[发明专利]一种压力型高温热化学储热罐系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种压力型高温热化学储热罐系统及其工作方法，适合于Ca(OH)₂/CaO+H₂O等气(汽)‑固可逆反应体系，该系统包括反应储罐、稳压罐、储水箱、增压泵、真空泵、冷却器、反应蒸汽管路、抽真空管路、蒸汽发生管路、冷却喷淋管路、疏水管路和各管路相应的阀门组成。利用压力型反应储罐提高可逆化学反应的平衡温度提高储热温度，通过稳压罐内水和水蒸汽的蒸发或凝结稳定反应储罐的压力，用储水箱储存系统所需的液态水，通过疏水或加压泵送的方式平衡稳压罐的水位，实现了高温热能的存储与释放，储释热过程得到了完全的解耦，系统无需反应物料的输送，可实现长期的热能存储，系统简单，可用于大规模热能储能。

技术领域

本发明涉及一种储能系统，具体涉及一种压力型高温热化学储热罐系统及其工作方法。

背景技术

储能是目前能源体系中的重要技术领域，储热技术是其中的一个重要方面，特别是对于光热发电等领域，有着至关重要的作用。目前大规模热能存储仍然以显热储热为主，显热储热技术简单，易于实现，但储热密度较低，高温储热材料昂贵且使用要求较高，无法实现热能的长时间存储，因此其应用效果与规模都受到一定的限制。热化学储热利用可逆的热化学反应将热能存储于化学键中，例如Ca(OH)₂/CaO+H₂O的可逆反应，具有高的储能密度和长时间无损存储的特点，是高温热源储热最有前景的技术方向之一。但由于化学储热体系较为复杂，反应体系需要输送大量的反应物料，需要以机械输送、气力输送或流化床等方式，系统复杂、庞大，且过程中除了化学能的储释过程，还有反应物料显热的变化过程和相变过程，带来了更大的难度，因此目前还没有成熟的应用系统。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种压力型高温热化学储热罐系统及其工作方法，适合于Ca(OH)₂/CaO+H₂O等气(汽)-固可逆反应体系，利用压力型反应罐提高可逆反应平衡温度，达到所需储热的温度(如0.5MPa，600℃)，同时进行储热和释热的过程，通过稳压罐内饱和温度下汽水两相的相变稳定反应罐压力，并将反应所需的大量水以常压液态方式存储。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种压力型高温热化学储热罐系统，由反应储罐1、稳压罐2、储水箱3、增压泵4、真空泵5、冷却器6、反应蒸汽管路18、抽真空管路19、蒸汽发生管路20、冷却喷淋管路21、疏水管路22和各管路相应的阀门组成；其中，反应储罐1由真空保温层10、反应物料9、蒸汽发生器11、一次换热器管路7和二次换热器管路8组成，稳压罐2内具有一冷却喷淋器12；

所述反应储罐1内填充反应物料9，一次换热器管路7和二次换热器管路8均布置在反应物料9内，一次换热器管路7和二次换热器管路8内有换热介质流过，换热介质与反应物料隔离；蒸汽发生器11位于反应储罐内的上部空间以将蒸汽发生管路的液态水加热为水蒸汽；稳压罐2通过反应蒸汽管路18与反应储罐1的上部空间相连通，反应蒸汽管路18上设置反应蒸汽阀门13，通过水和水蒸汽的蒸发或凝结稳定反应储罐1的压力；稳压罐2中的冷却喷淋器12连接冷却喷淋管路21，冷却喷淋管路21上设置喷淋阀门16，用于将冷却喷淋管路21来的低温液态水均匀喷入稳压罐2的上部蒸汽空间中，冷却反应储罐1来的高温过热蒸汽；稳压罐2底部通过疏水管路22连通储水箱3，疏水管路22上设置疏水阀门15和冷却器6，用于将稳压罐2中的液态水排至储水箱3，控制稳压罐2的水位；储水箱3连接增压泵4，增压泵4通过蒸汽发生器11连接蒸汽发生管路20后连接稳压罐2同时连接冷却喷淋管路21，蒸汽发生管路20上设置蒸汽发生阀门14，增压泵4将储水箱3内的液态水加压后送入蒸汽发生管路20和冷却喷淋管路21；反应储罐1顶部连通抽真空管路19，抽真空管路19上设置真空泵5和真空阀门17，用于将反应储罐1内的空气或水蒸汽抽出。

所述反应储罐1为一个可承受高温的钢制承压容器，外部具有真空保温层，反应储罐1内的反应物料9为Ca(OH)₂或CaO粉末。