一种基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统及方法与流程

技术特征：

1.一种基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，包括第一反应器(1)、第二反应器(2)、加热装置(3)、饱和水蒸气输送装置、储气装置和蒸汽发电机(4)；所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)内部分别填充有碳酸化钙基吸附剂填料和钙基吸附剂填料；所述加热装置(3)分别连接所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第一入口，其不断交替向所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)输入高温介质，并煅烧分解所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)内的填料得到二氧化碳；所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第一出口分别连接所述储气装置的入口，其分别将得到的二氧化碳气体输送到所述储气装置内；所述饱和水蒸气输送装置分别连接所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第一入口，其不断交替向所述第二反应器(2)和所述第一反应器(1)输入饱和水蒸气，所述储气装置的出口分别连接所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第二入口，其不断交替向所述第二反应器(2)和所述第一反应器(1)输入预热后的二氧化碳气体，并且预热后的二氧化碳气体与饱和水蒸气反应得到过热蒸汽；所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第二出口分别连接所述蒸汽发电机(4)，其不断交替向所述蒸汽发电机(4)输入过热蒸汽，进而使所述蒸汽发电机(4)持续发电。

2.根据权利要求1所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，还包括第一换向阀(5)；所述加热装置(3)连接所述第一换向阀(5)的第一接口；

所述饱和水蒸气输送装置包括水箱(28)、水泵(6)和第一加热器(7)；所述水箱(28)的出口通过所述水泵(6)连接所述第一加热器(7)的出口，所述第一加热器(7)的出口连接所述第一换向阀(5)的第二接口；

所述第一换向阀(5)的第三接口和第四接口分别连接所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第一入口，并且所述第一换向阀(5)的第一接口和第二接口相对设置，其第三接口和第四接口相对设置，切换所述第一换向阀(5)的状态可将其第一接口与第三接口或第四接口连通，或者将其第二接口与第三接口或第四接口连通。

3.根据权利要求2所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，所述加热装置(3)通过输热管连接所述第一换向阀(5)的第一接口，在所述输热管上设有第一温度计(8)。

4.根据权利要求1所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，所述储气装置包括二氧化碳存罐(9)和供气管；所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第一出口分别通过第一输气管和第二输气管连接所述二氧化碳存罐(9)的入口，其分别将得到的二氧化碳气体输送到所述二氧化碳存罐(9)内；所述供气管的一端连接所述二氧化碳存罐(9)的出口，其另一端依次经鼓风机(10)和第二加热器(11)后分成第一支路和第二支路；所述第一支路和所述第二支路分别连接所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第二入口，并且所述二氧化碳存罐(9)通过所述第一支路和所述第二支路交替向所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)输送二氧化碳。

5.根据权利要求4所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，在所述第一支路上沿着所述供气管到所述第一反应器(1)的方向依次设有第一单向阀(12)、第二温度计(13)和第一流量计(14)，在所述第二支路上沿着所述供气管到所述第二反应器(2)的方向依次设有第二单向阀(15)、第三温度计(16)和第二流量计(17)；在所述第一输气管上设有第三流量计(18)和第三单向阀(19)，在所述第二输气管上设有第四流量计(20)和第四单向阀(21)。

6.根据权利要求1所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，还包括第一输能管、第二输能管、第二换向阀(22)和冷却介质出口(23)；所述第一输能管一端连接所述第一反应器(1)的第二出口，其另一端连接所述第二换向阀(22)的第一接口；所述第二输能管的一端连接所述第二反应器(2)的第二出口，其另一端连接所述第二换向阀(22)的第二接口；所述第二换向阀(22)的第三接口和第四接口分别连接所述冷却介质出口(23)和所述蒸汽发电机(4)；

所述第二换向阀(22)的第一接口和第二接口相对设置，其第三接口和第四接口相对设置，切换所述第一换向阀(5)的状态可将其第一接口与第三接口或第四接口连通，或者将其第二接口与第三接口或第四接口连通。

7.根据权利要求6所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统，其特征在于，所述第一输能管上设有第五流量计(24)和第四温度计(25)，所述第二输能管上设有第六流量计(26)和第五温度计(27)。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能的方法，其特征在于，包括如下的步骤：

步骤一，储能阶段：通过所述加热装置(3)向所述第一反应器(1)输入高温介质，高温介质通过间接加热的方式使所述第一反应器(1)内的碳酸化钙基吸附剂发生煅烧分解反应，并生成氧化钙、二氧化碳及高温烟气，其中二氧化碳输入到所述储气装置内；

步骤二，释能阶段：所述储气装置内的二氧化碳预热后输送到所述第二反应器(2)内，并通过直接接触的方法与所述第二反应器(2)内的钙基吸附剂进行碳酸化反应生成碳酸钙且释放大量的热量；与此同时，所述饱和水蒸气输送装置向所述第二反应器(2)内输入饱和水蒸气并与释放的热量进行换热生成过热蒸汽；然后，所述第二反应器(2)将生成的过热蒸汽输送给所述蒸汽发电机(4)发电，并且所述第二反应器(2)内未反应的二氧化碳输入所述储气装置内；

步骤三，储能阶段：通过所述加热装置(3)向所述第二反应器(2)输入高温介质，高温介质通过间接加热的方式使所述第二反应器(2)内的钙基吸附剂发生煅烧分解反应，并生成氧化钙、二氧化碳及高温烟气，其中二氧化碳输入到所述储气装置内；

步骤四，释能阶段：所述储气装置内的二氧化碳预热后输送到所述第一反应器(1)内，并通过直接接触的方法与所述第一反应器(1)内的钙基吸附剂进行碳酸化反应生成碳酸钙且释放大量的热量；与此同时，所述饱和水蒸气输送装置向所述第一反应器(1)内输入饱和水蒸气并与释放的热量进行换热生成过热蒸汽；然后，所述第一反应器(1)将生成的过热蒸汽输送给所述蒸汽发电机(4)发电，并且所述第二反应器(2)内未反应的二氧化碳输入所述储气装置内；至此，一个循环结束；

步骤五，重复步骤一至步骤四并进入下一个循环。

9.根据权利要求8所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能的方法，其特征在于，切换所述第一换向阀(5)的状态可以使所述加热装置(3)与所述第一反应器(1)或者所述第二反应器(2)连通，还可以使所述饱和水蒸气输送装置与所述第一反应器(1)或者所述第二反应器(2)连通；

切换所述第二换向阀(22)的状态可以使所述第一输能管与所述冷却介质出口(23)或者所述蒸汽发动机(4)连通，还可以使所第二输能管与所述冷却介质出口(23)或者所述蒸汽发动机(4)连通；

所述储气装置内的二氧化碳通过所述第二加热器(11)预热；所述水箱(28)中的液态水通过所述第一加热器(7)加热后形成饱和水蒸气；所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)内煅烧分解反应生成的高温烟气冷却后通过所述冷却介质出口(23)排出。

10.根据权利要求8所述的基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能的方法，其特征在于，当所述第一温度计(8)的显示温度与所述第四温度计(25)的显示温度的差值的绝对值低于10-100℃，且所述第二流量计(17)与第四流量计(20)的显示质量流量的差值的绝对值低于0-100m³/h时，切换所述第一换向阀(5)的状态使所述加热装置(3)和所述饱和水蒸气输送装置分别与所述第二反应器(2)和所述第一反应器(1)的第一入口连通，同时切换所述第二换向阀(22)的状态使所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第二出口分别与所述蒸汽发电机(4)和所述冷却介质出口(23)连通，并且关闭所述第二单向阀(15)，打开所述第一单向阀(12)；

当所述第五温度计(27)的显示温度与第一温度计(8)的显示温度差值的绝对值低于10-100℃，且所述第一流量计(14)与第三流量计(18)的显示质量流量的差值的绝对值低于0-100m³/h时，切换所述第一换向阀(5)的状态使所述加热装置(3)和所述饱和水蒸气输送装置分别与所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)连通，同时切换所述第二换向阀(22)的状态使所述第一反应器(1)和所述第二反应器(2)的第二出口分别与所述冷却介质出口(23)和所述蒸汽发电机(4)连通，并且打开所述第二单向阀(15)，关闭所述第一单向阀(12)，由此进入下一个循环。

技术总结
本发明涉及一种基于钙基吸附剂的高温热化学循环储能系统及方法，包括第一反应器、第二反应器、加热装置、饱和水蒸气输送装置、储气装置和蒸汽发电机；第一反应器和第二反应器内部分别填充有填料；加热装置不断交替向第一反应器和第二反应器输入高温介质并煅烧填料得到二氧化碳，得到的二氧化碳气体输送到储气装置内；饱和水蒸气输送装置不断交替向第二反应器和第一反应器输入饱和水蒸气，储气装置不断交替向第二反应器和第一反应器输入预热后的二氧化碳气体并得到过热蒸汽；第一反应器和第二反应器不断交替向蒸汽发电机输入过热蒸汽，进而使蒸汽发电机持续发电。可以有效解决间断性储能与连续释能过程之间的匹配问题，适用于高温储能技术领域。

技术研发人员：蔡建军;郑文亨
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2020.09.24
技术公布日：2021.01.15