用于强化溶液热化学储能的变压器装置及方法

本发明涉及化学储能，尤其涉及一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置及方法。

背景技术：

1、可再生能源、低品位热能和工业余热的循环利用的能源供给侧和需求侧间存在不匹配的问题：第一是时间不匹配，用户对于冷、热的需求随气候及人员活动的变化而变化。第二是空间不匹配，由于不同地区地理条件、天气条件的不同，大型能源基地都不同程度存在配套电网能力不足、跨地区通道建设滞后等问题，这就导致了能源在空间上的错配。第三是强度不匹配，用能峰谷差拉大，尖峰负荷攀升，时段性、局地性供需缺口时现，虽然可再生能源、低品位热能和工业余热的来源广泛，但仍然存在周期性、间断性的波动，且热能的利用受生产场地的限制。以上不匹配的情况限制了这种能源形式的利用。储能能够有效解决能源供给与需求之间在时间、空间和强度上的不匹配的问题，是热能系统优化运行的重要手段。其中，溶液热化学储能的方式能够使可再生能源、低品位热能和工业余热得到较好的应用。溶液热化学储能是一种基于化学反应过程的储能系统，利用可吸收或释放热能的化学反应实现热能储存和调配，因此，基于吸收原理的溶液热化学储能具有储能密度高、热损失小的特点，在制冷与空调领域是一种具有发展潜力的应用技术，对可再生能源、低品位热能和工业余热的利用及双碳战略都具有重要意义。

2、现有技术中溶液热化学储能装置还有以下不足：①制冷剂蒸气的密度在真空条件下非常低；连接发生器、冷凝器、吸收器与蒸发器的管路压力损失较大，在吸收的过程中严重影响吸收效果。②自然条件下的蒸气分压无法满足储能或者放能的要求，给低品位热能的利用带来很大的局限性。储能前后溶液浓度差的大小决定了化学势能差的大小，化学势能差又决定了溶液储能能力的强弱，调控储能装置内蒸气压力能有效地改变化学势能差，如：降低发生过程的蒸气压力和升高吸收过程中的蒸气压力。

3、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置及方法，能够根据需求转换制冷剂蒸气的流动方向，实现调控储能过程和放能过程的蒸气压力的作用，即降低储能过程中蒸气的发生压力来提高溶液发生过程中的化学势能差；提高释能过程中蒸气的吸收压力来提高溶液吸收过程中的化学势能差。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置包括：

4、外壳，

5、变频蒸气压缩装置，其安装于所述外壳的壁面，所述变频蒸气压缩装置包括入口和出口；

6、磁力阀，其安装于所述外壳的相对于所述变频蒸气压缩装置的壁面，磁力阀包括，

7、阀体，

8、弹簧，其一端连接所述阀体，

9、铁芯，其连接所述弹簧的另一端，所述铁芯沿弹簧的伸缩方向可移动，

10、磁力线圈，其围绕于所述铁芯周围，

11、阀碗，其连接所述铁芯以随铁芯一起移动，

12、第一阀孔，其开设于所述阀体的一侧且位于所述阀碗的移动行程内，

13、第二阀孔，其开设于所述阀体相对于一侧的另一侧且位于所述阀碗的移动行程内，

14、第三阀孔，其开设于所述阀体的另一侧且位于所述阀碗的移动行程内，

15、第四阀孔，其开设于所述阀体的另一侧且位于所述阀碗的移动行程内；

16、转向阀，其安装于所述外壳的相对于所述变频蒸气压缩装置的壁面，转向阀包括，

17、壳体，其包括第一端和相对于所述第一端的第二端，所述第一端经由第二毛细管连通所述第二阀孔，所述第二端经由第四毛细管连通所述第四阀孔，

18、活塞，其可移动设于所述壳体内且靠近第二端，所述活塞和第一端之间形成第一空间以及所述活塞和第二端之间形成第二空间，

19、排气管，其设于所述壳体且连通第一空间，所述出口连接排气管，所述排气管经由第一毛细管连通所述第一阀孔，

20、吸气管，其设于所述壳体且连通第一空间，所述入口连接吸气管，所述吸气管经由第三毛细管连通所述第三阀孔，

21、溶液罐接气管，其设于所述壳体且连通第一空间，所述溶液罐接气管连通溶液罐，溶液罐接气管位于第一端与吸气管之间，

22、制冷剂罐接气管，其设于所述壳体且连通第一空间，所述制冷剂罐接气管连通制冷剂罐，制冷剂罐接气管位于第二端与吸气管之间，

23、换向滑块，其可移动地设于所述壳体内的第一空间且经由连杆连接所述活塞，换向滑块随活塞的移动在溶液罐接气管、吸气管和制冷剂罐接气管滑动，所述换向滑块设有中空通道，其可移动地连通溶液罐接气管与吸气管，或者可移动地连通制冷剂罐接气管与吸气管。

24、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，弹簧弹压铁芯和阀碗，使得第一阀孔连通第四阀孔，第二阀孔连通第三阀孔，吸气管连通第三阀孔，排气管连通第一阀孔，使得来自变频蒸气压缩装置的出口的气体进入第二空间以增大其内压力，活塞在压力的作用下通过连杆推动换向滑块向第一端移动，使得中空通道连通溶液罐接气管与吸气管，且排气管与制冷剂罐接气管相通，第一空间的气体排出以减小其内压力。

25、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，磁力线圈通电，电磁场吸引铁芯移动且弹簧被压缩，阀碗随铁芯一起移动，使第一阀孔连通第二阀孔，第三阀孔与第四阀孔相通，吸气管连通第三阀孔，排气管连通第一阀孔，使得来自变频蒸气压缩装置的出口的气体进入第一空间以增大其内压力，活塞在压力的作用下通过连杆推动换向滑块向第二端移动，使得中空通道连通制冷剂罐接气管与吸气管，且排气管与溶液罐接气管相通，第二空间的气体排出以减小其内压力。

26、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述变频蒸气压缩装置包括制冷剂压缩装置和变频装置。

27、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述变频蒸气压缩装置焊接于所述外壳的上壁面，磁力阀和换向阀焊接于所述外壳的下壁面。

28、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述第二空间为密闭空间。

29、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述排气管设于所述壳体的上侧，所述排气管、溶液罐接气管和制冷剂罐接气管设于所述壳体的下侧。

30、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述排气管、溶液罐接气管和制冷剂罐接气管位于一条直线上且等距分布。

31、所述的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置中，所述连杆相反于活塞的一端设有第二活塞头，所述活塞头具有向活塞方向凹进的凹进部。

32、用于强化溶液热化学储能的变压器装置的控制方法包括，

33、充能时，磁力线圈不通电，弹簧弹压铁芯和阀碗，使得第一阀孔连通第四阀孔，第二阀孔连通第三阀孔，吸气管连通第三阀孔，排气管连通第一阀孔，使得来自变频蒸气压缩装置的出口的制冷剂蒸气进入第二空间以增大其内压力，活塞在压力的作用下通过连杆推动换向滑块向第一端移动，使得中空通道连通溶液罐接气管与吸气管，且排气管与制冷剂罐接气管相通，第一空间的制冷剂蒸气排出到制冷剂罐接气管，降低充能过程中制冷剂蒸气的发生压力和发生温度，所述发生压力低于制冷剂蒸气的冷凝压力，

34、放能时，磁力线圈通电，电磁场吸引铁芯移动且弹簧被压缩，阀碗随铁芯一起移动，使第一阀孔连通第二阀孔，第三阀孔与第四阀孔相通，吸气管连通第三阀孔，排气管连通第一阀孔，使得来自变频蒸气压缩装置的出口的气体进入第一空间以增大其内压力，活塞在压力的作用下通过连杆推动换向滑块向第二端移动，使得中空通道连通制冷剂罐接气管与吸气管，且排气管与溶液罐接气管相通以降低溶液罐的溶液浓度，来自制冷剂罐接气管的制冷剂经由吸气管经由入口进入变频蒸气压缩装置，所述制冷剂的吸收压力高于蒸发压力。

35、在上述技术方案中，本发明提供的一种用于强化溶液热化学储能的变压器装置及方法，具有以下有益效果：用于强化溶液热化学储能装置储热能力的变压器装置为独立整体结构，可自动实现充能和放能时制冷剂蒸汽流动方向的转变而无需重新连接，根据压差自动切换动作，制冷剂溶液通过制冷剂蒸气管路流经变压器装置，在变压器装置内通过转换磁力转向阀、切换制冷剂蒸气的流动方向实现对充能过程中制冷剂蒸气的减压和放能过程中制冷剂蒸气的加压，提高溶液热化学储能装置内溶液的化学势能差。应用于太阳能利用、工业余热利用和冷热电三联供等领域，大大缓解了动力源侧与用户侧在空间、时间和数量上的不匹配问题，具有重大的环境保护意义。