[发明专利]一种空气加热式钙循环储能系统及其应用方法

说明书

本发明提供一种空气加热式钙循环储能系统及其应用方法，包括空气加热装置、回转球磨储能装置、循环水装置和蒸汽朗肯发电装置；空气加热装置包括空滤器、风机、空预器和加热器；回转球磨储能装置包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐、回转球磨反应器和旋风分离器；回转球磨反应器上设置有固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、进气口和出气口；循环水装置包括冷凝水泵、水箱、循环水泵和水处理器；蒸汽朗肯发电装置包括通蒸汽朗肯透平、蒸汽发电换热器、蒸汽发电冷凝器、蒸汽发电水泵和蒸汽发电加热器。本发明在储能过程中采用空气作为加热介质，成本低、易获得、操作简便，提高能源利用率，可解决太阳能光热电站发电不能连续高效运行的问题。

技术领域：

本发明属于热化学储能技术领域，具体涉及一种空气加热式钙循环储能系统及其应用方法。

背景技术：

在碳中和、碳达峰的背景下，大规模推广可再生能源的利用迫在眉睫。太阳能和风能是近年来增长最快的可再生能源，其中，太阳能在可再生能源发电中一直处于领先地位。然而，诸如太阳能、风能等可再生能源大多存在间歇性和不稳定性的特点，使能量难以持续稳定地供应。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。现有的熔融盐储能系统存在成本高、需伴热、体积庞大等缺点，而热化学储能通过可逆的吸放热反应来储存热能，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。在诸多热化学储能体系中，采用Ca(OH)₂/CaO材料的钙循环无毒且安全性好、原料来源广泛且价廉、无副反应且反应温度高(450℃-600℃)，具有显著优点。因此钙循环体系用于中高温储能领域具有十分显著的优势，此外，钙循环储能系统不仅能用于太阳能发电储能，也可用于其他可再生能源或削峰填谷领域中。目前对钙循环体系用于储能的研究尚处于起步阶段，钙循环储能与发电系统的耦合方式与其运行过程都需要进一步的研究，以便于能够真正实现其商业应用及大规模推广。

发明内容：

针对现有技术的缺陷，本发明将钙循环储能系统与蒸汽朗肯发电系统进行结合，提出一种可持续稳定运行的空气加热式钙循环储能系统，有效地解决太阳能连续发电、削峰填谷等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

(一)一种空气加热式钙循环储能系统，包括空气加热装置、回转球磨储能装置、循环水装置和蒸汽朗肯发电装置；所述空气加热装置包括空滤器、风机、空预器和加热器；所述回转球磨储能装置包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐、回转球磨反应器和旋风分离器；所述回转球磨反应器上设置有固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、进气口和出气口；所述循环水装置包括冷凝水泵、水箱、循环水泵和水处理器；所述蒸汽朗肯发电装置包括通蒸汽朗肯透平、蒸汽发电换热器、蒸汽发电冷凝器、蒸汽发电水泵和蒸汽发电加热器；所述空滤器、风机、空预器、加热器和回转球磨反应器的进气口依次连接，构成空气加热路径；所述空预器包括并联的第一空预器和第二空预器，所述第一空预器和第二空预器一方面分别与风机连接，另一方面分别与加热器连接；所述回转球磨反应器的出气口、旋风分离器、第二空预器、冷凝水泵和水箱通过管路依次连接，回转球磨反应器的出料口、第一空预器、CaO储罐依次连接，构成空气预热路径；所述Ca(OH)₂储罐与回转球磨反应器的进料口连接，回转球磨反应器的出料口与CaO储罐连接，构成储能路径；CaO储罐与回转球磨反应器的进料口连接，回转球磨反应器的出料口与Ca(OH)₂储罐连接，构成释能路径；所述水箱、循环水泵、蒸汽发电换热器、加热器和回转球磨反应器的进气口依次连接，构成蒸汽加热路径；所述回转球磨反应器的出气口、蒸汽发电加热器、水处理器和水箱依次连接，构成释能发电热源路径；所述蒸汽朗肯透平、蒸汽发电换热器、蒸汽发电冷凝器、蒸汽发电水泵和蒸汽发电加热器循环顺次连接，构成发电循环路径。