本发明专利技术涉及一种自升温型热化学储热装置及应用，包括经循环管道连接的低品位热能收集器、主储液器、辅助储液器、主反应器及冷却塔，主反应器内设有主反应器换热管束，主储液器内设置主储液器换热盘管，辅助储液器内设置辅助储液器加热盘管，辅助储液器内设有辅助反应器，该辅助反应器经管道与主反应器连接。与现有技术相比，本发明专利技术不仅可以实现低品位热能的高效热储存，而且可以实现储存热量温度品位的有效提升。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热能储存
的装置，尤其是涉及一种自升温型热化学储热装置及应用。
技术介绍
为了应对能源危机，人们对余热及可再生能源利用的研究不断深入。由于能源利用效率较低，使得我国低品位热能资源(如工业余热/废热和可再生能源)非常丰富，如果得到合理利用，这些低品位热能将变为“有用资源”，否则就会成为无用的废热。高效回收利用这些广泛的低品位热能是解决我国能源问题的一个重要途径，对缓解我国能源压力及促进社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。然而在我国每年有大量的低品位热能得不到有效回收利用而被直接排放，造成极大的能源浪费。究其原因，很大程度上是因为缺乏低品位余热及废热高效利用的科学技术及热量的合理配置。一方面，人类对能源的需求日益增加；而另一方面，大多数能源，如太阳能、地热能和工业余热废热等，都存在间断性和不稳定性的特点，在许多情况下人们 还不能合理地利用这些能源。例如:在工业生产过程中所产生的热量没有得到利用而浪费掉；而在急需供应热时又不能及时提供；有时供应的热量有很大一部分作为余热被损失掉等等。储热技术可用于解决废热和余热的回收利用，以及热能供给与需求失配的矛盾。利用热能存储技术对不连续、不稳定的热量进行充分利用，已成为一项提高能源利用效率的重要环境友好技术，目前，储热技术在很多领域都有应用。热能储存包括显热、相变和化学储热。显热储存是利用储热介质热容量而将热能储存的方法，通过温度升高和降低实现热量的储存和释放，其储热密度由储热介质的温差焓予以确定。相变储热是利用材料在相变时吸热或放热来储热或释热的，其储热密度由相变储热介质的相变焓决定。由于温差焓和相变焓通常比热化学储热中的化学反应焓小得多，所以热化学储热密度比显热和相变储热都大。而且显热和相变储热在常温下随着时间的推移会逐渐散失，无法做到长期储存。热化学储热技术具有储热密度大、稳定性高且储热介质易于长期储存，因而是热能储存中十分具有潜力的一种方式。化学吸附储热作为一种新型的化学储热技术，利用吸附工质来在吸附/解吸循环过程中伴随发生的热效应进行热量的储存和转化。化学吸附储热材料的储热密度可高达800 1000kJ/kg，具有储热密度高、储热过程无热量损失等优点。而且，可供选择的吸附剂/吸附质工质对相当多，可以工作在不同的温度范围内。由于其可在相当宽的温度范围内可靠工作，因而其可利用的外界热源及其输出温度的范围亦很宽，因而备受关注。现有的申请号为CN200710049983.8的“一种低品位热能直接利用系统及应用”和申请号为CN200910250616.3的“低品位能量转换系统”的中国专利技术专利，都属于低品位热能的直接利用，另外的也是将低品位热能直接用于采暖和制冷，而没有考虑热量供需的时间差、空间差矛盾及热量温度品位的提升
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自升温型热化学储热装置及应用，该装置和方法拥有储热及自升温热量品位提升的能力，具有储热密度大、运行高效稳定的优点，有助于解决热量供需的时间差、空间差矛盾，从而可以实现低品位热能的大规模高效利用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:—种自升温型热化学储热装置，包括经循环管道连接的低品位热能收集器、主储液器、辅助储液器、主反应器及冷却塔，所述的主反应器内设有主反应器换热管束，所述的主储液器内设置主储液器换热盘管，所述的辅助储液器内设置辅助储液器加热盘管，所述的辅助储液器内设有辅助反应器，该辅助反应器经管道与主反应器连接，在低品位热能储存时，所述的低品位热能收集器利用收集的低品位热能间接对辅助反应器进行加热，先将热量传递给辅助储液器内的制冷剂，通过制冷剂的导热以及对流作用再将热量传递至辅助反应器，辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐吸收热量并在主反应器内主化学吸附反应盐的吸附作用下发生吸热的化学分解反应将制冷剂解吸至主反应器，低品位热能直接对主反应器进行加热，其内的主吸附反应盐吸收低品位热能与制冷剂发生吸热的化学分解反应进行储热，在在热能释放时，利用辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐吸附所放出的热量为辅助储液器内的制冷剂提供所需的蒸发热促使其在高温下蒸发后进入主反应器与其内的主化学吸附反应盐发生放热的合成反应，并利用此吸附热对外供热。所述的低品位热能收集器、主反应器换热管束、辅助储液器加热盘管及管道连接构成低品位热能热储存阶段低品位热能收集器传热流体的流动环路，所述的管道上设置有加热切换阀、加热循环泵、控制调节阀。所述的主储液器换热盘管及冷却塔经管道连接构成冷却塔传热流体的流动环路，所述的管道上设置有控制调·节阀、循环泵。所述的主反应器、主反应器换热管束经管道连接构成为热用户端进行供热的传热流体的流动环路，所述的管道上设置有控制调节阀、供热控制阀。连接主反应器与主储液器之间的控制调节阀为双向阀，低品位热能储存阶段，在辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐的再生过程中，从辅助反应器解吸出的制冷剂蒸汽经由双向调节阀进入主反应器；而在主反应器内的主化学吸附反应盐的再生过程中，主反应器中的主化学吸附反应盐在外界低品位热能的加热作用下发生分解反应，解吸出的制冷剂蒸汽流经双向调节阀进入主储液器中。该装置使用时包括低品位热能储存阶段及热能释放阶段，低品位热能储存阶段，采用低品位热能收集器获取低品位热能并利用获得的低品位热能间接为辅助反应器内填充的辅助化学吸附反应盐提供解吸热，辅助化学吸附反应盐在低品位热能的加热以及主吸附反应盐吸附的双重作用下与制冷剂发生化学分解反应，解吸出的气态制冷剂流入主反应器中被吸附。然后利用获得的低品位热能直接为主反应器内填充的主化学吸附反应盐提供解吸热，主化学吸附反应盐在低品位热能的加热作用下与制冷剂发生化学分解反应，此时系统的工作压力为环境温度下的冷凝压力。解吸出的制冷剂蒸汽流经控制调节阀进入主储液器内发生凝结，释放的冷凝热通过主储液器换热盘管内的传热流体经循环泵输送到冷却塔排入环境介质(水、空气)，从而实现低品位热能向化学吸附势能的转化储存。热能释放的供热阶段，主制冷剂储液器内的制冷剂在辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐的吸附作用下发生蒸发相变吸收热量，消耗的低温蒸发潜热通过冷却塔由外界环境介质(水、空气)提供，被蒸发的制冷剂蒸汽流经控制调节阀进入辅助反应器内与其内的辅助化学吸附反应盐发生化学合成反应释放出大量的吸附热。辅助储液器内的制冷剂在该吸附热的作用下温度升高发生蒸发相变，吸收热量后的高温气态制冷剂流经控制调节阀进入主反应器内与其内的主化学吸附反应盐发生化学合成反应释放出大量的吸附热，利用此吸附热实现对外界热用户的供热。特别地，此时主反应器和辅助储液器的工作压力不再是环境温度下的低温蒸发压力，而是辅助反应器释放的吸附热温度品位下对应的高温蒸发压力，由于供热阶段的高温蒸发压力高于储热阶段的冷凝压力，根据化学吸附反应的单变量特性，释热阶段主反应器释放的吸附热温度品位将高于储热阶段输入的低品位热能的温度品位，因此不仅可以实现低品位热能的热储存，而且有助于提升热能品位。本专利技术的工作流程由两个阶段组成:第一个阶段，低品位热能储存阶段，此阶段包括两步解吸再生过程。(I)辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐的再生过程制冷剂从辅助反应器流向主反应器，此步骤中辅助化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自升温型热化学储热装置，包括经循环管道连接的低品位热能收集器、主储液器、辅助储液器、主反应器及冷却塔，所述的主反应器内设有主反应器换热管束，所述的主储液器内设置主储液器换热盘管，所述的辅助储液器内设置辅助储液器加热盘管，其特征在于，所述的辅助储液器内设有辅助反应器，该辅助反应器经管道与主反应器连接，在低品位热能储存时，所述的低品位热能收集器利用收集的低品位热能间接对辅助反应器进行加热，先将热量传递给辅助储液器内的制冷剂，通过制冷剂的导热以及对流作用再将热量传递至辅助反应器，辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐吸收热量并在主反应器内主化学吸附反应盐的吸附作用下发生吸热的化学分解反应将制冷剂解吸至主反应器，低品位热能直接对主反应器进行加热，其内的主吸附反应盐吸收低品位热能与制冷剂发生吸热的化学分解反应进行储热，在在热能释放时，利用辅助反应器内的辅助化学吸附反应盐吸附所放出的热量为辅助储液器内的制冷剂提供所需的蒸发热促使其在高温下蒸发后进入主反应器与其内的主化学吸附反应盐发生放热的合成反应，并利用此吸附热对外供热。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫霆，李廷贤，王如竹，李卉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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