[发明专利]一种含结晶的吸收式化学蓄能装置

说明书

技术领域

本发明为一种含结晶的吸收式化学蓄能装置，涉及采用化学蓄能进行系统容量调节和控制的领域，特别涉及太阳能、地热能等可再生能源利用、余热回收、冷热电三联供系统等领域，属于制冷空调设备领域。

背景技术

蓄能技术是用于解决能源供给和需求之间在时间、空间和强度上的不匹配矛盾，以提高能源利用率的一种手段，也是一种重要的节能方式。作为未来具有巨大发展潜力的太阳能等可再生能源，由于其具有周期性、随机性、低密度、低品位的供能特点，蓄能技术在其利用过程中将发挥至关重要的作用。在各种热能蓄存技术中，显热和潜热(相变)蓄能技术是最为广泛研究和应用的蓄能技术，其发展也较为成熟，而热化学蓄能技术目前则处于理论探索和实验室研究阶段。作为热化学蓄能技术之一的基于吸收式制冷原理的化学溶液蓄能技术具有蓄能密度高、热损失小、可以利用低品位热能驱动(如太阳能、工业余热、冷热电联供系统排烟余热等)，并采用如溴化锂溶液、氨水等环保型工质对等优点，对提高能源效率和保护环境都具有重要意义。

目前国内外研究的化学溶液蓄能技术，主要采用图1所示的原理结构。以溴化锂溶液为工质对为例：充能时，来自稀溶液储罐中的稀溶液进入发生器1，在外部驱动热源的加热下解吸出制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽在冷凝器4中凝结，凝结热可以通过冷却塔排放至周围环境或提供给供热用户，冷凝后的制冷剂以液态形式储存在制冷剂储罐10内，而解吸后的浓溶液则储存在浓溶液储罐8内。在释能阶段，储存在制冷剂罐10的液态制冷剂进入蒸发器气化，其制冷剂蒸汽与来自浓溶液储罐8的浓溶液在吸收器内接触发生吸收反应而放出热量。充能与释能过程的切换通过安装在系统中的控制阀来实现。根据用户侧的用能需求和系统设计形式，在蒸发器侧产生的冷效应可用于供冷，而吸收器放出的热量可用于供热。溶液热交换器7则是用于发生器1出来的热浓溶液和回到发生器2的冷稀溶液之间的换热。不同的专利之间主要是存储罐的个数以及发生器、蒸发器和吸收器的热量来源有所不同。中国专利文献(公开号CN 1560539A和CN 101619908A)提到的化学溶液蓄能技术，分别采用太阳能和压缩机排气作为发生器的热源。

上述化学溶液蓄能技术可将电能、太阳能等转化为工作溶液的制冷/制热潜能而存储下来，能对昼夜波动大的电力负荷起到削峰填谷的作用，也可以为间歇的太阳能提供有效利用手段，这种蓄能技术相比于其他显热和潜热蓄能技术提高了蓄能密度，降低了存储空间。然而该技术方案仍存在以下不足：①由于发生器浓溶液出口的浓度较大，经过溶液热交换器进一步冷却降温后，溶液热交换器出口极易发生结晶风险，将会导致吸收式机组不能正常运行；②浓溶液罐只能存储溶液，用于存储晶体后，没有有效的溶晶措施；③蓄能密度仍有较大的提高余地；④该装置循环的内部回热仍有较大的可利用空间；⑤装置只能实现释能和蓄能两种运行模式。

为了解决上述问题，本发明提出一种含结晶的吸收式化学蓄能装置，蓄存溶液晶体，以提高蓄能密度；提出了对应的溶晶措施，保证释能和蓄能的正常运行；扩展装置的功能，使装置能够实现蓄能、释能、直接供能和边蓄边释四种模式，以降低功能设备的制造成本；通过梯级利用热能，以提高热源的利用效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种含结晶的吸收式化学蓄能装置，即将太阳能、工业余热、富足的电量等转化为化学能而存储下来，从而改善源侧与用户侧的空间、时间和数量的不匹配性。

其具体技术方案为：