[发明专利]一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放系统

权利要求书

1.一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放系统，其特征在于包括传热流体供应子系统、反应子系统、热交换子系统、冷凝子系统、水蒸汽发生子系统、水供给系统和朗肯蒸汽发电机组(2)；

所述的传热流体供应子系统包括：冷储罐(S1)、第一循环泵(B1)、太阳能集热器(1)、热储罐(S2)；连接关系满足：传热流体从冷储罐(S1)由第一循环泵(B1)输送到太阳能集热器(1)，产生的高温传热流体输送到热储罐(S2)进行暂存，然后进入反应子系统；

所述的反应子系统为集储热和释热反应为一体的储/释热反应器(10)，内部设有金属氢氧化物，是发生热化学储热和释放热量的主体；

所述的热交换子系统包括顺次连接的预热器(E1)、蒸发器(E2)、换热器(E3)；其作用是在储热和释热过程中，从反应子系统流出的传热流体均可通过预热器(E1)和蒸发器(E2)对水储罐(S3)中输出的液态水进行先预热再蒸发，产生水蒸汽；然后，产生的水蒸汽可由换热器(E3)再加热产生高温水蒸汽；

所述的冷凝子系统包括顺次连接的真空泵(B3)、冷凝器(E4)；其作用是把反应子系统内金属氢氧化物发生分解反应产生的水蒸汽经真空泵(B3)排出，经冷凝器(E4)冷凝至常温的水，并将冷凝水导入到蒸汽发生器(13)；

所述的水蒸汽发生子系统包括相互连接的蒸汽发生器(13)、蒸汽输送泵(B4)，蒸汽发生器(13)设有电阻丝加热器(14)；水蒸汽发生子为反应子系统提供水蒸汽，使反应子系统内的金属氧化物发生水合放热反应，提供热量；

所述的水供给系统包括水储罐(S3)和分别与水储罐(S3)连接的第二循环泵(B5)、第三循环泵(B6)；其作用是为热交换子系统和反应子系统提供热交换所需的水源，产生的高温高压水蒸汽供给朗肯蒸汽发电机组(2)发电使用；所述太阳能集热器(1)由抛物槽面或碟式抛物面、吸热管、保温层组成，太阳光通过太阳能集热器(1)抛物面的反射将焦点聚集在吸热管上，吸热管内部的传热流体吸收焦点处的高温热量，得到高温传热流体；吸热管进口与冷储罐(S1)之间用第一循环泵(B1)相连，出口接热储罐(S2)；储/释热反应器(10)的蒸汽出口(5)连接真空泵(B3)，真空泵(B3)与冷凝器(E4)相连产生的冷凝水输送到蒸汽发生器(13)进行水的循环使用；蒸汽发生器(13)用以产生水蒸汽；蒸汽发生器(13)的供热源为电阻丝加热或外部供热。

2.根据权利要求1所述的一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放系统，其特征在于，所述储/释热反应器(10)的内部是用不锈钢网包裹着的Ca(OH)₂/CaO或Mg(OH)₂/MgO颗粒床层(8)，颗粒床层(8)中设有换热管；储/释热反应器(10)外部设有绝热层(7)。

3.根据权利要求1所述的一种基于热化学法的太阳能高温储存及释放系统，其特征在于，储/释热反应器(10)内部的Ca(OH)₂/CaO或Mg(OH)₂/MgO颗粒床层(8)为圆柱型，颗粒床层(8)轴向中心填充有蜂窝状不锈钢网(9)，作为水蒸汽的进出通道；填充蜂窝状不锈钢网(9)的部分为圆柱型，半径为圆柱型颗粒床层(8)底面圆半径的1/10；换热管由两部分组成，一部分为传热流体换热管(H)，另一部分为输水换热管(W)；传热流体换热管(H)以螺旋盘管的形式布置在颗粒床层(8)中，螺旋半径为圆柱型颗粒床层(8)底面圆半径的2/3；输水换热管(W)以螺旋盘管的形式布置在颗粒床层(8)中，螺旋半径为圆柱型颗粒床层(8)底面圆半径的1/3；传热流体换热管(H)形成的螺旋盘管和输水换热管(W)形成螺旋盘管的底面圆心均与圆柱型颗粒床层(8)底面圆圆心重合，螺旋高度与圆柱型颗粒床层(8)高度一致，螺距均为对应的换热管直径的2倍。