CN113653548A - 一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供*** - Google Patents

一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供*** Download PDF

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Abstract

一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，属于储能技术领域；本发明所述***包括三个子***，分别是机朗肯循环子***、二氧化碳循环子***、化学提质蓄热子***；本发明所述***可实现低品位热能的存储并提质，并利用提质后的中高品位热能结合二氧化碳循环及有机朗肯循环生产电能，实现热电联供，***具有储热密度高、热损失小、经济效益好等特点。

Description

一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***
技术领域
本发明涉及一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，属于储能技术领域。
背景技术
我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70％，主要工业产品单位能耗比国际先进水平高出30％左右。除了生产工业相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分利用是造成能耗高的重要原因，我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％，至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接抛弃。因此从另一个角度看，我国工业余热资源丰富，广泛存在于工业各行业生产过程中，余热资源约占其燃料消耗总能的17％-67％，其中可回收率达60％，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大。如果能设计合适的储热方案，将这一部分废热、余热的热量加以储存，并选择合适的方式对储存的热量加以利用，进行供热供电，不仅可以提高能源的利用率，还能带来巨大的经济和环境效益。因此，选择合适的储热方式和选择合理利用低温热能的方法至关重要。
对于储热方式来说，目前在储热领域，储热方式有显热储热、潜热储热和化学储热。显热储热和潜热储热应用较为广泛，但是显热储热放热不恒温、储热密度小以及储热装置庞大等缺点限制了其进一步应用；潜热储热即相变储热，受到材料相变温度的影响较大而且技术难度大；且显热储热和潜热储热由于受到换热温差以及换热器面积的限制，在储热过程中必然伴随着热能品位的降低，而且热能长期储存时损失较大，导致储热效率下降。化学储热是利用一对正逆吸/放热的化学反应，将热能以化学能的形式储存起来，储能密度明显大于显热储热和潜热储热，而且可用催化剂或者反应物对反应过程进行控制，可实现热量长期储存而几乎没有损失，但化学储热仍然存在换热过程，仍会造成热能品位的降低，无法实现废热，余热的高效利用。对于储热***中存储的热能来说，依据其能量品位的高低，其利用方式亦会有差别，高品位热能可进行余热发电。
有效的余热发电技术有二氧化碳循环，有机朗肯循环，卡琳娜循环等；在不同温度范围内，有机朗肯循环***采用不同的低沸点有机工质代替水，吸收热能进行发电，循环热效率较高，但对外输出的净功较少，
Figure BSA0000248517500000011
效率较低；二氧化碳循环将二氧化碳作为动力循环的工质，二氧化碳循环可以输出较大的净功，但回本周期和投资费用较大，循环热效率较低；单一的利用有机朗肯循环和二氧化碳循环进行发电，都有一定的缺陷。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出了一种基于化学提质蓄热的多循环耦合联供***。本发明所述***包括三个子***，分别是机朗肯循环子***、二氧化碳循环子***、化学提质蓄热子***。本发明所述***可实现低品位热能的存储并提质，并利用提质后的中高品位热能结合二氧化碳循环及有机朗肯循环生产电能，实现热电联供。
本发明的技术方案如下：
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于：***由有机朗肯循环子***、二氧化碳循环子***、化学提质蓄热子***构成。化学提质蓄热子***完成外部低品位热能的提质及存储功能，并且化学提质蓄热子***通过管道分别与有机朗肯循环子***和二氧化碳循环子***串联连接，有机朗肯循环子***与二氧化碳循环子***分级利用化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能发电。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于：所述化学提质蓄热子***包括中低温余热存储单元，化学热泵提质单元和中高温蓄热单元三部分；其中，所述中低温余热存储单元包括中低温余热化学存储装置、中低温储热装置、中低温生成物储罐、吸热反应装置和压气机，所述中低温余热化学存储装置内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)；所述化学热泵提质单元包括吸热反应装置、精馏塔、分离装置、回热器和中高温热能化学存储装置，所述吸热反应装置内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可在低温环境中发生正向吸热反应(在高温环境中发生逆向反应，该逆向反应为放热反应)；所述中高温蓄热单元包括中高温热能化学存储装置、中高温储热装置、中高温生成物储罐、阀门和压气机，所述中高温热能化学存储装置内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)。
所述有机朗肯循环子***包括有机工质储罐、机工质泵、有机工质蒸发器、有机工质透平、发电机、有机工质冷凝器。
所述二氧化碳循环子***包括二氧化碳储罐、二氧化碳泵、二氧化碳蒸发器、二氧化碳透平、发电机、二氧化碳冷凝器。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其设备连接特征如下：
所述化学提质蓄热子***中，中低温余热存储单元的中低温余热化学存储装置的内部换热器出口通过管道与中低温储热装置的热源入口连接；所述中低温余热化学存储装置的反应产物出口通过管道经吸热反应装置的内部换热器、中低温储热装置及压气机与中低温生成物储罐的入口连接；所述中低温生成物储罐的出口通过管道、阀门经中低温储热装置与中低温余热化学存储装置的反应产物入口连接。
所述化学提质蓄热子***中，化学热泵提质单元的吸热反应装置的反应原料-反应产物出口通过管道经精馏塔的反应原料-反应产物通道与分离装置的反应原料-反应产物入口连接；所述分离装置的反应产物出口通过管道经回热器的反应产物通道与中高温热能化学存储装置的内部反应器管道入口连接；所述中高温热能化学存储装置的内部反应器管道出口通过管道经回热器的反应原料通道与吸热反应装置的反应原料入口连接；所述分离装置的反应原料出口通过管道与精馏塔的反应原料入口连接；所述精馏塔的反应原料出口通过管道与吸热反应装置的反应原料入口连接。
所述化学提质蓄热子***中，中高温蓄热单元的中高温热能化学存储装置的反应产物出口通过管道经中高温储热装置的反应产物通道、压气机、阀门与中高温生成物储罐的入口连接；所述中高温生成物储罐的出口通过管道经中高温储热装置的反应产物通道与中高温热能化学存储装置的反应产物入口连接。
所述有机朗肯循环子***中，所述有机工质储罐通过管道与有机工质泵连接；所述有机工质泵通过管道与有机工质蒸发器连接；所述有机工质蒸发器通过管道与有机工质透平连接；所述有机工质透平通过管道与有机工质冷凝器连接；所述有机工质冷凝器通过管道与有机工质储罐连接；所述有机工质透平的旋转轴与发电机的输入轴连接。
所述二氧化碳循环子***中，所述二氧化碳储罐通过管道与二氧化碳泵连接；所述二氧化碳泵通过管道与二氧化碳蒸发器连接；所述二氧化碳蒸发器通过管道与二氧化碳透平连接；所述二氧化碳透平通过管道与二氧化碳冷凝器连接；所述二氧化碳冷凝器通过管道与二氧化碳储罐连接；所述二氧化碳透平的旋转轴与发电机的输入轴连接。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于***按如下步骤进行：
首先，具有一定温度的载余热介质进入化学提质蓄热子***的中低温余热化学存储装置的内部换热器和中低温储热装置进行换热，温度降低后，排至外界环境。
随后，所述化学提质蓄热子***开始工作，工作过程分为储能释能两个阶段。在储能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温余热化学存储装置内部存储的反应原料通过内部换热器吸收来自载余热介质的热量，反应原料吸热升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物中包含有固态、气态或液态的生成物；随后根据生成物相态及密度的不同，将生成物分离，密度大的固态生成物留在中低温余热化学存储装置中；具有一定温度且密度小的气态或液态生成物在压气机的作用下进入吸热反应装置的内部换热器进行换热，换热后具有一定温度且密度小的气态或液态生成物温度降低并进入中低温储热装置进一步释放热量，随后经压气机送入中低温生成物储罐进行储存，从而完成中低温余热存储过程。
在储能阶段，所述化学热泵提质单元中，吸热反应装置内部的反应原料通过内部换热器吸收来自具有一定温度且密度小的气态或液态生成物的热量，反应原料吸热升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物与部分未反应的反应原料被输送至精馏塔；在所述精馏塔中，根据反应产物和反应原料沸点的不同，将反应产物与反应原料进行分离，沸点较高的大部分反应原料留在精馏塔中，随后被排回至吸热反应装置，具有一定温度且沸点较低的反应产物和少量反应原料排出精馏塔，进入分离装置；在所述分离装置中，将反应原料和反应产物进行进一步分离，得到高纯度反应产物，被分离出的反应原料送回到精馏塔，高纯度反应产物进入回热器；在所述回热器中，高纯度反应产物吸热升温，随后进入中高温热能化学存储装置的内部反应器管道；在所述中高温热能化学存储装置的内部反应器管道中，高纯度反应产物在合适的温度及压力下发生逆向放热反应，放出的热量被中高温热能化学存储装置的内部反应器管道外部填充的反应原料吸收，同时逆向放热反应生成的具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物被输送至回热器；在所述回热器中，具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物与来自分离装置的高纯度反应产物进行换热，换热完成后，具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物温度降低并被输送至吸热反应装置，从而完成低温余热提质过程。
在储能阶段，所述中高温蓄热单元中，中高温热能化学存储装置的内部反应器管道外部填充的反应原料吸收热量后升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物中包含固态、气态或液态的生产物，随后根据生成物相态及密度的不同，将生成物分离，密度大的固态生成物留在中高温热能化学存储装置中，具有一定温度且密度小的气态或液态的生成物在压气机的吸入作用下排出中高温热能化学存储装置；具有一定温度且密度小的气态或液态的生成物经过中高温储热装置进行换热，热量被储存在中高温储热装置中，换热完成后，具有一定温度且密度小的气态或液态生成物的温度降低，经压气机送入中高温生成物储罐进行储存，从而完成中高温热能储存过程。
在释能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温生成物储罐中的气态或液态的生成物进入中低温储热装置进行换热，被预热至一定温度后进入中低温余热化学存储装置，在合适的温度及压力下与中低温余热化学存储装置中原有的固态生成物发生逆向放热反应，放出的热量通过中低温余热化学存储装置中的内部换热器，加热生活用水；同时，所述中高温蓄热单元中，中高温生成物储罐中的气态或液态的生成物排出，经过中高温储热装置进行换热，被预热至一定温度后，进入中高温热能化学存储装置，在合适的温度及压力下与中高温热能化学存储装置中原有的固态生成物发生逆向放热反应。
用电高峰时，所述二氧化碳循环子***和有机朗肯循环子***开始工作，换热油通过中高温热能化学存储装置的内部换热器吸收化学反应放出的热量，温度升高的换热油依次通过有机工质蒸发器和二氧化碳蒸发器加热有机工质和二氧化碳。有机工质吸收热量变成过热蒸汽，过热蒸汽在有机工质透平中膨胀做功，有机工质透平旋转带动发电机进行发电；二氧化碳吸收热量，变成超临界状态，二氧化碳在二氧化碳透平中膨胀做功，二氧化碳透平旋转带动发电机进行发电。
本发明具有以下优点及突出性技术效果：
1.本发明所述的化学提质蓄热子***基于化学提质蓄热原理，将化学储热与化学提质相结合，子***依次进行低温热能的存储，化学提质以及中高温蓄热，在储热的同时提升了低温余热的品位，***储热密度高、热损失小、储热效率高、经济效益好，扩大了热能的应用范围。
2.本发明所述的有机朗肯循环子***和二氧化碳循环子***，分级利用化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能发电。相比于直接利用废热，余热作为子***的热源，利用中高品位热能作为蒸发热源，提高了工质的蒸发温度，从而提高循环效率，净功量和经济性；相比于单一使用有机朗肯循环或二氧化碳循环，同时耦合这两个循环，既提高了热效率，也提高了发电量，具有良好的经济效益。
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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1 为本发明提供的一种带化学提质蓄热的的多循环耦合联供***。
图中各标号清单为：1-二氧化碳储罐；2-二氧化碳泵；3-二氧化碳蒸发器；4-二氧化碳透平；5-二氧化碳冷凝器；6-有机工质储罐；7-有机工质泵；8-有机工质蒸发器；9-有机工质透平；10-有机工质冷凝器；11-中低温储热装置；12-中低温生成物储罐；13-中低温余热化学存储装置；14-吸热反应装置；15-精馏塔；16-分离装置；17-回热器；18-中高温热能化学存储装置；19-中高温储热装置；20-中高温生成物储罐；21，22-阀门；23-换热油泵；24，25-发电机；I，II，III，IV-内部换热器；A，B-压气机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和具体实施方式作进一步的说明。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于：***包括三个子***，分别是机朗肯循环子***、二氧化碳循环子***、化学提质蓄热子***。化学提质蓄热子***完成外部低品位热能的提质及存储功能，并且化学提质蓄热子***通过管道分别与有机朗肯循环子***和二氧化碳循环子***串联连接，有机朗肯循环子***与二氧化碳循环子***分级利用化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能发电。
所述化学提质蓄热子***包括中低温余热存储单元，化学热泵提质单元和中高温蓄热单元。
其中，所述化学提质蓄热子***的中低温余热存储单元，包括中低温储热装置11、中低温生成物储罐12、中低温余热化学存储装置13、吸热反应装置14、压气机B、阀门22；所述中低温余热化学存储装置13内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)；所述化学提质蓄热子***的化学热泵提质单元包括吸热反应装置14、精馏塔15、分离装置16、回热器17和中高温热能化学存储装置18，所述吸热反应装置14内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可在低温环境中发生正向吸热反应(在高温环境中发生逆向反应，该逆向反应为放热反应)；所述化学提质蓄热子***的中高温蓄热单元包括中高温热能化学存储装置18、中高温储热装置19、中高温生成物储罐20、阀门21和压气机A，所述中高温热能化学存储装置18内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)。
所述有机朗肯循环子***包括有机工质储罐6、有机工质泵7、有机工质蒸发器8、有机工质透平9、有机工质冷凝器10、发电机25。
所述二氧化碳循环子***包括二氧化碳储罐1、二氧化碳泵2、二氧化碳蒸发器3、二氧化碳透平4、二氧化碳冷凝器5、发电机24。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其设备连接特征如下：
所述化学提质蓄热子***中，中低温余热存储单元的中低温余热化学存储装置13的内部换热器I的出口通过管道与中低温储热装置11的载余热介质热源入口11d连接；所述中低温余热化学存储装置13的反应产物出口通过管道与吸热反应装置14的内部换热器III的入口连接；所述吸热反应装置14的内部换热器III的出口通过管道与中低温储热装置11的反应产物热源入口11a连接；所述中低温储热装置11的反应产物出口11b通过管道与压气机B 的入口连接；所述压气机B的出口通过管道与中低温生成物储罐12的入口连接；所述中低温生成物储罐12的出口通过管道、阀门22与中低温储热装置11的反应产物冷源入口11e连接；所述中低温储热装置11的反应产物冷源出口11f通过管道与中低温余热化学存储装置13 的反应产物入口连接。
所述化学提质蓄热子***中，化学热泵提质单元的吸热反应装置14的反应原料-反应产物出口14a通过管道与精馏塔15的反应原料-反应产物入口15a连接；所述精馏塔15的反应原料出口15d通过管道与吸热反应装置14的反应原料入口14c连接，精馏塔15的反应原料-反应产物出口15b通过管道与分离装置16的反应原料-反应产物入口16a连接；所述分离装置16的反应产物出口16b通过管道与回热器17的反应产物入口17a连接，分离装置16的反应原料出口16c通过管道与精馏塔15的反应原料入口15c连接；所述回热器17的反应原料出口17d通过管道与吸热反应装置14的反应原料入口14b连接，回热器17的反应产物出口17b通过管道与中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道入口18a连接；所述中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道出口18b通过管道与回热器17的反应原料入口17c 连接。
所述化学提质蓄热子***中，中高温蓄热单元的中高温热能化学存储装置18的反应产物出口18d通过管道与中高温储热装置19的热源入口19c连接；所述中高温储热装置19的热源出口19d通过管道与压气机A的入口连接；所述压气机A的出口通过管道、阀门21 与中高温生成物储罐20的入口连接；所述中高温生成物储罐20的出口通过管道与中高温储热装置19的冷源入口19b连接；所述中高温储热装置19的冷源出口19a通过管道与中高温热能化学存储装置18的反应产物入口18c连接。
所述二氧化碳循环子***中，二氧化碳泵储罐1的出口1b通过管道与二氧化碳泵2的入口2a连接；所述二氧化碳泵2的出口2b通过管道与二氧化碳蒸发器3冷源侧入口连接；所述二氧化碳蒸发器3冷源侧出口通过管道与二氧化碳透平4的入口4a连接；所述二氧化碳透平4的出口4b通过管道与二氧化碳冷凝器5的入口5a连接；所述二氧化碳冷凝器5的出口5b通过管道与二氧化碳储罐1的入口1a连接；所述二氧化碳透平4的旋转轴与发电机24 的输入轴连接。
所述有机朗肯循环子***中，有机工质储罐6的出口6b通过管道与有机工质泵7的入口7a连接；所述有机工质泵7的出口7b通过管道与有机工质蒸发器8冷源侧入口连接；所述有机工质蒸发器8冷源侧出口通过管道与有机工质透平9的入口9a连接；所述有机工质透平9的出口9b通过管道与有机工质冷凝器10的入口10a连接；所述有机工质冷凝器10的出口10b通过管道与有机工质储罐6的入口6a连接；所述有机工质透平9的旋转轴与发电机 25的输入轴连接。
所述换热油泵23的出口23b通过管道与中高温热能化学存储装置18的内部换热器IV的入口连接；所述中高温热能化学存储装置18的内部换热器IV的出口通过管道与有机工质蒸发器8的热源入口连接；所述有机工质蒸发器8的热源出口通过管道与二氧化碳蒸发器3的热源入口连接；所述二氧化碳蒸发器3的热源出口通过管道与工质泵23的入口23a连接。
一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于***按如下步骤进行：
首先，110℃-120℃的载余热介质(如水、烟气等)进入中低温余热化学存储装置13的内部换热器I进行换热，换热后载余热介质温度降低并进入中低温储热装置11中进一步释放热量，随后排至外界环境。
随后，化学提质蓄热子***工作，工作过程分为储能和释能两个阶段。在储能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温余热化学存储装置13内部存储的化学储热介质(储氢合金NaAlH4)通过内部换热器I吸收来自载余热介质的热量，储氢合金NaAlH4在105℃的温度下发生正向吸热分解反应，反应公式为：
Figure BSA0000248517500000081
ΔH＝37kJ/mol
反应生成105℃左右的氢气，随后氢气在压气机B的作用下进入吸热反应装置14的内部换热器III进行换热，换热后氢气温度降低并进入中低温储热装置11进一步释放热量，随后经压气机B送入中低温生成物储罐12进行储存，从而完成中低温余热存储过程。
在储能阶段，所述化学热泵提质单元中，吸热反应装置14中的化学储热介质(液态异丙醇)通过内部换热III吸收来自氢气的热量，液态异丙醇吸热升温蒸发，然后在90℃左右的温度下发生正向吸热分解反应，催化剂为ZnO/CuO复合催化剂，反应公式为：
(CH3)2CHOH(l)→(CH3)2CHOH(g) ΔH＝45.4kJ/mol
(CH3)2CHOH(g)→(CH3)2CO(g)+H2(g) ΔH＝55.0kJ/mol
反应生成90℃左右的丙酮和氢气，随后，90℃左右的丙酮、氢气的混合气体以及部分未反应的气态异丙醇进入精馏塔15；在所述精馏塔15中，根据丙酮、氢气的混合气体和气态异丙醇沸点的不同，将大部分气态异丙醇冷凝液化从而与丙酮、氢气的混合气体进行分离，经冷凝液化得到的液态异丙醇随后被排回至吸热反应装置14，80℃左右的氢气、丙酮的混合气体以及少量未被冷凝液化的气态异丙醇排出精馏塔15，进入分离装置16；在所述分离装置16 中，剩余气态异丙醇被分离并排回至精馏塔15，同时得到80℃左右的高纯度丙酮、氢气混合气体，随后，80℃左右的高纯度丙酮、氢气混合气体进入回热器17；在所述回热器17中， 80℃左右的高纯度丙酮、氢气混合气体吸收热量，升温至200℃左右，随后，进入中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道；所述中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道中填充固体催化剂雷尼镍(Raney Ni)，200℃左右的高纯度丙酮、氢气混合气体通过固体催化剂雷尼镍(Raney Ni)催化，发生逆向放热化合反应，反应生成250℃左右的气态异丙醇，反应公式为：
(CH3)2CO(g)+H2(g)→(CH3)2CHOH(g) ΔH＝-55.0kJ/mol
反应放出的热量被中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道外部填充的反应原料储氢合金Mg2NiH4吸收，随后250℃左右的气态异丙醇和未反应的氢气、丙酮混合气体排回至回热器17；在所述回热器17中，250℃左右的气态异丙醇和未反应的氢气、丙酮与来自分离装置16的80℃左右的高纯度丙酮、氢气混合气体进行换热，换热完成后，250℃左右的气态异丙醇和未反应的氢气、丙酮混合气体的温度降至80℃左右并排回至吸热反应装置14，从而完成低温余热提质过程。
在储能阶段，所述中高温蓄热单元中，中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道外部的填充反应物Mg2NiH4吸收热量后逐渐升温，在240℃左右的温度下发生正向吸热分解反应，反应公式为：
Mg2NiH4(s)→Mg2Ni(s)+2H2(g) ΔH＝65kJ/mol
反应生成240℃左右的氢气，随后240℃左右的氢气在压气机A的吸入作用下排出中高温热能化学存储装置18，进入中高温储热装置19；240℃左右的氢气经过中高温储热装置19进行换热，240℃左右的氢气的热量被储存在中高温储热装置19中，换热完成后，240℃左右的氢气的温度降低，随后经压气机A送入中高温生成物储罐20进行储存，从而完成中高温热能储存过程。
在释能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温生成物储罐12中的氢气进入中低温储热装置11进行换热，换热后氢气被预热至95℃左右并进入中低温余热化学存储装置13，在90℃的温度下与其中原有的固态生成物Na3AlH6、Al发生逆向化合放热反应，反应公式为：
Figure BSA0000248517500000091
ΔH＝-37kJ/mol
放出的热量通过中低温余热化学存储装置13的内部换热器II来加热生活用水，完成供热过程；所述中高温蓄热单元中，中高温生成物储罐20中的氢气进入中高温储热装置19进行换热，完成换热后，氢气被预热至220℃左右并进入中高温热能化学存储装置18，在220℃左右的温度下与其中原有的固态生成物Mg2Ni发生逆向化合放热反应，反应公式为：
Mg2Ni(s)+2H2(g)→Mg2NiH4(s) ΔH＝-65kJ/mol
放出的热量通过中高温热能化学存储装置18的换热器IV加热换热油；用电高峰时，吸收热量的换热油依次经过有机工质蒸发器8，二氧化碳蒸发器3，加热正戊烷和二氧化碳；同时，所述有机工质储罐6中的正戊烷进入有机工质泵7并被压缩到设定的工作压力1.9Mpa，被加压后的正戊烷被送到有机工质蒸发器8中吸收热量，正戊烷吸收热量后变成过热蒸汽，过热蒸汽进入有机工质透平9膨胀做功，所述有机工质透平9旋转带动发电机25进行发电，做功之后的正戊烷排出有机工质透平9，进入有机工质冷凝器10，其中冷凝压力为0.1Mpa，冷凝温度为35℃，液态的正戊烷被加压后进入有机工质蒸发器8中继续吸收化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能；所述二氧化碳储罐1中的二氧化碳进入二氧化碳泵2并被压缩到设定的工作压力13Mpa，加压后的二氧化碳被送到二氧化碳蒸发器3中吸收热量，变为超临界状态，超临界的二氧化碳进入二氧化碳透平4膨胀做功，所述二氧化碳透平4旋转带动发电机24进行发电，做功之后的二氧化碳排出二氧化碳透平4，进入二氧化碳冷凝器5冷凝，冷凝之后的二氧化碳被加压后进入二氧化碳蒸发器3中继续吸收化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能从而完成供电过程。
实施例中经化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能，还可耦合其他循环发电方式，如：卡琳娜循环，布雷顿循环，斯特林循环等，不限于上述有机朗肯循环和二氧化碳循环。
最后说明的是，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方案及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本发明说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于：所述***包括三个子***，分别是有机朗肯循环子***、二氧化碳循环子***、化学提质蓄热子***；化学提质蓄热子***完成外部低品位热能的提质及存储功能，并且化学提质蓄热子***通过管道分别与有机朗肯循环子***和二氧化碳循环子***串联连接，有机朗肯循环子***与二氧化碳循环子***分级利用化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能发电；
所述化学提质蓄热子***的中低温余热存储单元，包括中低温储热装置11、中低温生成物储罐12、中低温余热化学存储装置13、吸热反应装置14、压气机B、阀门22，所述中低温余热化学存储装置13内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)；所述化学提质蓄热子***的化学热泵提质单元包括吸热反应装置14、精馏塔15、分离装置16、回热器17和中高温热能化学存储装置18，所述吸热反应装置14内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可在低温环境中发生正向吸热反应(在高温环境中发生逆向反应，该逆向反应为放热反应)；所述化学提质蓄热子***的中高温蓄热单元包括中高温热能化学存储装置18、中高温储热装置19、中高温生成物储罐20、阀门21和压气机A，所述中高温热能化学存储装置18内部填充基于化学储热原理的反应原料，该反应原料可发生正向吸热反应(其逆向反应为放热反应)；
所述有机朗肯循环子***包括有机工质储罐6、有机工质泵7、有机工质蒸发器8、有机工质透平9、有机工质冷凝器10、发电机25；
所述二氧化碳循环子***包括二氧化碳储罐1、二氧化碳泵2、二氧化碳蒸发器3、二氧化碳透平4、二氧化碳冷凝器5、发电机24。
2.根据权利要求1所述的一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其设备连接特征如下：
所述化学提质蓄热子***中，中低温余热存储单元的中低温余热化学存储装置13的内部换热器I的出口通过管道与中低温储热装置11的载余热介质热源入口11d连接；所述中低温余热化学存储装置13的反应产物出口通过管道与吸热反应装置14的内部换热器III的入口连接；所述吸热反应装置14的内部换热器III的出口通过管道与中低温储热装置11的反应产物热源入口11a连接；所述中低温储热装置11的反应产物出口11b通过管道与压气机B的入口连接；所述压气机B的出口通过管道与中低温生成物储罐12的入口连接；所述中低温生成物储罐12的出口通过管道、阀门22与中低温储热装置11的反应产物冷源入口11e连接；所述中低温储热装置11的反应产物冷源出口11f通过管道与中低温余热化学存储装置13的反应产物入口连接；
所述化学提质蓄热子***中，化学热泵提质单元的吸热反应装置14的反应原料-反应产物出口14a通过管道与精馏塔15的反应原料-反应产物入口15a连接；所述精馏塔15的反应原料出口15d通过管道与吸热反应装置14的反应原料入口14c连接，精馏塔15的反应原料-反应产物出口15b通过管道与分离装置16的反应原料-反应产物入口16a连接；所述分离装置16的反应产物出口16b通过管道与回热器17的反应产物入口17a连接，分离装置16的反应原料出口16c通过管道与精馏塔15的反应原料入口15c连接；所述回热器17的反应原料出口17d通过管道与吸热反应装置14的反应原料入口14b连接，回热器17的反应产物出口17b通过管道与中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道入口18a连接；所述中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道出口18b通过管道与回热器17的反应原料入口17c连接；
所述二氧化碳循环子***中，二氧化碳储罐1的出口1b通过管道与二氧化碳泵2的入口2a连接；所述二氧化碳泵2的出口2b通过管道与二氧化碳蒸发器3冷源侧入口连接；所述二氧化碳蒸发器3冷源侧出口通过管道与二氧化碳透平4的入口4a连接；所述二氧化碳透平4的出口4b通过管道与二氧化碳冷凝器5的入口5a连接；所述二氧化碳冷凝器5的出口5b通过管道与二氧化碳泵储罐1的入口1a连接；所述二氧化碳透平4的旋转轴与发电机24的输入轴连接；
所述有机朗肯循环子***中，有机工质储罐6的出口6b通过管道与有机工质泵7的入口7a连接；所述有机工质泵7的出口7b通过管道与有机工质蒸发器8冷源侧入口连接；所述有机工质蒸发器8冷源侧出口通过管道与有机工质透平9的入口9a连接；所述有机工质透平9的出口9b通过管道与有机工质冷凝器10的入口10a连接；所述有机工质冷凝器10的出口10b通过管道与有机工质储罐6的入口6a连接；所述有机工质透平9的旋转轴与发电机25的输入轴连接；
所述换热油泵23的出口23b通过管道与中高温热能化学存储装置18的内部换热器IV的入口连接；所述中高温热能化学存储装置18的内部换热器IV的出口通过管道与有机工质蒸发器8的热源入口连接；所述有机工质蒸发器8的热源出口通过管道与二氧化碳蒸发器3的热源入口连接；所述二氧化碳蒸发器3的热源出口通过管道与工质泵23的入口23a连接。
3.根据权利要求1所述的一种带化学提质蓄热的多循环耦合联供***，其特征在于***按如下步骤进行：
首先，具有一定温度的载余热介质进入化学提质蓄热子***的中低温余热化学存储装置13的内部换热器I和中低温储热装置11进行换热，温度降低后，排至外界环境；
随后，所述化学提质蓄热子***开始工作，工作过程分为储能释能两个阶段；在储能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温余热化学存储装置13内部存储的反应原料通过内部换热器I吸收来自载余热介质的热量，反应原料吸热升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物中包含有固态、气态或液态的生成物；随后根据生成物相态及密度的不同，将生成物分离，密度大的固态生成物留在中低温余热化学存储装置13中；具有一定温度且密度小的气态或液态生成物在压气机B的作用下进入吸热反应装置14的内部换热器III进行换热，换热后具有一定温度且密度小的气态或液态生成物温度降低并进入中低温储热装置11进一步释放热量，随后经压气机B送入中低温生成物储罐12进行储存，从而完成中低温余热存储过程；
在储能阶段，所述化学热泵提质单元中，吸热反应装置14内部的反应原料通过内部换热器III吸收来自具有一定温度且密度小的气态或液态生成物的热量，反应原料吸热升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物与部分未反应的反应原料被输送至精馏塔15；在所述精馏塔15中，根据反应产物和反应原料沸点的不同，将反应产物与反应原料进行分离，沸点较高的大部分反应原料留在精馏塔15中，随后被排回至吸热反应装置14，具有一定温度且沸点较低的反应产物和少量反应原料排出精馏塔15，进入分离装置16；在所述分离装置16中，将反应原料和反应产物进行进一步分离，得到高纯度反应产物，被分离出的反应原料送回到精馏塔15，高纯度反应产物进入回热器17；在所述回热器17中，高纯度反应产物吸热升温，随后进入中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道；在所述中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道中，高纯度反应产物在合适的温度及压力下发生逆向放热反应，放出的热量被中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道外部填充的反应原料吸收，同时逆向放热反应生成的具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物被输送至回热器17；在所述回热器17中，具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物与来自分离装置16的高纯度反应产物进行换热，换热完成后，具有一定温度的反应原料以及未反应的反应产物温度降低并被输送至吸热反应装置14，来自分离装置16的高纯度反应产物吸热升温后进入中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道，从而完成低温余热提质过程；
在储能阶段，所述中高温蓄热单元中，中高温热能化学存储装置18的内部反应器管道外部填充的反应原料吸收热量后升温，在合适的温度及压力下发生正向吸热反应，反应产物中包含固态、气态或液态的生产物，随后根据生成物相态及密度的不同，将生成物分离，密度大的固态生成物留在中高温热能化学存储装置18中，具有一定温度且密度小的气态或液态的生成物在压气机A的吸入作用下排出中高温热能化学存储装置18；具有一定温度且密度小的气态或液态的生成物经过中高温储热装置19进行换热，热量被储存在中高温储热装置19中，换热完成后，具有一定温度且密度小的气态或液态生成物的温度降低，经压气机A送入中高温生成物储罐20进行储存，从而完成中高温热能储存过程；
在释能阶段，所述中低温余热存储单元中，中低温生成物储罐12中的气态或液态的生成物进入中低温储热装置11进行换热，被预热至一定温度后进入中低温余热化学存储装置13，在合适的温度及压力下与中低温余热化学存储装置13中原有的固态生成物发生逆向放热反应，放出的热量通过中低温余热化学存储装置13中的内部换热器II，加热生活用水；同时，所述中高温蓄热单元中，中高温生成物储罐20中的气态或液态的生成物排出，经过中高温储热装置19进行换热，被预热至一定温度后，进入中高温热能化学存储装置18，在合适的温度及压力下与中高温热能化学存储装置18中原有的固态生成物发生逆向放热反应；
在用电高峰时，所述二氧化碳循环子***和有机朗肯循环子***开始工作，换热油通过中高温热能化学存储装置18的内部换热器IV吸收化学反应放出的热量，温度升高的换热油依次通过有机工质蒸发器8和二氧化碳蒸发器3加热有机工质和二氧化碳；所述有机工质储罐6中的有机工质进入有机工质泵7并被压缩到设定的工作压力，加压后的有机工质被送到有机工质蒸发器8中吸收热量，有机工质吸收热量变成过热蒸汽，过热蒸汽在有机工质透平9中膨胀做功，有机工质透平9旋转带动发电机25进行发电，做功之后的有机工质排出有机工质透平9，进入有机工质冷凝器10，液态的有机工质被加压后进入有机工质蒸发器8中继续吸收化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能；所述二氧化碳储罐1中的二氧化碳进入二氧化碳泵2并被压缩到设定的工作压力，加压后的二氧化碳被送到二氧化碳蒸发器3中吸收热量，变成超临界状态，二氧化碳在二氧化碳透平4中膨胀做功，二氧化碳透平4旋转带动发电机24进行发电，做功之后的二氧化碳排出二氧化碳透平4，进入二氧化碳冷凝器5冷凝，冷凝之后的二氧化碳被加压后进入二氧化碳蒸发器3中继续吸收化学提质蓄热子***提质后的中高品位热能从而完成供电过程。
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