一种热化学蓄热储能系统及储能方法与流程

本发明涉及化学储能，特别涉及一种热化学蓄热储能供热系统及储能供热方法。

背景技术：

1、目前全国供电相对紧张，主要是峰电时段供电最为紧缺，而谷电阶段供应则较为宽裕，一般电网峰电负荷比谷电负荷高50％～100％，且峰电电价也高于谷电电价。为此，在较多的工业领域、民用领域中均在倡导能量存储技术，通过对谷电阶段进行能量储存，并在峰电时段利用这一储存的能量，以降低峰电时段的供电压力、用电成本。

2、以轻工业领域为例，如食品加工企业，在其生产制造过程中，往往需要一定的热量供应，以满足生产需求。目前较多企业采用燃煤锅炉或电热锅炉等常规供热系统进行供热，往往存在环保、峰谷电调节困难等问题。

3、在现有技术中，热量储存技术主要分为显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热三种方式。显热蓄热热密度小，热损失严重，储热周期短；相变蓄热存在两相分离，材料泄露和腐蚀等问题；相比前两种技术，热化学储能具有储能密度高，反应温度高、长期储热损失小等显著优点，能有效地解决电能的转换、储存、传输与高温再生。

4、为此，在当前能源、电力相对紧张的环境下，在工业领域，乃至民用领域，有必要对当下常规的供热系统进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种热化学蓄热储能供热系统及储能供热方法，对现有技术中常规供热系统进行改进，通过热化学蓄热储能来对电能进行削峰填谷，使电能得到最佳化且有效地利用，以解决常规供热系统碳排放偏高、峰谷电调节困难、用电成本偏高等问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种热化学蓄热储能供热系统，包括第一蒸汽缓冲罐和热化学蓄热装置，所述热化学蓄热装置包括首尾依次连通的分解反应器、第一料仓、合成反应器、第二料仓，所述热化学蓄热装置中设置能够被循环输送的钙基物料，所述分解反应器设置供能装置，所述第一蒸汽缓冲罐的循环管与合成反应器连通，能够将第一蒸汽缓冲罐中的一部分蒸汽输送至合成反应器内；所述第一蒸汽缓冲罐的入口通过第一蒸汽管路与分解反应器连通，用于收集分解反应器中产出的过热蒸汽；所述第一蒸汽缓冲罐的入口通过第二蒸汽管路与合成反应器连通，用于收集合成反应器中产出的过热蒸汽，或者合成反应器产出的蒸汽通过第二蒸汽管路排空。

4、进一步的，所述供热系统包括补水单元，所述补水单元包括依次连通的补水水源、软化水罐、换热器、储水罐，所述软化水罐设置第一水管，所述第一水管与换热器的低温介质流道连通，所述第一蒸汽管路与换热器的高温介质流道连通。

5、进一步的，所述合成反应器设置换热设备，所述储水罐的出口与换热设备的入口连通，所述换热设备的出口与第一蒸汽缓冲罐连通。

6、进一步的，所述第二蒸汽管路或换热设备的出口设置蒸汽引射器，所述第二蒸汽管路、换热设备的出口均与蒸汽引射器的入口连接，所述蒸汽引射器的出口与第一蒸汽缓冲罐连通。

7、进一步的，所述供热系统包括补蒸汽单元，所述补蒸汽单元包括依次连接的蒸汽发生器、第二蒸汽缓冲罐，所述蒸汽发生器的入口通过第二水管与软化水罐连接，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与第二蒸汽缓冲罐的入口连接，所述第二蒸汽缓冲罐的出口设置补热管，所述补热管与第一蒸汽缓冲罐连通。

8、进一步的，所述第二蒸汽缓冲罐的出口设置反应供汽管，所述反应供汽管与合成反应器连通。

9、进一步的，所述第一料仓的出料口设置第一下料装置，所述第二料仓的出料口设置第二下料装置，所述第一下料装置与合成反应器连通，所述第二下料装置与分解反应器连通。

10、进一步的，所述第二蒸汽缓冲罐的出口设置第一载料汽管，所述第一下料装置的出口设置第一下料管，所述合成反应器设置第一供料管路，所述第一载料汽管或第一下料管设置第一节流设备，所述第一载料汽管、第一下料管分别与第一节流设备的入口连接，所述第一节流设备的出口与第一供料管路连接；所述第二蒸汽缓冲罐的出口设置第二载料汽管，所述第二下料装置的出口设置第二下料管，所述分解反应器设置第二供料管路，所述第二载料汽管或第二下料管设置第二节流设备，所述第二载料汽管、第二下料管分别与第二节流设备的入口连接，所述第二节流设备的出口与第二供料管路连接。

11、进一步的，所述分解反应器的出料口设置第一出料管路，所述第一出料管路与第一气固分离装置的进料口连接，所述第一气固分离装置的蒸汽出口与第一蒸汽管路连接，所述第一气固分离装置的钙基物料出口与第一料仓的入口连接；所述合成反应器的出料口设置第二出料管路，所述第二出料管路与第二气固分离装置的进料口连接，所述第二气固分离装置的蒸汽出口与第二蒸汽管路连接，所述第二气固分离装置的钙基物料出口与第二料仓的入口连接。

12、一种热化学蓄热储能供热方法，应用于所述的热化学蓄热储能供热系统，所述供热方法包括储能供热过程、释能供热过程；所述储能供热过程将第二料仓内存储的氢氧化钙输送至分解反应器内，通过供能装置对氢氧化钙进行加热分解，生成的氧化钙被输送至第一料仓中进行存储，生成的过热蒸汽被输送至第一蒸汽缓冲罐，用于向用汽系统供应蒸汽；所述释能供热过程将第一料仓中存储的氧化钙输送至合成反应器，并向合成反应器内输送蒸汽，合成反应器内氧化钙与水发生反应释放热量，并将热量以过热蒸汽的形式输送至第一蒸汽缓冲罐，用于向用汽系统供应蒸汽，生成的氢氧化钙被输送至第二料仓中进行存储。

13、相对于现有技术，本发明所述的一种热化学蓄热储能供热系统及储能供热方法具有以下优势：

14、本发明所述的一种热化学蓄热储能供热系统及储能供热方法，通过设置热化学蓄热装置，避免了常规锅炉的使用，能够充分利用谷电时段进行化学蓄热储能以及供热，在峰电时段仅通过化学蓄热储能进行化学放热进行供热，能够有效地进行电能的削峰填谷，杜绝了常规供热系统的碳排放问题，也有利于降低用电成本。同时，本申请无论在化学蓄热储能过程，还是化学放热过程，均能够生成过热蒸汽，通过第一蒸汽缓冲罐对过热蒸汽进行汇集并能够提供给外界的用汽系统进行使用。

技术特征：

1.一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述供热系统包括第一蒸汽缓冲罐(9)和热化学蓄热装置，所述热化学蓄热装置包括首尾依次连通的分解反应器(1)、第一料仓(6)、合成反应器(11)、第二料仓(15)，所述热化学蓄热装置中设置能够被循环输送的钙基物料，所述分解反应器(1)设置供能装置(2)，所述第一蒸汽缓冲罐(9)的循环管(93)与合成反应器(11)连通，能够将第一蒸汽缓冲罐(9)中的一部分蒸汽输送至合成反应器(11)内；所述第一蒸汽缓冲罐(9)的入口通过第一蒸汽管路(5)与分解反应器(1)连通；所述第一蒸汽缓冲罐(9)的入口通过第二蒸汽管路(14)与合成反应器(11)连通，或者合成反应器(11)产出的蒸汽通过第二蒸汽管路(14)排空。

2.根据权利要求1所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述供热系统包括补水单元，所述补水单元包括依次连通的补水水源(19)、软化水罐(21)、换热器(23)、储水罐(25)，所述软化水罐(21)设置第一水管(22)，所述第一水管(22)与换热器(23)的低温介质流道连通，所述第一蒸汽管路(5)与换热器(23)的高温介质流道连通。

3.根据权利要求2所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述合成反应器(11)设置换热设备(27)，所述储水罐(25)的出口与换热设备(27)的入口连通，所述换热设备(27)的出口与第一蒸汽缓冲罐(9)连通。

4.根据权利要求3所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述第二蒸汽管路(14)或换热设备(27)的出口设置蒸汽引射器(28)，所述第二蒸汽管路(14)、换热设备(27)的出口均与蒸汽引射器(28)的入口连接，所述蒸汽引射器(28)的出口与第一蒸汽缓冲罐(9)连通。

5.根据权利要求2所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述供热系统包括补蒸汽单元，所述补蒸汽单元包括依次连接的蒸汽发生器(31)、第二蒸汽缓冲罐(32)，所述蒸汽发生器(31)的入口通过第二水管(29)与软化水罐(21)连接，所述蒸汽发生器(31)的蒸汽出口与第二蒸汽缓冲罐(32)的入口连接，所述第二蒸汽缓冲罐(32)的出口设置补热管(33)，所述补热管(33)与第一蒸汽缓冲罐(9)连通。

6.根据权利要求5所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述第二蒸汽缓冲罐(32)的出口设置反应供汽管(34)，所述反应供汽管(34)与合成反应器(11)连通。

7.根据权利要求5所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述第一料仓(6)的出料口设置第一下料装置(7)，所述第二料仓(15)的出料口设置第二下料装置(16)，所述第一下料装置(7)与合成反应器(11)连通，所述第二下料装置(16)与分解反应器(1)连通。

8.根据权利要求7所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述第二蒸汽缓冲罐(32)的出口设置第一载料汽管(35)，所述第一下料装置(7)的出口设置第一下料管(8)，所述合成反应器(11)设置第一供料管路(10)，所述第一载料汽管(35)或第一下料管(8)设置第一节流设备(36)，所述第一载料汽管(35)、第一下料管(8)分别与第一节流设备(36)的入口连接，所述第一节流设备(36)的出口与第一供料管路(10)连接；

9.根据权利要求1所述的一种热化学蓄热储能供热系统，其特征在于，所述分解反应器(1)的出料口设置第一出料管路(3)，所述第一出料管路(3)与第一气固分离装置(4)的进料口连接，所述第一气固分离装置(4)的蒸汽出口与第一蒸汽管路(5)连接，所述第一气固分离装置(4)的钙基物料出口与第一料仓(6)的入口连接；

10.一种热化学蓄热储能供热方法，其特征在于，所述供热方法应用于权利要求1-9任一项所述的热化学蓄热储能供热系统，所述供热方法包括储能供热过程、释能供热过程；

技术总结
本发明提供了一种热化学蓄热储能供热系统及储能供热方法，所述供热系统包括第一蒸汽缓冲罐和热化学蓄热装置，热化学蓄热装置包括首尾依次连通的分解反应器、第一料仓、合成反应器、第二料仓，热化学蓄热装置中设置能够被循环输送的钙基物料，分解反应器设置供能装置，第一蒸汽缓冲罐的循环管与合成反应器连通；第一蒸汽缓冲罐的入口通过第一蒸汽管路与分解反应器连通，第一蒸汽缓冲罐的入口通过第二蒸汽管路与合成反应器连通；本发明避免了常规锅炉的使用，能够在谷电时段进行化学蓄热储能以及供热，在峰电时段仅通过化学放热进行供热，能够有效地进行电能的削峰填谷，杜绝了常规供热系统的碳排放问题，也有利于降低用电成本。

技术研发人员：万大阳,吕凤,沈中杰,郭晓镭,段乐章,高永川,许建良,陆海峰,韩利涛,拓鹏杰,梁钦锋,赵辉,刘爽,邵松,刘海峰,王辅臣,于广锁,王亦飞,陈雪莉
受保护的技术使用者：洛阳瑞昌环境工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12