[发明专利]一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法

说明书

本发明公开了一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法，热化学储能反应器槽式太阳能供热单元、回转球磨储能单元和有机朗肯发电单元；回转球磨储能单元包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐、回转球磨反应器、储能冷凝器、水箱、给水泵和水蒸气加热装置；槽式太阳能供热单元包括换热流体泵和槽式太阳能集热器；有机朗肯发电单元包括有机朗肯透平、发电冷凝器、有机工质泵、第一发电换热器和第二发电换热器。本发明具有储能密度高、循环效率高、环境友好、结构简单、变工况灵活控制、应用可靠的特点，能够使太阳能热电站连续高效地运行，可广泛应用于太阳能热发电领域，也适用于其它类型电站的中热能储存与再生。

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，涉及一种热化学储能反应器，尤其涉及一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法。

背景技术

太阳能发电具有来源广、不污染环境等优点，是一种理想的可替代化石燃料的清洁能源。然而，太阳能存在间歇性和不稳定性的特点，使能量难以持续稳定供应。因此亟需加快储能科学领域的研究，其中高温储能是解决可再生能源间歇性和不稳定性难题的一种高效潜在技术。显热储能、潜热储能和热化学储能三种主要的储热方式中，热化学储能利用可逆的吸放热反应储存热能，具有储能密度高，反应温度高、长期储热损失小等显著优点，弥补了其他储能方式的缺点，能有效地解决能量的转换、储存与再生。目前主要研究的几种热化学储能体系包括：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、无副反应且反应温度较高(450℃-600℃)的显著优点，因此Ca(OH)₂/CaO体系用于太阳能中高温热化学储能，能够很好的解决太阳能中高温热电站发电连续高效运行的问题，但目前对Ca(OH)₂/CaO体系用于热化学储能的研究处于起步阶段。

发明内容

本发明提供一种氢氧化钙热化学储能反应器及其储能方法，利用回转球磨储能单元和相应的高温有机朗肯发电单元保证持续稳定的运行，有效地解决能量的转换、储存与再生问题。

为实现上述目的，本发明提供一种氢氧化钙热化学储能反应器，具有这样的特征：包括槽式太阳能供热单元、回转球磨储能单元和有机朗肯发电单元；

所述回转球磨储能单元包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐和回转球磨反应器；

所述槽式太阳能供热单元包括换热流体泵和槽式太阳能集热器；

其中，所述回转球磨反应器包括具有固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、蒸汽进口和蒸汽出口的反应通道，以及具有下端下进口、下端上进口、上端下出口和上端上出口的换热通道；

换热流体泵、槽式太阳能集热器和回转球磨反应器的下端下进口通过管路依次连接，构成太阳能供热路径；Ca(OH)₂储罐通过管路与回转球磨反应器的固体颗粒进料口连接，固体颗粒出料口通过管路与CaO储罐连接，构成储能路径；

所述有机朗肯发电单元包括有机朗肯透平、发电冷凝器、有机工质泵、第一发电换热器和第二发电换热器；有机朗肯透平、发电冷凝器和有机工质泵通过管路依次连接，有机工质泵通过两个管路分别与第一发电换热器和第二发电换热器连接，第一发电换热器和第二发电换热器连接通过管路均与有机朗肯透平连接；有机工质泵与第一发电换热器之间设有第一发电闸阀，有机工质泵与第二发电换热器之间设有第二发电闸阀；