一种太阳能存储系统

文档序号:419443 发布日期:2021-12-21 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 一种太阳能存储系统 (Solar energy storage system ) 是由 肖松 刘艳娜 于 2021-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种太阳能存储系统,包括定日镜、聚光太阳能接收器、换热器和储存罐;换热器包括换热外管、换热内管,换热外管固接在聚光太阳能接收器底端,储存罐固接在换热外管底端,聚光太阳接收器和储存罐通过换热外管连通;换热内管固接在换热外管内,换热内管的外径小于换热外管的内径,换热内管一端伸入聚光太阳能接收器内,换热内管另一端伸入储存罐内;储存罐内填充有碳酸钙颗粒;储存罐底端连通有二氧化碳供应机构和鼓风机构,储存罐顶部连通有能耗机构。本发明过程简单易懂且易于实现,储存了太阳能的氧化钙还能应用到其他反应或生产过程中,在提高了太阳能的使用效率的同时,还扩大了太阳能的使用范围。(The invention discloses a solar energy storage system, which comprises a heliostat, a concentrating solar energy receiver, a heat exchanger and a storage tank, wherein the heliostat is arranged on the concentrating solar energy receiver; the heat exchanger comprises a heat exchange outer pipe and a heat exchange inner pipe, the heat exchange outer pipe is fixedly connected to the bottom end of the concentrating solar receiver, the storage tank is fixedly connected to the bottom end of the heat exchange outer pipe, and the concentrating solar receiver is communicated with the storage tank through the heat exchange outer pipe; the heat exchange inner pipe is fixedly connected in the heat exchange outer pipe, the outer diameter of the heat exchange inner pipe is smaller than the inner diameter of the heat exchange outer pipe, one end of the heat exchange inner pipe extends into the concentrating solar receiver, and the other end of the heat exchange inner pipe extends into the storage tank; calcium carbonate particles are filled in the storage tank; the bottom end of the storage tank is communicated with a carbon dioxide supply mechanism and an air blowing mechanism, and the top of the storage tank is communicated with an energy consumption mechanism. The method has the advantages of simple and easily understood process and easy realization, and the calcium oxide storing the solar energy can be applied to other reactions or production processes, thereby improving the use efficiency of the solar energy and simultaneously expanding the use range of the solar energy.)

一种太阳能存储系统

技术领域

本发明涉及能源转化技术领域,特别是涉及一种太阳能存储系统。

背景技术

太阳能作为一种清洁的可再生能源,得到了人们的广泛关注。尽管太阳能无污染且取之不尽用之不竭,是传统能源的优秀替代品,但该能源也存在分散性较强、稳定性不高及应用效率较低等缺点,因此该能源的应用一直是人们重点研究的关键问题。

为了提高太阳能的利用率,人们尝试大面积铺设太阳能接收装置直接接收太阳能中的热量,如大面积太阳能板,或通过反射器将太阳能集中起来产生更高温度的热量,以便用于其他高温过程中。但是由于夜晚没有太阳能,且太阳能的接收也会在阴雨天气受阻,因此太阳能的使用会受到较大限制,尤其是对于长时间的工业生产过程来说,太阳能最大的缺点在于不能持续的提供稳定的能量。尽管将太阳能直接转化为电能再储存在电池中的方法比较常见,但该方法在储能过程中需要光伏发电的整套设备,成本较高,且废旧储能电池中含有大量有害物质,后续处理容易污染环境。

因此,亟需设计一种太阳能存储系统,用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能存储系统,以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种太阳能存储系统,包括定日镜、聚光太阳能接收器、换热器和储存罐;

所述换热器包括换热外管、换热内管,所述换热外管固接在所述聚光太阳能接收器底端,所述储存罐固接在所述换热外管底端,所述聚光太阳接收器和所述储存罐通过所述换热外管连通;所述换热内管固接在所述换热外管内,所述换热内管的外径小于所述换热外管的内径,所述换热内管一端伸入所述聚光太阳能接收器内,所述换热内管另一端伸入所述储存罐内;所述储存罐内填充有碳酸钙颗粒;

所述储存罐底端连通有二氧化碳供应机构和鼓风机构,所述储存罐顶部连通有能耗机构。

优选的,所述鼓风机构包括空压机,所述储存罐底端连通有进气口,所述空压机与所述进气口连通。

优选的,所述二氧化碳供应机构包括二氧化碳存储罐和与所述二氧化碳存储罐连通的二氧化碳供应机;所述储存罐底端连通有二氧化碳进口,所述二氧化碳存储罐与所述二氧化碳进口连通。

优选的,所述聚光太阳能接收器顶部连通有二氧化碳出口,所述二氧化碳出口与所述二氧化碳存储罐连通。

优选的,所述能耗机构包括功耗机,所述储存罐顶部连通有出气口,所述出气口与所述功耗机连通。

优选的,所述功耗机还连通有用于吸附二氧化碳的吸附机构,所述吸附机构包括吸附罐,所述吸附罐顶端连通有进管和出管,所述吸附罐内填充有氢氧化钙溶液;所述进管一端与所述功耗机连通,所述进管另一端位于所述氢氧化钙溶液液面以下;所述出管位于所述氢氧化钙溶液液面以上。

优选的,所述定日镜安装在无遮蔽物的开阔地带。

本发明公开了以下技术效果:

1、本发明通过聚光太阳能接收器吸收定日镜反射太阳能的热量,碳酸钙受热分解吸收能量并形成碳酸钙储存起来,方便在天黑或者阴天无阳光的条件下释放能量,为能耗机构提供能量,解决了太阳能分散性较强、稳定性不高的问题。

2、本发明使用氧化钙来储存太阳能,成本较低易于储存及运输,整套设备不仅可充当储能设备,也可作为氧化钙的大型制备机器,使用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种太阳能储能系统的示意图;

图2为本发明实施例二中聚光太阳能接收器的轴侧图;

图3为本发明实施例二中聚光太阳能接收器的剖视图;

图4为图3中A的放大图;

图5为本发明实施例三中换热内管的结构示意图;

其中,1为定日镜、2为聚光太阳能接收器、3为二氧化碳出口、4为换热内管、5为换热外管、6为出气口、7为储存罐、8为进气口、9为二氧化碳进口、10为二氧化碳存储罐、11为电磁阀、12为二氧化碳供应机、13为功耗机、14为空压机、15为进管、16为吸附罐、17为出管、18为单向阀、19为流速计、21为固定板、22为吸热板、23为第一导热柱、24为传导块、25为反应室、26为第二导热柱、27为散热块、28为翅片、29为环形通道、31为热气槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一:

本发明提供一种太阳能存储系统,包括定日镜1、聚光太阳能接收器2、换热器和储存罐7;

换热器包括换热外管5、换热内管4,换热外管5固接在聚光太阳能接收器2底端,储存罐7固接在换热外管5底端,聚光太阳接收器2和储存罐7通过换热外管5连通;换热内管4固接在换热外管5内,换热内管4的外径小于换热外管5的内径,换热内管4一端伸入聚光太阳能接收器2内,换热内管4另一端伸入储存罐7内;储存罐7内填充有碳酸钙颗粒;

储存罐7底端连通有二氧化碳供应机构和鼓风机构,储存罐7顶部连通有能耗机构。定日镜1将太阳光反射至聚光太阳能接收器2上,聚光太阳能接收器2吸收太阳光的热量,使聚光太阳能接收器2具有较高的温度,能够满足碳酸钙受热分解的温度,碳酸钙经过受热分解形成的氧化钙吸收了太阳的能量并储存至储存罐7中,当需要释放能量时,向储存罐7内通入二氧化碳,二氧化碳与氧化钙反应形成碳酸钙,将吸收的太阳的能量释放,同时受热分解形成的氧化钙还能应用于其他反应或生产过程中,扩大了太阳能的适用范围。

进一步的,鼓风机构包括空压机14,储存罐7底端连通有进气口8,空压机14与进气口8连通。通过空压机14产生的高压气体将储存罐7内的碳酸钙颗粒鼓吹起来,通过换热内管4将碳酸钙颗粒吹进聚光太阳能接收器2,并在聚光太阳能接收器2受热分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙在重力的作用下沿换热内管4和换热外管5之间的间隙落回至储存罐7内,循环往复直至碳酸钙全部转化为氧化钙为止,此过程为吸收能量过程。同时分解形成的氧化钙还具有较高的温度,在落回储存罐7的过程中还能为上升的碳酸钙预热,使碳酸钙进入聚光太阳能接收器2能够更快的分解。

进一步的,二氧化碳供应机构包括二氧化碳存储罐10和与二氧化碳存储罐10连通的二氧化碳供应机12;储存罐7底端连通有二氧化碳进口9,二氧化碳存储罐10与二氧化碳进口9连通。当需要释放氧化钙内存储的能量为功耗机13提供能量时,通过二氧化碳存储罐10将二氧化碳供应机12产生的二氧化碳经过二氧化碳进口9送至储存罐7内,二氧化碳与氧化钙反应形成碳酸钙释放能量,通过二氧化碳进口9进入的二氧化碳能够搅动氧化钙,使氧化钙能够充分反应形成碳酸钙,释放出的能量沿出气口送至功耗机13,为功耗机13提供能量,此过程为释放能量的过程,此过程中空压机14关闭,也就是说吸收能量的过程和释放能量的过程不能同时进行。

进一步的,为了能够将碳酸钙受热分解产生的二氧化碳再次利用,减少碳排放,聚光太阳能接收器2顶部连通有二氧化碳出口3,二氧化碳出口3与二氧化碳存储罐10连通。

进一步的,能耗机构包括功耗机13,储存罐7顶部连通有出气口6,出气口6与功耗机13连通。多余的二氧化碳将氧化钙形成碳酸钙产生的能量输送至功耗机13中,为功耗机13提供能量。

进一步的,功耗机13还连通有用于吸附二氧化碳的吸附机构,吸附机构包括吸附罐16,吸附罐16顶端连通有进管15和出管17,吸附罐16内填充有氢氧化钙溶液;进管15一端与功耗机13连通,进管15另一端位于氢氧化钙溶液液面以下;出管17位于氢氧化钙溶液液面以上。通过氢氧化钙溶液吸收二氧化碳形成碳酸钙沉淀,将碳酸钙沉淀干燥处理后补充至储存罐7中,还能应用与太阳能的储存和释放,避免的过多的碳排放,对环境更加友好。

进一步的,二氧化碳存储罐10与二氧化碳供应机12、功耗机13与出气口6、二氧化碳存储罐10与二氧化碳进口9、空压机14与进气口8均通过电磁阀11连通,二氧化碳存储罐10与二氧化碳出口3通过单向阀18连通。

进一步的,单向阀18与二氧化碳出口3之间设置流速计19,当流速计19为零时即表明碳酸钙全部反应,即可停止空压机14的运行。

进一步的,功耗机13为能直接消耗热能的耗能设备。

进一步的,为了使定日镜1更好的将太阳光反射至聚光太阳能接收器2,供聚光太阳能接收器2吸收,定日镜1安装在无遮蔽物的开阔地带。

具体实施方式,如图1所示,将本发明应用于某氯化铁生产企业中,将定日镜1设置在无遮蔽物的开阔地带,在阳光充足的白天将太阳能集中到聚光太阳能接收器2内,使其中的温度达到880摄氏度以上。储存罐7内填充有碳酸钙颗粒,通过进气口8将碳酸钙经换热内管4输送至装置顶部的聚光太阳能接收器2内,并在其中发生分解为氧化钙和二氧化碳,其中二氧化碳由二氧化碳出口3排放至二氧化碳存储罐10,氧化钙颗粒则进入换热外管5与换热内管4之间的空隙中,并在重力作用下落回到储存罐7中,此过程为吸热。碳酸钙在换热内管4中向上运输,氧化钙在换热内管4与换热外管5之间的间隙中向下运输,氧化钙可通过换热内管4壁为碳酸钙预加热,换热内管4与换热外管5形成一个逆流双管换热器。在储存罐7中,可使用储存了太阳能的氧化钙来制备碳酸钙,从而放出热量以供给其他耗能过程,出气口6的气体温度可达650摄氏度。在这一过程中,二氧化碳从二氧化碳进口9中通入,以提高储存罐7中固体颗粒的流动性,在为反应提供充足二氧化碳的同时保证反应充分进行,过程中出气口6用于排出反应过程中多余的气体,并将能量输送至功耗机13。白天进行将太阳能储存到氧化钙中,储能效率可高达90%,夜晚释放能量,来为工厂的其他耗能过程提供能量,本发明所提供的储存系统释放能量的效率可达80%,足够为氯化铁生产过程提供能量。

实施例二:

如图2-4所示,实施例二与实施例一区别在于,聚光太阳能接收器2包括固定板21,固定板21底端固接有若干第一导热柱23,若干第一导热柱23呈周向等距分布,且相邻两第一导热柱23之间设置有吸热板22,吸热板22与第一导热柱23固接,吸热板22上涂覆有吸热涂层;

第一导热柱23底部传导块24,传导块24内开设有环形腔,第一导热柱23底端伸入环形腔并固接有第二导热柱26,第二导热柱26上固定套设有若干翅片28,若干翅片28沿竖向等距分布,第二导热柱26底端固接有散热块27,传导块24底端中部开设有热气槽31;

传导块24底端固接有反应室25,反应室25底部为锥形,反应室25顶端内壁为弧形结构,反应室25顶端内开设有若干环形通道29,若干环形通道29内均填充有导热性良好的液体;换热外管5固接在反应室25底端,且换热外管5与反应室25连通,换热内管4的一端伸入反应室25内,二氧化碳出口3开设在反应室25顶部。反应室25顶部内壁为弧形结构,有利于碳酸钙分解后的氧化钙颗粒分散至反应室25边部沿换热内管4和换热外管5之间的间隙落回至储存罐7内,反应室25底部为锥形,使反应室25越靠近下端直径越小,使颗粒物落回至储存罐7内的速度减慢,进而是碳酸钙颗粒能够在反应室25内停留较长时间,使其充分受热分解。

具体实施方式:定日镜1反射的太阳光照射在吸热板22上,吸热板22将太阳光的热能吸收,吸热板22吸收的热能传递至第一导热柱23,第一导热柱23再将热能传递给第二导热柱26,第二导热柱26上固定套设的翅片28能够加快第二导热柱26吸收第一导热柱23上的热能,散热块27将第二导热柱26上的热能散掉,同时翅片28的存在还加快了散热,热量传递至热气槽31中,环形管道29内的导热性良好的液体再将热量传动至反应室25内,使反应室25的温度能够满足碳酸钙分解的温度;其他过程与实施例一一致,在此不在进行过多叙述。

实施例三:

如图5所示,实施例三与实施例一的区别在于,换热内管4的两端为喇叭状,换热内管4的底端位于进气口8的正上方。

散热内管4底端为喇叭状,能够更好的使高压气体将储存罐7内的碳酸钙颗粒吹进换热内管4;换热内管4顶端为喇叭状能够使吹出换热内管4的碳酸钙颗粒更好的分散在聚光太阳能接收器2内,从而使碳酸钙颗粒更好的受热分解,提高反应效率。

具体实施方式:实施例三与实施例一的具体实施方式相同,在此不在进行过多叙述。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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