 있다. Conversely, if the
쉘(312)에서 제거된 제1유체와 반응물(B)은 진공펌프(380)에 의해 배기구(362)로 제거되며, 이때 제3열교환기(366)에서 흡기구(364)를 통해 외부로부터 유입한 차가운 공기와 열교환하여 최종적으로 제1유체만 배기하고 반응물(B)은 회수하여 반응물(B)의 손실을 최소화하고 진공펌프의 손상을 막는다.도 7을 참조하면, 방열 모드에서 반응기(310)의 쉘(312)는 화학열 저장 물질(A)이 반응물(B)과 결합하면서 발열하여 열교환 매체에 열을 공급한다. The first fluid and the reactant (B) removed from the
방열모드에서 반응물 공급기(330)는 제1유체의 순환을 통해 반응물(B)을 포함시켜 반응기(310)의 쉘(312)에 공급한다. 반응기(310)의 쉘(312)는 화학열 저장 물질(A)에 공급된 반응물(B)과 결합하면서 발열하여 열교환 매체의 온도를 상승시키고, 승온된 열교환 매체를 제2열교환기(340)에 공급한다. In the heat dissipation mode, the
방열 모드에서 제2밸브(354)는 제2유체를 열공급관(350)로부터 우회하게 하여 제2열교환기(340)로 공급한다. In the heat dissipation mode, the
제2열교환기(340)는 쉘(314)의 열교환 매체로부터 열공급관(350)을 통해 이동하는 제2유체로 열교환한다. The
방열 모드에서, 제1유체는 반응물 공급기(330)와 반응기(310)로 순환하고, 반응기(310)의 쉘(312) 내부의 화학열 저장물질(A)은 반응물 공급기(330)에 의해 공급된 반응물(B)와 결합하면서 방열하고, 방열된 열은 제2열교환기(340)를 통해 열공급관(350)을 통해 이동하는 제2유체에 전달된다. In the heat dissipation mode, the first fluid circulates to the
전술한 바와 같이 쉘(312)이 둘 이상의 쉘들(312a, 312b)을 포함할 경우, 모드에 따라 열교환 매체는 제1열교환기(320)로부터 반응기들 모두 또는 일부로 분기하여 이동하고, 제1유체는 반응물 공급기(330)로부터 반응기들 모두 또는 일부로 분기하여 이동한다.As described above, when the
도 8은 도 5의 저온저압 분산형 화학열 저장장치가 축열 모드에서 쉘 내부 진공도에 따라 최대 축열 성능이 나오는 최저 온도를 비교한 에너지 상태도이다. Figure 8 is an energy state diagram comparing the lowest temperature at which the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device of Figure 5 achieves maximum heat storage performance according to the degree of vacuum inside the shell in heat storage mode.
도 8에 도시한 바와 같이, 화학열 저장 물질(A)이 실리카겔(silica gel)이고 반응물(B)은 물(H2O)이고 제1유체는 공기이고 제2유체는 물(H2O)인 다른 실시예에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)에 대해 진공펌프(380)로 쉘(312)을 감압하고 축열한 경우와 감압하지 않고 축열한 경우, 제1열교환기(320)의 환수열을 재사용하여 축열하는 경우와 재사용하지 않고 축열하는 경우, 열 흐름을 측정하였다. As shown in Figure 8, the chemical heat storage material (A) is silica gel, the reactant (B) is water (H 2 O), the first fluid is air, and the second fluid is water (H 2 O). Regarding the low-temperature, low-pressure distributed chemical
도 8을 참조하면, 만약 진공펌프(380)가 없었다면 반응기(310)의 쉘(312)은 상압(760 torr)에서는 고온 상태, 예를 들어 99.8도에서만 화학열 저장 물질(A)을 반응물(B)과 분리해야 하므로 축열을 위해 고온의 열원이 필요하다. 그러나, 진공펌프(380)가 반응기(310)의 쉘(312)을 저압(예를들어 40 torr)으로 만들어주면 44.2℃의 저온 상태에서도 동일한 성능의 축열이 가능하므로 저온의 열원을 사용할 수 있고, 열네트워크의 회수온도를 더 낮출 수 있어 열원측의 효율이 향상되며, 신ㆍ재생에너지 보급 확대에 따른 전력 변동성을 축열을 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있다.. Referring to FIG. 8, if there was no
저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는 전술한 바와 같이, 축열 모드에서 반응기(210)의 쉘(312)에 축열한다. 축열 모드는 신ㆍ재생에너지 변동에 따른 잉여에너지량에 따라 고속 축열 모드와 저속 축열 모드로 운영할 수 있다. As described above, the low-temperature, low-pressure distributed chemical
고속 축열 모드에서 열교환 매체가 제1열교환기(220)로부터 쉘들 전부(212a, 212b)와 접촉하고, 진공펌프(380)는 쉘들 전부(212a, 212b)를 감압한다. 즉, 고속 축열 모드에서는 쉘들(212a, 212b)을 모두 사용하여 고속으로 축열하므로써 많은양의 잉여전력을 사용하여 전력계통 안정성에 기여할 수 있다. In the high-speed heat storage mode, the heat exchange medium contacts all of the shells 212a and 212b from the
저속 축열 모드에서 열교환 매체가 제1열교환기(220)로부터 쉘들 전부(212a, 212b)와 접촉하고, 진공펌프(380)는 쉘들 전부(212a, 212b)를 감압할 수 있다. 즉, 저속 축열 모드에서는 쉘들(212a, 212b) 중 일부(예를 들어, 212a)만을 사용하여 저속으로 축열하므로써 적은양의 잉여전력을 사용하는 경우에도 대응할 수 있다. In the low-speed heat storage mode, the heat exchange medium contacts all of the shells 212a and 212b from the
저온저압 분산형 화학열 저장장치(300)는 수요처 열사용량에 따라 방열량을 조절하여 고수요 방열 모드와 저수요 방열 모드로 구분하여 동작할 수 있다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
반응기(210)가 쉘들(212a, 212b)를 포함하는 경우를 예시적으로 설명하였으나, 세 개 이상의 쉘들을 포함할 수 있다. 잉여전력량에 따라 축열모드를 다양한 단계로 운영하거나, 수요처 열사용량에 따라 방열모드를 다양한 단계로 운영할 수 있다. The case where the
예를 들어, 쉘들이 10개인 경우, 축열 또는 방열모드를 10단계로 나누어 각 단계마다 한개의 쉘을 사용할 수 있다. 5단계로 나눈 경우에는 각 단계마다 두개의 쉘들을 사용할 수 있다. For example, if there are 10 shells, the heat storage or heat dissipation mode can be divided into 10 stages and one shell can be used for each stage. If divided into five stages, two shells can be used for each stage.
본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200, 300)는 열저장시 전력을 이용하여 진공에너지로 변환하여 열저장에 사용하고, 이를 보조하기 위해 열네트워크의 환수열과 병행하여 사용할 수 있다.The low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage devices (200, 300) according to the present embodiments use electric power during heat storage to convert it into vacuum energy and use it for heat storage, and can be used in parallel with the heat return of the heat network to assist this. You can.
또한, 본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200, 300)는 신재생 변동성에 의한 잉여전력으로 단속적으로 열저장하고, 열저장 기간동안에 에너지 손실이 없거나 에너지 손실을 최소화할 수 있다. In addition, the low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage devices (200, 300) according to the present embodiments intermittently store heat with surplus power due to renewable energy fluctuations, and can have no energy loss or minimize energy loss during the heat storage period. there is.
또한, 본 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200, 300)는 피크 열부하시 방열하여 열공급망을 보조하고, 열원의 첨두부하 보일러 운영을 최소화하여 경제성을 향상시키고 온실가스 배출을 최소화할 수 있다.In addition, the low-temperature, low-pressure distributed chemical
이상 도면을 참조하여 실시예들에 따른 저온저압 분산형 화학열 저장장치(200, 300)을 설명하였으나 이에 제한되지 않는다. The low-temperature, low-pressure distributed chemical
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.In the above, even though all the components constituting the embodiment of the present invention have been described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, as long as it is within the scope of the purpose of the present invention, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as a single independent hardware, a program module in which some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the functions of one or more pieces of hardware. It may also be implemented as a computer program with . The codes and code segments that make up the computer program can be easily deduced by a person skilled in the art of the present invention. Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. Storage media for computer programs may include magnetic recording media, optical recording media, and the like.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
Claims (10)
상기 축열 모드에서, 열네트워크의 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 제2유체로부터 열교환하여 승온된 상기 열교환 매체를 상기 반응기로 이동하는 제1열교환기;
상기 반응물을 포함하고, 상기 방열 모드에서 제1유체를 통해 상기 반응물을 상기 쉘에 공급하는 반응물 공급기;
상기 방열 모드에서, 상기 반응기로부터 열이 공급된 상기 열교환 매체로부터 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 상기 제2유체로 열교환하는 제2열교환기; 및
상기 축열 모드에서, 전력을 이용하여 상기 쉘로부터 상기 제1유체와 상기 반응물을 배기하여 상기 쉘을 감압시키는 진공펌프를 포함하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치. A shell containing a chemical heat storage material and a heat exchange medium circulate while supplying heat to the shell or a tube supplying heat from the shell to the outside, and in a heat storage mode, the shell is depressurized so that the chemical heat storage material is converted into a reactant. a reactor that accumulates heat while being separated from the reactor, generates heat as the reactant supplied to the shell and the chemical heat storage material combine in the heat radiation mode, and supplies heat to a heat exchange medium circulating in the tube;
In the heat storage mode, a first heat exchanger that transfers the heat exchange medium, the temperature of which is raised by exchanging heat with a second fluid moving from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe of the heat network, to the reactor;
a reactant supplier containing the reactant and supplying the reactant to the shell through a first fluid in the heat dissipation mode;
In the heat dissipation mode, a second heat exchanger that exchanges heat from the heat exchange medium supplied from the reactor to the second fluid moving from the heat source side to the demand side through a heat supply pipe; and
In the heat storage mode, a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device comprising a vacuum pump that exhausts the first fluid and the reactant from the shell using electric power to depressurize the shell.
상기 축열 모드에서, 상기 진공펌프는, 잉여전력을 이용하여 상기 제1유체와 상기 반응물을 배기하여 상기 쉘을 감압시키고, 상기 반응기는 상기 화학열 저장 물질을 상기 반응물에서 분리되면서 축열하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치.According to paragraph 1,
In the heat storage mode, the vacuum pump exhausts the first fluid and the reactants using surplus power to depressurize the shell, and the reactor is a low-temperature, low-pressure dispersion device that stores heat while separating the chemical heat storage material from the reactants. type chemical heat storage device.
상기 축열 모드에서, 상기 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이동하는 상기 제2유체를 우회하게 하여 상기 제1열교환기로 공급하는 제1밸브;
상기 방열 모드에서, 상기 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 상기 제2유체를 우회하게 하여 상기 제2열교환기로 공급하는 제2밸브; 및
상기 축열 모드에서, 상기 반응기로부터 상기 진공펌프로 상기 제1유체와 상기 반응물을 배기하거나, 상기 방열 모드에서 상기 제1유체를 우회하게 하여 상기 반응물 공급기로 순환시키는 제3밸브를 추가로 포함하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치. According to paragraph 2,
In the heat storage mode, a first valve that bypasses the second fluid moving from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe and supplies it to the first heat exchanger;
In the heat dissipation mode, a second valve that bypasses the second fluid moving from the heat source side to the demand side through the heat supply pipe and supplies it to the second heat exchanger; and
In the heat storage mode, the first fluid and the reactant are discharged from the reactor to the vacuum pump, or in the heat dissipation mode, the first fluid is bypassed and circulated to the reactant supply, further comprising a third valve. Low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device.
상기 화학열 저장 물질은 MgO, CaO, MgSO4, CaSO4, SrBr2, Silica gel, Zeolite, AlPo, SAPO 중 적어도 하나이고, 상기 반응물은 물(H2O), 이산화탄소(CO2), 수소(H2), 산소(O2) 중 적어도 하나인, 저온저압 분산형 화학열 저장장치.According to paragraph 3,
The chemical heat storage material is at least one of MgO, CaO, MgSO 4 , CaSO 4 , SrBr 2 , Silica gel, Zeolite, AlPo, and SAPO, and the reactant is water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ), and hydrogen ( A low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device that is at least one of H 2 ) and oxygen (O 2 ).
상기 반응물은 물(H2O)이고 상기 제1유체는 공기인, 저온저압 분산형 화학열 저장장치.According to paragraph 3,
The reactant is water (H 2 O) and the first fluid is air, a low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device.
상기 반응기는 두개 이상의 쉘들을 포함하고,
상기 열교환 매체는 상기 제1열교환기로부터 분기하여 상기 쉘들과 열교환하고, 상기 상기 반응물 공급기로부터 상기 쉘들을 분기하여 이동하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치. According to paragraph 1,
The reactor includes two or more shells,
The heat exchange medium branches off from the first heat exchanger to exchange heat with the shells, and branches off from the reactant supplier and moves to the shells.
상기 축열 모드에서, 상기 진공펌프가 상기 쉘로부터 배기한 상기 제1유체와 상기 반응물로부터 외부 공기로 열교환하는 제3열교환기;
상기 외부 공기가 상기 제3열교환기로 흡기되는 흡기구; 및
상기 제1유체가 상기 반응기로부터 상기 제3열교환기를 통해 외부로 배기되는 배기구를 추가로 포함하는 저온저압 분산형 화학열 저장장치According to clause 6,
In the heat storage mode, a third heat exchanger for exchanging heat from the first fluid and the reactant discharged from the shell by the vacuum pump to external air;
an intake port through which the outside air is sucked into the third heat exchanger; and
A low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device further comprising an exhaust port through which the first fluid is discharged from the reactor to the outside through the third heat exchanger.
상기 방열 모드에서, 상기 제1유체가 상기 반응물 공급기로부터 상기 반응기로 이동하게 하고, 상기 축열 모드에서, 상기 제1유체가 상기 반응물 공급기로부터 상기 반응기로 이동하는 것을 차단하는 제4밸브를 추가로 포함하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치. In clause 7,
In the heat dissipation mode, the first fluid moves from the reactant supplier to the reactor, and in the heat storage mode, it further includes a fourth valve that blocks the first fluid from moving from the reactant supplier to the reactor. A low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device.
상기 축열 모드는, 고속 축열 모드와 저속 축열 모드로 구분되고,
상기 고속 축열 모드에서는 상기 쉘들 전부를 감압하고, 상기 제1열교환기를 통해 상기쉘들로부터 열이 공급된 상기 열교환 매체로부터 상기 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이용하는 상기 제2유체로 열교환하고,
상기 저속 축열 모드에서는 상기 쉘들 일부를 감압하고, 상기 제1열교환기를 통해 상기쉘들로부터 열이 공급된 상기 열교환 매체로부터 상기 열회수관을 통해 수요측으로부터 열원측으로 이용하는 상기 제2유체로 열교환하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치.According to clause 6,
The heat storage mode is divided into high-speed heat storage mode and low-speed heat storage mode,
In the high-speed heat storage mode, all of the shells are depressurized, and heat is exchanged from the heat exchange medium supplied from the shells through the first heat exchanger to the second fluid used from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe,
In the low-speed heat storage mode, some of the shells are depressurized and heat is exchanged from the heat exchange medium supplied from the shells through the first heat exchanger to the second fluid used from the demand side to the heat source side through the heat recovery pipe, at a low temperature. Low-pressure distributed chemical heat storage device.
상기 발열 모드는, 고수요 발열 모드와 저수요 발열 모드로 구분되고,
상기 고수요 발열 모드에서는 상기 제1유체가 상기 반응물 공급기로부터 상기 쉘들 전부를 통과하고, 상기 제2열교환기를 통해 상기 쉘들로부터 열이 공급된 상기 열교환 매체로부터 상기 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 상기 제2유체로 열교환하고,
상기 저수요 발열 모드에서는 상기 제1유체가 상기 반응물 공급기로부터 상기 쉘들 중 일부를 통과하고, 상기 제2열교환기를 통해 상기 쉘들의 일부로부터 열이 공급된 상기 열교환 매체로부터 상기 열공급관을 통해 열원측으로부터 수요측으로 이동하는 상기 제2유체로 열교환하는, 저온저압 분산형 화학열 저장장치.According to clause 8,
The heating mode is divided into a high demand heating mode and a low demand heating mode,
In the high demand heating mode, the first fluid passes through all of the shells from the reactant supply, and moves from the heat source side to the demand side through the heat supply pipe from the heat exchange medium to which heat is supplied from the shells through the second heat exchanger. Heat exchange with the second fluid,
In the low demand heating mode, the first fluid passes through some of the shells from the reactant supplier, and heat is supplied from some of the shells through the second heat exchanger from the heat source side through the heat supply pipe from the heat exchange medium. A low-temperature, low-pressure distributed chemical heat storage device that exchanges heat with the second fluid moving to the demand side.
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