【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热化学储能，具体涉及一种可调平衡型化学储热系统及其工作方法。
技术介绍
1、储能系统是解决新能源消纳的有效解决途径。众多储能方法中，储热技术是其中的一个重要方面，特别是对于火电、光热等热力发电等领域。热化学储热是目前极具发展前景的一类储热技术，利用可逆的热化学反应将热能存储于化学键中，比如其中ca(oh)2/cao+h2o的可逆反应，具有高的储能密度和高的反应温度，具有相当优越的工程应用前景。
2、但目前热化学储热还缺乏成熟的工业化体系，反应物料的各种显热、潜热的复杂回收与利用造成了很大的困难，反应体系的设计与运行都存在巨大的挑战。
技术实现思路
1、为了解决上述现有问题，本专利技术的目的在于提供一种可调平衡型化学储热系统及其工作方法，能够吸收及提供储热和释热过程全部的水蒸汽，同时可动态调整反应的平衡压力与温度，具有灵活的运行方式和适用性，同时具有极高的储释热系统效率。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开的一种可调平衡型化学储热系统，包括物料反应罐、蓄热罐、相变式换热器和储水箱；
4、物料反应罐内部设有换热管束，换热管束的进口和出口与外部工质循环系统连接；物料反应罐内壁与换热管束之间填充有能够进行固体-水蒸气可逆化学反应的化学储热反应物料；物料反应罐上开设有低压蒸汽出口和高压蒸汽入口；所述低压蒸汽出口通过低压蒸汽管路与相变式换热器的低压侧入口连接，所述低压蒸汽管路上设有低压蒸汽阀；相变式换热器的低
5、优选地，化学储热反应物料为ca(oh)2/cao体系或mg(oh)2/mgo体系。
6、优选地，物料反应罐外部包覆有保温层。
7、优选地，换热管束的若干换热管均布在物料反应罐内部。
8、优选地，相变式换热器的低压侧入口连接有分流管，所述分流管上设有分流阀。
9、优选地，蓄热罐采用滑压运行方式。
10、优选地，相变式换热器的低压侧出口与储水箱的入口之间的管路上设有回水阀。
11、优选地，蓄热罐的给水入口处的管路上设有给水阀。
12、优选地，储水箱的出口处的管路上设有水泵。
13、本专利技术公开的上述可调平衡型化学储热系统的工作方法，包括以下运行模式：
14、储热模式：高压蒸汽阀关闭，物料反应罐内的化学储热反应物料吸收换热管束内高温工质的热量，温度升高，反应平衡向脱水反应偏离，金属氢氧化物脱水生成金属氧化物和高温水蒸气，高温水蒸气通过低压蒸汽阀的调节，维持物料反应罐内的水蒸气压力稳定，并排入相变式换热器的低压侧；同等质量流量的冷水经升压后泵入相变式换热器的高压侧，实现同等质量水的换热；高温水蒸气经过冷却、凝结最终排入储水箱；高压水经加热，蒸发形成过热蒸汽进入蓄热罐与内部的饱和水混合，加热并提高蓄热罐内的水位、温度和压力，直至反应完成，反应产生的全部质量的水，以高压饱和水与蒸汽的形式存储于蓄热罐内；
15、释热模式：低压蒸汽阀关闭，换热管束内的低温工质吸收化学储热反应物料的热量，化学储热反应物料的温度下降，反应平衡向水合反应偏离，金属氧化物与高温水蒸气反应生成金属氢氧化物并放热，水蒸汽的消耗导致压力下降，通过调节高压蒸汽阀，使蓄热罐供应蒸汽，蓄热罐随着压力的下降，饱和水蒸发为蒸汽维持蓄热罐的水位、温度和压力缓慢下降，持续提供足够质量的反应所需蒸汽，直至释热反应完成；
16、稳定工质温度运行模式：通过串联或并联直接接入外部热力系统的主工质管道，外部工质可全部或部分流经换热管束，调整物料反应罐内的水蒸气压力，使可逆化学反应的平衡温度与外部工质所需的温度一致；若工质温度异常降低，引起化学储热反应物料温度降低，则化学反应自动向水合释热方向进行以维持平衡，同时加热工质；若工质温度异常升高，引起化学储热反应物料温度升高，则化学反应自动向脱水吸热方向进行以维持平衡，同时冷却工质；
17、可调平衡运行模式：在储热时，通过低压蒸汽阀的调节，降低物料反应罐内的水蒸气压力，降低反应平衡温度，使化学储热反应物料在更低温度下仍然发生脱水反应储热；在释热时，通过高压蒸汽阀的调节，提高物料反应罐内的水蒸气压力，提高反应平衡温度，使化学储热反应物料在更高温度下仍然发生水合反应释热；此模式下对同一温度外部工质进行强制储热和释热。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
19、本专利技术公开的一种可调平衡型化学储热系统，利用热态储存化学储热反应物料，实现储热和释热作用。通过设置高于反应器压力的蒸汽蓄热器，才能在释能时提供足够压力的反应蒸汽，稳定和调节反应中水蒸气的压力，改变可逆化学反应的反应平衡温度，并且将反应所需的水及其热量，存储于蓄热罐内，实现了高温储热与释热，且具备极高的储热密度和效率。该系统的适用性广，对热量的利用率高，具有灵活的运行方式和适用性，同时具有极高的储释热系统效率。
20、进一步地，物料反应罐外部包覆有保温层，能够减少热量散失，降低系统能耗。
21、进一步地，换热管束的若干换热管均布在物料反应罐内部，能够使换热管束内的工质与物料反应罐内的化学储热反应物料均匀、高效地换热。
22、进一步地，相变式换热器的低压侧入口连接有分流管，分流管上设有分流阀，能够排出多余的高温蒸汽，实时平衡系统内的压力和温度。
23、进一步地，蓄热罐采用滑压运行方式，滑压运行方式下，蓄热罐内的饱和水与饱和水蒸气能够完成水与汽的不断转换，实现蓄热罐释放水蒸汽或存储水蒸气的过程；此外，采用滑压运行方式，使得蓄热罐内的压力得以控制和调节，改变可逆化学反应的温度-压力平衡点，进而实现人为控制化学反应的方向，从而实现稳定工质温度运行模式和可调平衡运行模式。
24、本专利技术公开的上述可调平衡型化学储热系统的工作方法，自动化程度高、热能利用率高、运行调整灵活、储释热效率高，具有良好的应用前景。
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1.一种可调平衡型化学储热系统，其特征在于，包括物料反应罐(1)、蓄热罐(4)、相变式换热器(5)和储水箱(7)；
2.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，化学储热反应物料(2)为Ca(OH)2/CaO体系或Mg(OH)2/MgO体系。
3.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，物料反应罐(1)外部包覆有保温层。
4.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，换热管束(3)的若干换热管均布在物料反应罐(1)内部。
5.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，相变式换热器(5)的低压侧入口连接有分流管，所述分流管上设有分流阀(10)。
6.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，蓄热罐(4)采用滑压运行方式。
7.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，相变式换热器(5)的低压侧出口与储水箱(7)的入口之间的管路上设有回水阀(11)。
8.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，蓄热罐
9.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，储水箱(7)的出口处的管路上设有水泵(6)。
10.权利要求1～9所述的可调平衡型化学储热系统的工作方法，其特征在于，包括以下运行模式：
...【技术特征摘要】
1.一种可调平衡型化学储热系统，其特征在于，包括物料反应罐(1)、蓄热罐(4)、相变式换热器(5)和储水箱(7)；
2.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，化学储热反应物料(2)为ca(oh)2/cao体系或mg(oh)2/mgo体系。
3.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，物料反应罐(1)外部包覆有保温层。
4.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，换热管束(3)的若干换热管均布在物料反应罐(1)内部。
5.根据权利要求1所述的可调平衡型化学储热系统，其特征在于，相变式换热器(5)的低压侧入口连接有分流管，所述分流管...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾正萌，杨玉，蒋世希，赵亮，吴家荣，乔永强，张旭伟，聂鹏，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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