[发明专利]一种结合化学蓄热与海水发电的热电两用系统

说明书

本发明公开了一种结合化学蓄热与海水发电的热电两用系统，充分利用资源，为靠近湖泊海洋的用户或岛屿提供便利，利用太阳热能使盐水合物发生脱附—吸附反应，并将过程中伴随的能量变化用以产电或供热；本发明结合化学蓄热与海水发电的热电两用系统充分发挥水合盐储能与释能功效，通过对太阳能和海水等资源的利用，整套系统可以连续运行，可以根据不同情况下的不同需求进行供热和产电，灵活性较高；此外，本发明结合化学蓄热与海水发电的热电两用系统能量损失小，热效率高，利用临海或靠近湖泊的优势，在一定程度上可以解决用户或岛屿的供电供热问题，且整个过程安全环保，具有很好的发展前景。

技术领域

本发明涉及化学储能与海水发电技术领域，特别是一种结合化学蓄热与海水发电的热电两用系统。

背景技术

能源是人类活动的物质基础，能源的不断开发与利用促进了人类文明的发展。随着能源危机问题的日愈严重，人类逐渐重视节能减排工作。为了更合理高效地利用能量，需对能量进行存储。相比于显热蓄热和潜热蓄热，化学蓄热储能密度更大，热损失微乎其微，可实现跨季节性的使用。较其他类型的化学蓄热方式，水合盐的分解反应，操作要求及成本相对更低，原理简单，运用到实际工程中安全性和可行性高，循环效果也较好。虽然总体来说，国内外关于热化学储能的研究尚且不多，技术也不够成熟，尤其水合盐的脱水及吸附储能方面，国内几乎没有相关研究，但从长远来看，利用水合盐的化学反应进行能量的存储与供给的方法将凭借其储能密度大、操作要求较低、绿色无污染等优势逐步投入使用。另一方面，海水占据着世界总水量的绝大部分，而其被人类利用程度却少之又少。因此，对于临近海水的用电需求量不高的用户或岛屿，充分利用海水进行能量的转化是必要且可行的。传统的利用水底电缆运输电力或者通过石油天然气管道运输能源的方法，均面临着成本高昂的缺陷。

目前，尚没有借助太阳能或工业余热进行热化学储能并与海水发电技术相结合的理论研究或实际工程，即使是对独立的化学蓄热或海水发电的研究也是相对较少的。经对现有技术的文献检索发现,发明专利申请公开号为CN103499230A，名称为：一种太阳能热化学储能吸热器及其吸热方法。该发明提出一种太阳能热化学储能吸热器的工作方法，将吸热层和反应层作为蓄热设备安装于腔体内，外部进行保温处理。通过化学反应将太阳能转化为化学能，反应生成物可长时间存储，以此实现太阳能的稳定存储。该发明装置结构紧凑，反应物与生成物便于运输，可有效利用太阳能。但该发明的设备制作工艺要求高，储能系统结构复杂，管路结构繁多，维护成本较大。发明专利申请公开号为CN104110758A，名称为：太阳能驱动高效吸湿一热化学反应单级空调系统。该发明提供了一种太阳能驱动高效吸湿一热化学反应单级空调系统，实现连续供冷、内置式储能、需要时供冷，无需外置辅助储能装置实现内置式储能与供冷储能过程，工质盐和制冷剂相隔离，热损失小；输冷过程中将工质盐和制冷剂相连通,制冷剂被冷却的工质盐吸湿，产生制冷效果。但其缺点是以LiCl为吸附剂虽有较好的吸附效果，但金属锂及其化合物属于稀缺战略性资源,作为吸附介质的成本太高,限制了其大规模应用。且该发明只能用于夏季制冷，功能单一，无法实现供热或产电目的。发明专利申请公开号为CN103134213A，名称为：以低水合氯化镁为储能工质对太阳能转化和储存的方法。该发明利用MgCl2·6H2O为储能材料进行化学能的存储与释放。在光照充足情况下，通过热交换器将吸收的太阳热能传给水合盐床，再将产出的蒸汽送入汽轮机进行做工发电；光照不足或夜间的时候，将经过太阳照射的水箱阀门打开，把产生的蒸汽送入脱水后的反应床，水合反应产生的热量再通过换热器加热水箱中的水，最后将水箱中产生的蒸汽送入汽轮机做功。该发明理论上可行，但却存在诸多问题。例如在储能过程中，将产生的水蒸气直接送入汽轮机。由于六水氯化镁脱水过程较难进行，脱水过程很不彻底，一般只能生成四水氯化镁，因此产生的蒸汽较少，且在基于太阳能的中低温蓄热情况下，水蒸气温度相对较低(100～150℃左右)，这难以推动汽轮机做功，而且当六水氯化镁受热温度在120℃以上时会分解产生HCl有毒气体；在释能阶段，反应物水蒸气完全来自于光照，使水箱中的水蒸发，这在实际中也是难以做到的；且在水合反应后又将反应热导入另一水箱，使其中的水蒸发并送入汽轮机组做功发电，而原本品味就不太高的热量经过多次换热很难再将水加热成蒸汽并使其推动汽轮机组做功的,并且基于朗肯循环的发电装置效率是很低的；另外在连续的阴雨天情况下，热量与水蒸气均无法产生，则装置的储能与释能阶段均不能很好地进行。发明专利申请公开号为CN203297048U，名称为：基于太阳能的水-汽循环发电装置。该专利方法是利用海水高位能进行发电，但抽水蓄能电站的不足之处是将消耗一定的电网电量，造成能源浪费，经济性不高。发明专利申请公开号为CN103256729A，名称为：大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置及应用。该发明利用热化学吸附储热并采用多种不同温区的反应盐，将脱附温度范围不同的多种反应盐分别置于串联的床层。该方法可有效地克服现有的太阳能热化学储热装置由于某些时刻采集的太阳热能温度较低导致反应物无法发生储热分解反应的不足，反应器分为不同温区而压力差别不大，可在一定程度上避免承压不均。其缺点是虽然形成了不同温区，但各种反应盐在不同温度下反应速率差别也较大，难以维持压力一致，因此依旧不能完全避免反应器受力不均的问题；另外整套装置也只能用以供热而无法产电。发明专利申请公开号为CN106487269A，名称为：一种发电装置及包括该发电装置的海水发电装置。该发明利用发电装置包括外壳、位于该外壳内表面上的摩擦发电机以及位于该外壳内部空间中的撞击体，在摩擦和外力冲撞作用下进行海水发电。装置生产工艺简单，效果较好。但对部件损坏较为严重，设备加工制造要求高，装置使用寿命不长。