一种热化学储能器、换热系统及使用方法与流程

本发明涉及热储能设备，具体涉及一种热化学储能器、换热系统及使用方法。

背景技术：

1、目前人类最主要的常规热能来源是化石燃料的燃烧。作为人类生存和发展的重要物质基础，煤炭、石油、天然气等化石能源的利用伴随着人类文明的进步及社会经济的发展。然而由于化石能源的不可再生性及消耗量的剧增，目前其在逐渐走向枯竭。为了寻求更稳定的能源来源摆脱化石能源的局限性，新能源成为新的发展方向。绿色能源(太阳能、风能、海洋能、地热能)的开发利用是解决目前能源危机的一种有效途径，在替代传统能源、改善污染排放、拓宽能源利用范围具有重要的意义。其中，太阳能作为一种可以应用于制冷和蓄热等领域的可再生清洁能源，受到日益的重视。为进一步提高能源系统的利用效率，提高用户端的匹配特性，显热、潜热、热化学等储能方式被广泛应用，并根据储能温度范围和储能密度的不同应用于不同的场合。

2、热化学储能技术作为一种高效储热方式，具有储能密度高、工作温度范围广、存储时间长、可移动储热/供热等特点，在废热回收等领域已广泛应用，且能显著提升热能品质。但热化学储能系统充放热过程中对传热效果的要求较高，整体筒状或者槽式等一般结构的热化学储热反应器，多采用材料直接填充入反应器内的方式，这就使得固体储能材料受自身重力影响堆积程度密集，不利于反应物气相的扩散渗透，传递给流体的效率较低，反应器内部整体传热性能不好加剧了整个装置温度分布不平衡的问题，削弱反应性能。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的热化学储热反应器多采用材料支架填充入反应器内部，不利于反应物气相的扩散渗透，传递给流体的效率低的问题，从而提供一种热化学储能器、换热系统及使用方法。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种热化学储能器，包括：

3、密封壳，所述密封壳包括贯通设置的壳体、第一封头和第二封头，所述第一壳体和第二壳体分别与壳体两端固定连接，以形成容纳空间，所述第一封头和第二封头分别设有通孔；

4、气体支管，设于所述壳体的壳壁上，所述气体支管与壳体贯通设置，所述气体支管适于充入反应气体；

5、反应板，设于所述容纳空间内，所述反应板的至少一侧设有反应槽，所述反应槽内适于容纳热化学储能材料，所述反应板内设有换热流道，所述换热流道分别与第一封头和第二封头的通孔贯通设置。

6、可选地，所述反应板的两侧分别设有反应槽，两侧的反应槽之间设有扰流柱，所述扰流柱设于换热流道内。

7、可选地，所述反应板的长度方向与壳体的长度方向一致，所述壳体为筒状。

8、可选地，所述反应板沿长度方向的两端分别设有缓冲罐，所述缓冲罐与换热流道间通过流体支管连通，所述缓冲罐背离流体支管的一端设有连接管，所述连接管与通孔连通。

9、可选地，同侧的相邻所述反应槽间设有支撑板，所述热化学储能材料的表面还覆盖有透气网层。

10、可选地，还包括电加热棒，所述电加热棒埋设于反应槽内。

11、一种换热系统，包括上述的热化学储能器。

12、可选地，还包括真空泵、蒸汽发生器、流体泵、换热器、冷却器、进液管路和出液管路，所述密封壳的两端分别与进液管路和出液管路连通，所述气体支管连接有气体主管，所述真空泵、冷却器和蒸汽发生器分别通过管路与气体主管连通。

13、一种换热系统的使用方法，先通过气体支管对壳体内的容纳空间抽真空，再通过气体支管向壳体内通入反应气体，反应气体与热化学储能材料发生反应，换热流体经第一封头的通孔进入流体，流体经流道换热后再在第二封头的通孔流出，或，流体经第二封头的通孔进入，流体经换热流道换热后再在第一封头的通孔流出。

14、可选地，包括以下步骤：

15、1)放热模式，将反应槽内填满cao颗粒，打开筒体外的加热带将壳体预热至预设温度，打开真空泵及真空泵所在管路上的电磁阀，通过气体支管将壳体内进行抽真空，关闭真空泵及真空泵所在管路上的电磁阀，打开蒸汽发生器及蒸汽发生器所在管路上的电磁阀，蒸汽发生器产生水蒸气通过气体支路进入壳体内，由于壳体内真空度的存在，饱和水蒸气通过透气网层与cao颗粒发生水合反应，这一过程中生成ca(oh)2并释放大量热量，热量同时进入换热流道，换热流体由动力泵提供动力经进液管路进入换热流道内，在换热流道内被反应释放出的热量加热后形成热流，经缓冲罐汇集后到达出液管路，从而完成热量快速置换；

16、2)吸热模式，打开真空泵及真空泵所在管路上的电磁阀，通过气体支管将壳体内进行抽真空，关闭真空泵及真空泵所在管路上的电磁阀，打开电加热棒对反应槽内的ca(oh)2进行加热，生成的水蒸气透过透气网层进入壳体内，再通过气体支管进入冷却器，ca(oh)2经吸热生成cao颗粒，以完成能量的存储。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、1.本发明提供的热化学储能器，包括：密封壳，包括贯通设置的壳体、第一封头和第二封头，第一封头和第二封头分别与壳体两端固定连接以形成容纳空间，第一封头和第二封头分别设有通孔；气体支管，设于壳体的壳壁上，气体支管与壳体贯通设置，气体支管适于充入反应气体；反应板，设于容纳空间内，反应板至少一侧设有反应槽，反应槽内适于容纳热化学储能材料，反应板内设有换热流道，换热流道分别与第一封头和第二封头的通孔贯通设置。先通过气体支管对壳体内的容纳空间抽真空，再通过气体支管向壳体内通入反应气体，使反应气体充满整个容纳空间，反应气体与热化学储能材料发生反应，换热流体经第一封头的通孔进入流体，流体经流道换热后再在第二封头的通孔流出，或，流体经第二封头的通孔进入，流体经换热流道换热后再在第一封头的通孔流出。通过在反应槽内容纳热化学储能材料，通过气体与热化学储能材料发生反应，使气体遍布于整个壳体内，实现反应槽内的放热或吸热，使流经换热流道后升温或降温，由于气体与热化学储能材料反应充分，使得热量在壳体内快速、充分交换，保证了壳体内温度的平衡性，还可提高反应的速率。

19、2.本发明提供的热化学储能器，反应板的两侧分别设有反应槽，两侧的反应槽间设有扰流柱，扰流柱设于换热流道内，两侧设置反应槽可以提升反应的效率。扰流柱的设置，一方面增强反应板内部换热流道的强度、另一方面增强换热流道内流体与反应槽的换热能力。

20、3.本发明提供的热化学储能器，反应板的长度方向与壳体的长度方向一致，壳体为筒状，以沿壳体长度方向布置反应板，使反应板的反应槽尽可能地与空气接触。

21、4.本发明提供的热化学储能器，反应板沿长度方向的两端分别设有缓冲罐，缓冲罐与换热流道间通过流体支管连通，缓冲罐背离流体支管的一端设有连接管，所述连接管与通孔连通。通过连接管与封头进行连接，使流体经连接管到底缓冲罐，再由缓冲罐经流体支管进入换热流道内。

22、5.本发明提供的热化学储能器，同侧的相邻反应槽间设有支撑板，热化学储能材料的表面还覆盖有透气网层。支撑板以提升反应板整体的结构强度，透气网层可以阻止热化学储能材料流出，还可使气体分子穿过以与热化学储能材料发生反应。

23、6.本发明提供的热化学储能器，还包括电加热棒，电加热棒埋设于反应槽内，当需要吸热时，加热电加热棒，电加热棒为热化学储能材料提供热量，以实现吸热。

24、7.本发明提供的换热系统，包括上述的热化学储能器，还包括真空泵、蒸汽发生器、流体泵、换热器、冷却器、进液管路和出液管路，密封壳的两端分别与进液管路和出液管路连通，气体支管连接有气体主管，真空泵、冷却器和蒸汽发生器分别通过管路与气体主管连通，以形成换热系统，实现吸热和放热的功能。