[发明专利]一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法

说明书

本发明公开了一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法，氢氧化钙热化学储能系统包括塔式太阳能集热装置、回转球磨储能装置和蒸汽朗肯发电装置；塔式太阳能集热装置包括工质流体泵和塔式太阳能集热器；回转球磨储能装置包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐和回转球磨反应器；蒸汽朗肯发电装置包括通过循环管路顺次连接的蒸汽朗肯透平、蒸汽发电冷凝器、蒸汽发电水泵、蒸汽发电闸阀、第一蒸汽发电换热器和第二蒸汽发电换热器；蒸汽朗肯发电装置还包括水处理器；系统还包括备用热源装置。本系统采用的热化学储能体系为Ca(OH)₂/CaO，通过热能与化学能之间的相互转换进行储能，三种热源灵活分配调节，能够使太阳能热电站连续高效地运行。

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，涉及一种热化学储能系统，尤其涉及一种氢氧化钙热化学储能系统及其应用方法。

背景技术

太阳能发电具有来源广、不污染环境等优点，是一种理想的可替代化石燃料的清洁能源。然而，太阳能存在间歇性和不稳定性的特点，使能量难以持续稳定供应。因此亟需加快储能科学领域的研究，其中高温储能是解决可再生能源间歇性和不稳定性难题的一种高效潜在技术。显热储能、潜热储能和热化学储能三种主要的储热方式中，热化学储能利用可逆的吸放热反应储存热能，具有储能密度高，反应温度高、长期储热损失小等显著优点，弥补了其他储能方式的缺点，能有效地解决能量的转换、储存与再生。Ca(OH)₂/CaO体系是一种理想的热化学储能体系，具有储能密度大（437kWh/m3）、无毒且安全性好、原料来源广泛且价廉、无副反应且反应温度高（450℃-600℃）的显著优点，因此Ca(OH)₂/CaO体系用于太阳能中高温热化学储能，能够很好的解决太阳能中高温热电站发电不能连续高效运行的问题。目前对Ca(OH)₂/CaO体系用于热化学储能的研究处于起步阶段。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明将太阳能发电与Ca(OH)₂/CaO热化学储能系统、蒸汽朗肯发电系统进行结合，提出一种可持续稳定运行的基于Ca(OH)₂/CaO热化学储能的太阳能光热发电应用系统，有效地解决太阳能连续发电问题。

为实现上述目的，本发明提供一种氢氧化钙热化学储能系统，具有这样的特征：包括塔式太阳能集热装置、回转球磨储能装置和蒸汽朗肯发电装置；

所述塔式太阳能集热装置包括工质流体泵和塔式太阳能集热器；所述回转球磨储能装置包括CaO储罐、Ca(OH)₂储罐和回转球磨反应器；所述回转球磨反应器包括具有固体颗粒进料口、固体颗粒出料口、蒸汽进口和蒸汽出口的反应通道，以及具有下端下进口、下端上进口、上端下出口和上端上出口的换热通道；

工质流体泵、塔式太阳能集热器和回转球磨反应器的下端下进口通过管路依次连接，构成太阳能供热路径；Ca(OH)₂储罐通过管路与回转球磨反应器的固体颗粒进料口连接，固体颗粒出料口通过管路与CaO储罐连接，构成储能路径；

所述蒸汽朗肯发电装置包括通过循环管路顺次连接的蒸汽朗肯透平、蒸汽发电冷凝器、蒸汽发电水泵、蒸汽发电闸阀、第一蒸汽发电换热器和第二蒸汽发电换热器，构成发电循环路径；回转球磨反应器的上端上出口、第二蒸汽发电换热器和第一蒸汽发电换热器通过管路依次连接，构成第一储能发电热源路径；塔式太阳能集热器、第二蒸汽发电换热器和第一蒸汽发电换热器也通过管路依次连接，构成第二储能发电热源路径；塔式太阳能集热器与回转球磨反应器的下端下进口之间设有储能加热闸阀，塔式太阳能集热器与第二蒸汽发电换热器之间设有储能直接发电闸阀；第一发蒸汽电换热器连接通过储能管路与工质流体泵连接，构成储能工质循环路径；

蒸汽朗肯发电装置还包括水处理器；回转球磨反应器的蒸汽出口、第一蒸汽发电换热器、水处理器、蒸汽发电冷凝器通过管路依次连接，构成第三储能发电热源路径；回转球磨反应器的蒸汽出口与第一蒸汽发电换热器之间设有蒸汽余热发电闸阀；