基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统。反应器自下而上分为进气室、颗粒堆集段、中间段和渐缩段四个部分，其中在进气室和颗粒堆集段之间设置有布风装置，中间段自上而下包含上部导流结构、锯齿形扩展结构和下部导流结构。太阳能热化学储能系统由太阳能集热装置、储能装置、CO2分离装置、CO2补充装置、发电装置及相应的热化学储能反应物颗粒、管道、仪表、阀门等组成。本发明专利技术中CaCO3颗粒在N2气氛下煅烧分解储热，反应生成的CaO颗粒在高压的CO2气氛下碳酸化释热。本发明专利技术有效避免CaCO3颗粒烧结和反应器在投入能流密度较高时损坏的缺点，实现混合气体产物N2和CO2的高效分离和系统在储热和释热阶段内连续发电的优点。热阶段内连续发电的优点。热阶段内连续发电的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统


[0001]本专利技术涉及用于太阳能热发电领域的反应器，特别涉及一种基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统。

技术介绍

[0002]我国正在广泛部署可再生能源发电技术。当前光伏、风电等技术的功率输出均具有很强的波动性，不利于直接接入电网，必须配置储电系统。然而，当前蓄电池的成本非常昂贵，为1500元/kWh，约为储热的6倍(均按kWh
e
计算)。此外，与储热技术相比，电化学储能还存在使用寿命短、爆炸风险、储能时长短、储能容量低等缺点。太阳能热发电技术中具备长周期、大规模高温储热的优势，是构建以新能源为主的新型电力系统的重要组成部分，可以有效平抑电网负荷波动，实现在阴雨、云遮、夜晚等工况下的24h连续稳定电力输出。
[0003]常见的储热技术主要有三种：显热储热、相变储热以及热化学储热。其中热化学储热技术是采用可逆化学反应的方式进行热能的储存和释放，其储热密度最高，可以实现跨季节长期存储和长距离输运。常见的热化学反应储热体系包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器，其特征在于，所述反应器(3)自下而上分为进气室(3a)、颗粒堆集段(3b)、中间段(3c)和渐缩段(3d)四个部分，其中在进气室(3a)和颗粒堆集段(3b)之间设置有布风装置(3h)，中间段(3c)自上而下包含上部导流结构(3e)、锯齿形扩展结构(3f)和下部导流结构(3g)。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述锯齿形扩展结构(3f)由多组锯齿单元组成，两相邻锯齿单元在反应器(3)内部的间隙大于2mm以防止颗粒卡涩。3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述锯齿形扩展结构(3f)中锯齿单元采用平面布置方式或扇形布置方式，形成平面式反应器或腔式反应器。4.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，锯齿单元的夹角低于30
°
。5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述上部导流结构(3e)和下部导流结构(3g)分别由多个相同的四面体单元组成；所述上部导流结构(3e)中四面体单元的底面与锯齿形扩展结构(3f)中锯齿单元的上表面重合，下部导流结构(3g)中四面体单元的底面与锯齿形扩展结构(3f)中锯齿单元的下表面重合，锯齿单元的上表面和下表面平行；四面体单元的其余三个面中有一个面垂直于锯齿单元的上表面，另外两个面为倾斜表面，与锯齿单元的上表面的夹角相等，倾斜表面与锯齿单元的上表面的夹角大于70
°
。6.一种基于CaCO3/CaO体系的太阳能热化学储能系统，其特征在于，该系统包括太阳能集热装置、储能装置、CO2分离装置、CO2补充装置和发电装置；所述的太阳能集热装置包括定日镜场(1)和移动挡板(2)；所述的移动挡板(2)能够完全覆盖反应器(3)的中间段(3c)中锯齿形扩展结构(3f)，位于面向定日镜场(1)的一侧，移动挡板(2)的移动能够决定锯齿形扩展结构(3f)的向光面是否接受来自定日镜场(1)的聚焦太阳辐照；所述的储能装置包括反应器(3)、旋风分离器(9)、下降管A(11)、下降管B(15)、CaCO3储罐(12)、CaO储罐(16)、螺旋给料机(18)、低温蓄热器(24)、风机A(25)、液氮汽化器A(28)、液氮储罐(30)、高温蓄热器(32)、风机B(33)、高压二氧化碳储罐(35)、真空泵(44)、水泵B(45)和水箱(46)；CaCO3储罐(12)和CaO储罐(16)中分别存储CaCO3颗粒(42)和CaO颗粒(43)；CaCO3储罐(12)的上部与下降管A(11)的底端连接；CaO储罐(16)的上部与下降管B(15)的底端连接；CaCO3储罐(12)和CaO储罐(16)的下部与螺旋给料机(18)的两个顶部接口相连，并在连接处分别设置有颗粒阀门C(13)和颗粒阀门E(17)；螺旋给料机(18)与反应器(3)中的中间段(3c)连接，两者之间设置有颗粒阀门F(19)；反应器(3)中的渐缩段(3d)的出口设置有气体阀门A(5)和颗粒阀门A(6)；旋风分离器(9)的入口(9a)与反应器(3)的渐缩段(3d)相连，并在连接处设有颗粒阀门A(6)；旋风分离器(9)的颗粒出口(9c)与下降管A(11)和下降管B(15)的顶端连接，并在与下降管A(11)和下降管B(15)的连接处分别设置有颗粒阀门B(10)和颗粒阀门D(14)；旋风分离器(9)的气体出口(9b)与高温蓄热器(32)的第一气体入口(32a)之间设置有气体阀门B(7)、温度分析仪B(8)、气体阀门D(21)；低温蓄热器(24)的气体出口与反应器(3)中的进气室(3a)之间设置有用于测试下一次化学反应之前的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂辅亮，李鑫，常哲韶，张强强，付铭凯，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：