[发明专利]大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热能储存技术领域的装置，尤其是涉及一种大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置及应用。

背景技术

太阳能是一种具有很大发展潜力的可再生能源，开发利用太阳能是应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一。众所周知，太阳能具有间歇性、分散性及不稳定性的特点，因此，实施高效储热技术是解决其间歇性、不稳定性及热量供需时间差矛盾的必要手段。在太阳能的利用中，最接近于实际应用阶段的是太阳能的热利用，目前虽然已研制了多种热能储存装置及方法，但都不够理想，具体应用也有一定的困难。

热能储存又包括显热储存、相变潜热储存和化学热储存技术三种。其中化学热储存不仅具有储热密度高的优点，而且通过催化剂或将产物分离等方式，可以实现热能的长期储存。化学吸附热储存是利用固-气可逆化学反应过程中热能与吸附势能的相互转化实现热能储存的技术。化学吸附热储存可利用的外界热源及其输出温度的范围都很宽。由于该技术可通过选择不同的吸附反应盐来满足外界热用户不同的温度需求并可采用低品位热能，如太阳能作为驱动力，因此是化学热储存中十分具有潜力的一种方式。

经对现有技术的文献检索，申请号为CN201110260608.4的“太阳能储热供热开发利用技术”中国发明专利，将太阳热能通过熔盐及介质储存在保温罐或保温容器内，然后与水及介质进行热交换，变换成适宜利用的温度后，输送往指定的地点，以实现太阳热能的利用。该方法属于显热储存或相变潜热储存方式，其缺点是储热密度相对较低、储存期间热量损失大。申请号为CN200920308278.X的“太阳能跨季节土壤地埋管蓄热供暖装置”的中国发明专利，采用显热储存方式，同样存在储热密度低、储存期间热量损失大的缺点。该专利将夏季的太阳能热量进行跨季节储存后供冬季采暖使用，破除了太阳能热利用季节性影响的限制，但没有考虑太阳能在白天的时间波动特性。太阳能即使在晴朗的白天也是时段性变化的，亦不具备定量持续供应的特性，也存在辐照强度的不同而带来的温度波动。同一天中太阳辐照有强有弱，就会发生有些时刻采集到的热能不足以加热反应物到特定的温度从而导致储热的分解反应无法进行的情况，这样必然致使储热效率大为降低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耦合热化学吸附储热技术、多级串联式梯级热储存技术于一体的大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置，包括太阳能集热器、固-气化学反应器、制冷剂储液器及冷却塔，

所述的固-气化学反应器、制冷剂储液器合并连接，

所述的太阳能集热器经循环管道连接固-气化学反应器并通过循环管道将热能输送到热用户终端，

所述的冷却塔经循环管道与制冷剂储液器连接，

所述的固-气化学反应器内填充有三种储热盐吸附剂，在相同的工作压力下，高温盐吸附剂的平衡温度高于中温盐吸附剂的平衡温度，中温盐吸附剂的平衡温度高于低温盐吸附剂的平衡温度，在同一压力下，三种储热盐吸附剂沿换热流体的流动方向解吸平衡温度从高到低依次递减，呈梯级分布。

所述的高温盐吸附剂可以是氯化盐、溴化盐、碘化盐、氢化物、氧化物及其复合材料，典型的如碘化镍(NiI₂)、溴化镍(NiBr₂)、氯化镍(NiCl₂)溴化镁(MgBr₂)、溴化亚铁(FeBr₂)、氯化亚铁(FeCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、溴化锰(MnBr₂)、氯化锰(MnCl₂)等。

所述的中温盐吸附剂可以是氯化盐、溴化盐、碘化盐、氢化物、氧化物及其复合材料，典型的如溴化镁(MgBr₂)、溴化亚铁(FeBr₂)、氯化亚铁(FeCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、溴化锰(MnBr₂)、氯化锰(MnCl₂)、溴化锶(SrBr₂)、氯化锶(SrCl₂)、氯化钙(CaCl₂)等。