一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺，流化床反应器，用于氧化钙与水的水合放热反应和氢氧化钙的热分解吸热反应；高温分离器，用于将流化床反应器出口的气相物料与固相物料的分离；回料装置，用于接收高温分离器分离的固相物料；料仓，用于接收并储存回料装置接收的固相物料；所述料仓底部设置集料流化风进口，集料流化风进口连接集料流化风源，料仓的物料出口连接流化床反应器的物料进口。本发明专利技术可在低能耗的前提下解决粉末状物料在非储能或放能阶段的吸湿粘结问题，从而能够利用储存热能的方式协调可再生能源发电与循环流化床发电，提升循环流化床发电的调峰速率。发电的调峰速率。发电的调峰速率。

【技术实现步骤摘要】
一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺


[0001]本专利技术涉及一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]能源在现代社会中扮演着越来越重要的角色，随着化石能源的消耗，能源与环境问题愈加严峻。国家统计局的数据表明：2019年底全国发电装机容量为20.1亿千瓦，其中可再生能源发电装机容量占比40.8％，火力发电装机容量占比59.2％。可再生能源发电作为清洁低碳的发电方式，将逐步成为未来的主要发电方式，而火力发电机组将更多承担调峰任务，因此更加强调其调峰性能，即低负荷能力和变负荷能力。构建以可再生能源发电为主、火力发电为辅、大规模储能为保障的电力生产格局有助于实现清洁、安全、稳定的电力供应目标。
[0004]可再生能源发电具有不可预测性和间歇性的特点，导致能源供给与需求存在“时间不匹配”问题。当可再生能源发电量高于电网需求时，会产生弃电现象；当可再生能源发电量低于电网需求时，则需要其它供电装置来保障电网电力需求。火电机组由于不受自然条件影响，因此是可靠的电力供应单元。在大力发展可再生能源发电的形势下，火电机组将更多的承担深度调峰任务，在保障优先消纳可再生能源发电的前提下为维持电力系统的稳定做出贡献。由于火电机组是通过增加或减少燃料量来实现升高或降低负荷，但从改变燃料量到改变发电量之间具有一定的时间间隔，因此限制了其调峰速率，使其无法快速响应电网的调峰指令，这其中循环流化床发电的调峰速率受其较大的热惯性影响显著。

技术实现思路

[0005]为了有效解决可再生能源弃电问题和循环流化床发电的调峰速率受限问题，本专利技术拟通过储存热能的方式协调可再生能源发电与循环流化床发电。
[0006]目前储存热能的方式主要有显热储热、潜热储热和热化学储热，其中热化学储热由于具有较高的储能密度和更长的储能周期而得到关注。氢氧化钙的热分解和再水合反应是符合热化学储能原理的化学反应对，该反应对具有快速的动力学特性且材料价廉，因此已有相关技术提出利用氢氧化钙在流态化反应器中进行热分解和再水合反应，从而实现更加快速的储热和放热效果，例如授权公告号为CN 105737658 B的专利技术专利提出了流态化钙基热化学高温储能/释能系统及其工作方法，授权公告号为CN 105841537 B的专利技术专利提出了一种间歇式流态化热能与化学能储释反应装置及工作方法，申请号为202011357266.3的专利技术专利提出了一种利用电石渣进行化学储/放能的装置及方法。
[0007]然而，经过专利技术人研究发现，授权公告号为CN 105737658 B的专利技术专利中氢氧化钙和氧化钙粉末储存在储罐中，由于氢氧化钙的热分解反应和氧化钙的水合反应均会使气
氛具有一定湿度，因此即使经过旋风分离器分离，粉末物料上仍会带有一定水分，当具有一定水分的粉末物料在储罐中静置储存后，便会导致结块现象，进而影响下一周期的物料流化使用。授权公告号为CN105841537B的专利技术专利虽然取消了氢氧化钙专用储罐和氧化钙专用储罐，而将氢氧化钙或氧化钙粉末物料直接储存在流化床反应器的气流均布板上，但是其并未考虑粉末物料在不发生储能和放能反应的储存期间受水蒸气影响粘结成块可能造成死床这一因素，因此并未提及解决措施。申请号为202011357266.3的专利技术专利虽然也取消了氢氧化钙专用储罐和氧化钙专用储罐，但是其考虑了粉末物料在不发生储能和放能反应的储存期间受水蒸气影响粘结成块可能造成死床这一因素，因此提出在储能和放能反应进行后，利用干燥的热空气对流化床反应器内物料进行干燥处理，防止物料结块。但是由于流化床反应器较大，因此流态化干燥物料时需要较大的热风量，因此耗能高。故需要在节能的前提下解决氢氧化钙和氧化钙粉末物料在非储能和放能阶段的粘结问题。正是由于这些问题的存在，使得储存热能与电能转化难以更好的与循环流化床发电的调峰速率配合，从而导致储存热能的方式难以协调可再生能源发电与循环流化床发电。
[0008]基于此，本专利技术的目的是提供一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统及工艺。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0010]一方面，一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，包括：
[0011]流化床反应器，用于氧化钙与水的水合放热反应和氢氧化钙的热分解吸热反应；
[0012]高温分离器，用于将流化床反应器出口的气相物料与固相物料的分离；
[0013]回料装置，用于接收高温分离器分离的固相物料；
[0014]料仓，用于接收并储存回料装置接收的固相物料；
[0015]所述料仓底部设置集料流化风进口，集料流化风进口连接集料流化风源，料仓的物料出口连接流化床反应器的物料进口。
[0016]本专利技术通过料仓底部设置集料流化风进口，集料流化风进口连接集料流化风源，向料仓内通入集料流化风，使得料仓内的物料始终处于鼓泡床流化的状态，从而避免氢氧化钙和氧化钙粉末物料在非储能和放能阶段的粘结问题。
[0017]另一方面，一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能工艺，提供上述系统，包括钙基热化学储能工序和/或钙基热化学放能工序；
[0018]钙基热化学储能工序：向料仓内通入集料流化风，使料仓内的氢氧化钙粉末维持鼓泡床流化的状态，料仓内的氢氧化钙粉末输送至流化床反应器进行热分解吸热反应，将热分解吸热反应后的氧化钙回收；
[0019]钙基热化学放能工序：向料仓内通入集料流化风，使料仓内的氧化钙粉末维持鼓泡床流化的状态，将料仓内的氧化钙粉末输送至流化床反应器中与具有水蒸气的流化风接触，进行水合放热反应，将水合放热反应后的氢氧化钙回收。
[0020]第三方面，一种上述系统或工艺在协调可再生能源发电与循环流化床发电中的应用。
[0021]第四方面，一种协调可再生能源发电与循环流化床发电的方法，提供上述系统或工艺，当可再生能源发电量高、需要降低循环流化床发电量时，利用电加热的方式使氢氧化钙进行热分解吸热反应，可再生能源产生的弃电和/或降低循环流化床发电量过程中的超
发电量作为电加热的电源；
[0022]当可再生能源发电量低、需要提高循环流化床发电量时，将水蒸气与氧化钙粉末水合放热反应产生的热能用于加热循环流化床机组汽水系统中的工质，从而快速提高工质参数，提升循环流化床发电的爬坡速率。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术提供的配备密相流态化储罐的钙基热化学储能系统及工艺，当可再生能源发电量高时，通过氢氧化钙热化学流态化储能可有效储存可再生能源的弃电，可在保持循环流化床机组正常降负荷操作的同时将其超发电量转化为热能进而利用氢氧化钙热化学流态化储能系统以稳定的化学能形式储存，迅速降低循环流化床发电机组的上网负荷，提高可再生能源发电的利用率和循环流化床发电机组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，其特征是，包括：流化床反应器，用于氧化钙与水的水合放热反应和氢氧化钙的热分解吸热反应；高温分离器，用于将流化床反应器出口的气相物料与固相物料的分离；回料装置，用于接收高温分离器分离的固相物料；料仓，用于接收并储存回料装置接收的固相物料；所述料仓底部设置集料流化风进口，集料流化风进口连接集料流化风源，料仓的物料出口连接流化床反应器的物料进口。2.如权利要求1所述的配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，其特征是，料仓内设置换热管。3.如权利要求1所述的配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，其特征是，包括换热器，高温分离器分离的气相物料作为换热器的热源对流化床反应器的反应流化风和/或水进行加热；优选地，料仓内设置换热管，高温分离器分离的气相物料依次进入换热器、料仓内的换热管。4.如权利要求1所述的配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，其特征是，包括循环分离器，料仓开设循环出口和循环进口，循环出口连接循环分离器的进口，循环分离器的固相出口连接循环进口；或，料仓底部设置集料布风板。5.如权利要求1所述的配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能系统，其特征是，回料装置设置回料口和物料出口，物料出口连接料仓，回料口连接流化床反应器的循环物料进口。6.一种配备密相流态化储罐的钙基热化学储放能工艺，其特征是，提供权利要求1～5任一所述的系统，包括钙基热化学储能工序和/或钙基热化学放能工序；钙基热化学储能工序：向料仓内通入集料流化风，使料仓内的氢氧化钙粉末维持鼓泡床流化的状态，料仓内的氢氧化钙粉末输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张缦，冯玉鹏，白瑞祺，杨欣华，刘贤东，郏亚杰，杨海瑞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：