[发明专利]中低温钙循环热化学储能装置及其方法

说明书

本发明涉及一种中低温钙循环热化学储能装置及其方法，该装置包括太阳能集热装置、储能系统和发电系统，本发明Ca(OH)₂/CaO热化学储能体系，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，Ca(OH)₂固体颗粒在太阳能产生的高温水蒸气进行吸热分解反应，将接受的热量以化学能的形式储存于分解产物CaO和H₂O中；当释放热量时，在常压下CaO和H₂O发生逆向热化学反应，将CaO和H₂O中所储存的化学能逆转成热能并释放出来。本发明储能密度高、循环效率高、环境友好、结构简单、变工况灵活控制、应用。

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种中低温钙循环热化学储能装置及其方法。

背景技术

太阳能发电具有来源广、不污染环境等优点成为理想的替代能源。然而，由于太阳能具有间歇性、低密度、不稳定性、难以持续供应的特点，利用太阳能进行热发电仍有许多问题需要解决，其中如何实现太阳能高效、大规模的储存，保证太阳能发电持续供给是太阳能热发电的关键技术。在显热储能、潜热储能和热化学储能等主要的储热方式中，热化学储能具有储能密度高，反应温度高、长期储热损失小等显著优点，能有效地解决电能的转换、储存与再生。

目前，主要研究的几种化学反应储能体系包括：CaCO₃/CaO体系、NH₃合成分解体系、CH4/CO₂和CH₄/H₂O重整体系、Ca(OH)₂/CaO体系、Co₃O₄/CoO体系、MgH₂/H₂体系等。其中Ca(OH)₂/CaO体系是较为理想的热化学储能体系，具有储能密度大（437kWh/m³）、无毒且安全性好、原料来源广泛且价廉、无副反应且常压反应温度高（450℃-510℃）的显著优点，因此Ca(OH)₂/CaO体系用于太阳能高温热化学储能，能够很好的解决太阳能高温热电站发电连续高效运行的问题。国内目前对Ca(OH)₂/CaO体系用于热化学储能的研究还处于起步阶段，尚没有相关的专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种中低温钙循环热化学储能装置及其方法，有效地解决电能的转换、储存与再生问题。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种中低温钙循环热化学储能装置，包括太阳能集热装置、储能系统和发电系统；

太阳能集热装置包括日光反射装置、太阳能吸收塔，日光反射装置设置在太阳能吸收塔的一侧，太阳能吸收塔用于吸收日光反射装置反射的日光；

储能系统包括顺次连接形成循环管路的水箱、给水泵、太阳能吸收塔、第一闸阀、反应器、第一换热器、水蒸气循环装置及压缩机，反应器的固体颗粒物料进口通过依次连接的磨机、第一换热器与Ca(OH)₂储罐相连接，反应器的固体颗粒物料出口通过第二换热器与CaO储罐相连接；

发电系统包括顺次连接形成循环管路的给水泵、第二换热器、气化装置、第一闸阀、反应器、汽轮机、第一换热器，给水泵与水箱相连接，反应器的固体颗粒物料进口通过第一换热器与CaO储罐相连接，反应器的固体颗粒物料出口通过第二换热器与Ca(OH)₂储罐相连接。

优选地，水蒸气循环装置包括第二换热器、第一闸阀、反应器及第一换热器。

优选地，气化装置包括加热器、第二闸阀、第三闸阀，加热器与第二闸阀顺次连接，第三闸阀与加热器及第二闸阀并联。