一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法，属于蓄能领域。

背景技术：

储能技术主要用于解决能量供求在时间和空间上不匹配的问题，从而提高整体能源利用效率。

近几年，我国储能市场呈迅速增长的态势，其中电力调峰、调频等政策对储能的应用起到了积极的推动作用。然而，受储热技术的影响，储热技术在工业用热领域、采暖领域的应用依旧无法打开局面。

因此，需要开发一种储热技术，既能满足用户的较高参数的用热需求，又能对电力进行削峰填谷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述背景问题中提出的问题，提供一种氧化钙电化学储热装置及其工作方法，它可将氧化钙储热模块组成储热模组，以应对不同的用汽、用热场景。该装置夜间利用低谷电为储热装置充能，白天将储热装置中的化学能释放，加热蒸汽、水及导热油等介质，从而达到储热的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种氧化钙电化学储热装置，包括储热单元外壳、电加热装置、颗粒分离筛和高效换热板；

所述电加热装置设置在储热单元外壳内，并由高效换热板包夹，形成被加热介质空间；

所述储热单元外壳、高效换热板以及颗粒分离筛以层状的形式组合，储热单元外壳和颗粒分离筛之间形成蒸汽平衡空间，颗粒分离筛和高效换热板之间形成材料空间。

所述被加热介质空间中的电加热装置错列布置，形成被加热介质流道。

所述储热单元外壳上对应设置有水合蒸汽入口、脱水副产蒸汽出口、被加热介质入口和被加热介质出口；

所述水合蒸汽入口连通蒸汽平衡空间的一端，所述脱水副产蒸汽出口连通蒸汽平衡空间的另一端；

所述加热介质入口连通被加热介质空间的一端，所述被加热介质出口连通被加热介质空间的另一端。

所述水合蒸汽入口、脱水副产蒸汽出口、被加热介质入口和被加热介质出口分别对应管道连接，并组成储热模组。

本发明一种氧化钙电化学储热装置的工作方法如下：

充能脱水反应时，电加热装置加热高效换热板，间接地加热材料空间中的材料；材料空间中的材料加热后分解生成的水蒸汽，通过颗粒分离筛进入蒸汽平衡空间，然后从脱水副产蒸汽出口排出装置；

释能水合反应时，被加热介质由被加热介质入口进入被加热介质空间，介质加热后从被加热介质出口排出；水合反应的水蒸汽由水合蒸汽入口进入蒸汽平衡空间，通过颗粒分离筛后与材料空间中的材料反应，化学反应释放的热量加热高效换热板，间接地加热被加热介质空间的介质。

上述充能脱水反应中，所述材料空间中的材料从氢氧化钙向氧化钙转化；释能水合反应中，所述材料空间中的材料是氧化钙向氢氧化钙转化。

本装置在充能过程中，由电加热器加热氢氧化钙，反应生成的水蒸汽由副产蒸汽出口流出；

在释能过程中，水合反应所需的水蒸汽由水合蒸汽入口进入，被加热介质由介质入口进入，加热后由介质出口流出。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

1、充能及释能速度快

化学反应材料平铺在材料空间，其厚度相对受热面积来说很薄，因此充能或释能时与高效换热器的换热效率高，水蒸汽与反应材料的接触后排出容易，从而使充能及释能速度更快。

2、释能温度较高

本专利储热装置采用了氧化钙作为储热材料，其释能放热温度在150~500℃范围内，可有效满足用户高温热的需求。

3、电加热装置换热性能好

由于电加热装置间接加热化学反应材料，且两侧均有换热面，因此，与电加热装置直接置于化学反应材料中相比，本专利电加热装置的布置方式在换热系数降低不多的情况下，大大改善了工作环境，有利于延长其使用寿命。

4、结构紧凑

通过加热装置的布置，合理规划受热介质通道，从而提高了装置的空间利用率；合理规划水蒸汽及被加热介质进出口通道，从而利于物质出入。

5、易于形成模块组合

本专利氧化钙储热单元模块化设计，通过接口的连接，可以很方便的形成模组，从而易于规模化，满足不同用户的用热需求。

附图说明

图1为本发明实施例中模块结构示意图；

图2本发明实施例中模块主视图；

图3本发明实施例中模块主视剖面图；

图4本发明实施例中模块俯视图；

图5本发明实施例中模块轴测隔层分解图；

图6本发明实施例中模块轴测结构分解图；

图7本发明实施例中模组结构示意图；

其中附图标注如下：

1、储热单元外壳；2、电加热装置；

3、水合蒸汽入口；4、脱水副产蒸汽出口；

5、被加热介质入口；6、被加热介质出口；

7、颗粒分离筛；8、高效换热板；

9、蒸汽平衡空间；10、材料空间；

11、被加热介质空间。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明加以说明：

如图1~7所示，一种氧化钙电化学储热装置，包括储热单元外壳1、电加热装置2、颗粒分离筛7和高效换热板8；

所述电加热装置2设置在储热单元外壳1内，并由高效换热板8包夹，形成被加热介质空间11；

所述储热单元外壳1、高效换热板8以及颗粒分离筛7以层状的形式组合，储热单元外壳1和颗粒分离筛7之间形成蒸汽平衡空间9，颗粒分离筛7和高效换热板8之间形成材料空间10。

在本实施例中，上述颗粒分离筛7的作用在于允许蒸汽通过，而不允许颗粒通过。

所述被加热介质空间11中的电加热装置2错列布置，形成被加热介质流道。

所述储热单元外壳1上对应设置有水合蒸汽入口3、脱水副产蒸汽出口4、被加热介质入口5和被加热介质出口6；

所述水合蒸汽入口3连通蒸汽平衡空间9的一端，所述脱水副产蒸汽出口4连通蒸汽平衡空间9的另一端；

所述加热介质入口5连通被加热介质空间11的一端，所述被加热介质出口6连通被加热介质空间11的另一端。

在本实施例中，一种氧化钙电化学储热装置的工作方法如下：

充能脱水反应时，电加热装置2加热高效换热板8，间接地加热材料空间10中的材料；材料空间10中的材料加热后分解生成的水蒸汽，通过颗粒7分离筛进入蒸汽平衡空间9，然后从脱水副产蒸汽出口4排出装置；

释能水合反应时，被加热介质由被加热介质入口5进入被加热介质空间11，介质加热后从被加热介质出口6排出；水合反应的水蒸汽由水合蒸汽入口3进入蒸汽平衡空间9，通过颗粒分离筛7后与材料空间10中的材料反应，化学反应释放的热量加热高效换热板8，间接地加热被加热介质空间11的介质；

上述充能脱水反应中，所述材料空间10中的材料是氢氧化钙。

上述释能水合反应中，所述材料空间10中的材料是氧化钙。

在本实施例中，通过将多个储热模块装置的水合蒸汽入口3、脱水副产蒸汽出口4、被加热介质入口5和被加热介质出口6分别连接起来，可以很容易地组成储热模组，如图7所示为储热模块的垂直组合方式。

在本实施例中，储热模块的组合方式包括但不限于垂直组合、水平组合。

在本实施例中，本发明所采用原理如下：

在充能脱水反应时，氢氧化钙脱水吸热，氢氧化钙材料被加热后分解生成氧化钙和水蒸气；

在释能水合反应时，氧化钙吸水放热，并生成氢氧化钙。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。