[发明专利]一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统及其工作方法

说明书

本发明涉及高温热能存储技术领域，公开了一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统，包括能量输入单元、储释能单元、供暖单元，所述能量输入单元包括冷储罐、太阳能集热器和热储罐，所述太阳能集热器与温控装置连接；所述储释能单元包括储释能反应器、冷凝器和蒸汽发生器，所述储释能反应器上、蒸汽发生器上均安装监测装置；所述供暖单元包括换热器、室内水暖系统和蓄水槽，所述换热器的管程入口与储释能反应器的流体出口连接，所述换热器的管程出口与冷储罐的进口端连接。其有益效果在于：采用太阳能推动可逆反应的发生，绿色环保，循环系统采用封闭式设计，系统中的化学反应不受外界干扰，产生的热利用率高。

技术领域

本发明涉及高温热能存储技术领域，具体涉及一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统及其工作方法。

背景技术

在当今世界范围内，化石能源的燃烧会产生大量的温室气体和其他有毒有害气体及粉尘，带来了一系列的环境污染问题。因此，可再生清洁能源的开发与利用受到了人们的关注。太阳能是一种分布广泛、清洁环保的能源，高效利用太阳能可以缓解当今能源问题和环境污染问题，优化能源结构。

然而，太阳能具有间歇性、难以持续供应等特点，因此提高热能存储技术是大规模发展太阳能供暖系统的关键。目前，热能存储方式主要包括：显热储能、潜热储能和热化学储能三种方式。

显热储能是指通过储能介质温度的变化来实现热量的储存。显热储能成本低、技术成熟，但也存在长时间储存时热损失大、储能密度低、所需储热装置庞大等缺点，因而不适用于大规模热力发电。潜热储能又称相变储能，主要是通过储能材料发生相变时吸收或释放热量来进行热量的存储与释放。潜热储能密度比显热较大，储能系统体积比显热较小，但潜热储能存在热导率小、储热温度低、热损失大、储能周期有限等不足。

热化学储能通过可逆化学反应，利用反应过程中的反应焓进行储热，是一种高效的储能手段。与其他储能方式相比，热化学储能具有的储能密度大(100～500kW·h/m3)、能在环境温度下实现长期无热损储存、适合长距离运输等优点特性，为太阳热能的高温高效转换、储存及传输提供了一种极具发展前景的方法。热化学储能能够克服太阳能的间歇性，实现热量的持续供给，特别适用于大规模的太阳能供暖系统。

理论上说，任何存在吸热/放热的可逆化学反应都可以用于热能存储。但目前研究的较为合适的热化学储能反应体系主要有：金属氢化物的热分解、氧化物和过氧化物的分解、氢氧化钙/氧化钙的转换等反应体系。选择化学储能材料时要考虑以下因素：(1)反应温度适当；(2)反应热效应大；(3)反应不产生副反应；(4)储能材料价格低廉，无毒，无腐蚀性；(5)可逆反应的速率要适当，便于能量储存与释放；(6)循环寿命长。

目前热化学储能式太阳能供暖系统仍处于小试阶段，还没有建成大规模太阳能供暖站，要想让热化学储能真正成为造福人类的实用技术，还必须解决好以下问题：(1)储能材料的选择、附带的反应控制、反应的可逆性、催化剂的寿命；(2)反应器、热交换器的设计，各种化学床体的特性，气体、固体等介质的导热性；(3)运行循环的描述，最佳循环效率；(4)储能材料腐蚀性、经济性；(5)技术和经济分析，投资/收益研究，负载要求等；(6)能量吸收存储单元、供暖设备的系统集成与优化。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统及其工作方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于螺旋板式反应器的太阳能供暖系统，包括能量输入单元、储释能单元、供暖单元，所述能量输入单元包括冷储罐、太阳能集热器和热储罐，所述冷储罐的出口端与第一三通阀的进口端连接，所述第一三通阀的第一出口端与太阳能集热器的进口端连接，所述第一三通阀的第二出口端与第二三通阀的第一进口端连接，所述太阳能集热器的出口端与热储罐的进口端连接，所述热储罐的出口端与第二三通阀的第二进口端连接，所述第二三通阀的出口端与储释能单元连接，所述太阳能集热器与温控装置连接；