[发明专利]基于热化学储能的电蓄热锅炉、供能系统及方法

说明书

本公开提供一种基于热化学储能的电蓄热锅炉、供能系统及方法，该基于热化学储能的电蓄热锅炉，包括：锅炉罐体、浸入式电加热器、进气口以及排气口；锅炉罐体内盛放有蓄热介质；浸入式电加热器伸入蓄热介质中，用于加热蓄热介质使其分解将电能转化为化学能；进气口设置于锅炉罐体的底部，用于通入含水气体使分解后的蓄热介质加水反应将化学能转化为热能；排气口设置于锅炉罐体的顶部，用于排出锅炉罐体内产生的气体。本公开提供的基于热化学储能的电蓄热锅炉、供能系统及使用方法采用具有超高蓄热密度的热化学材料代替显热和相变材料，可以大幅减小蓄热腔体积和蓄热材料及电加热原件的使用量，降低占地面积和制造成本。

技术领域

本公开涉及低谷电蓄热和供能技术领域，尤其涉及一种基于热化学储能的电蓄热锅炉、供能系统及使用方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源短缺及能源利用过程中产生的环境污染问题日益凸显。需要淘汰低效高污染排放的小型分散燃煤锅炉，实现清洁能源替代；利用清洁方便的电能直接产生热能是最简单易行的方式之一，将夜间低谷电能等廉价电能储存起来，实现全天低谷电蓄热供能，可以显著降低用能成本，具有广阔应用市场。

目前常规的电蓄热锅炉的蓄热方式主要分为两种：显热蓄热和相变蓄热。显热蓄热系统是利用电加热元件将电能转换成热能直接储存在热水或蓄热镁砖等显热蓄热材料上，在需要热量时通过换热管将蓄热材料内的热量输出。相应地，相变蓄热材料主要是熔盐，通过加热将其液化，需要热量时熔盐凝固放出潜热。

然而，在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，显热蓄热和相变蓄热的储能密度偏低，需要较多蓄热材料和较大的蓄热腔体积，整个系统体积较大，成本较高；并且储存大量的高温热，蓄热腔外需要较多较厚的保温层才能避免热量损失，进一步增加了成本。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种基于热化学储能的电蓄热锅炉、供能系统及使用方法，以缓解现有技术中的电蓄热锅炉整个系统体积较大、且蓄热腔外需要较多较厚的保温层才能避免热量损失，导致成本较高的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种基于热化学储能的电蓄热锅炉，包括：锅炉罐体，其内盛放有蓄热介质；浸入式电加热器，其伸入所述锅炉罐体内，并没入所述蓄热介质中，用于加热所述蓄热介质，使其分解将电能转化为化学能；进气口，设置于所述锅炉罐体的底部，用于通入含水气体使分解后的蓄热介质加水反应将化学能转化为热能；以及排气口，设置于所述锅炉罐体的顶部，用于排出锅炉罐体内产生的气体。

在本公开的一些实施例中，其中：所述进气口处设置有加湿器，用于增加所述进气口的进气湿度；所述排气口处设置有湿度传感器，用于监测所述排气口的排气湿度。

在本公开的一些实施例中，所述锅炉罐体外部设置有保温层。

在本公开的一些实施例中，所述蓄热介质包含：氢氧化钙粉末、氢氧化镁粉末或其两者的混合物。

在本公开的一些实施例中，所述浸入式电加热器为管式电加热器或平板式电加热器，该浸入式电加热器均匀分布于蓄热介质中。

在本公开的一些实施例中，所述浸入式电加热器利用低谷电驱动。

根据本公开的另一个方面，还提供一种基于热化学储能的电蓄热供能系统，包括：本公开提供的基于热化学储能的电蓄热锅炉；以及换热器，其与所述蓄热介质通过换热盘管实现热交换，将该基于热化学储能的电蓄热锅炉产生的热能导出，并利用导热介质将该热能供给至热用户。

在本公开的一些实施例中，其中：所述导热介质在所述换热器和所述热用户之间循环流动；所述基于热化学储能的电蓄热供能系统还包括：泵，其用于为所述换热器和所述热用户之间循环的导热介质提供动力；以及储水箱，其沿导热介质的流动方向设置于所述换热器和所述热用户之间，用于储存导热介质。