CN116399149A - 一种新型储热*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型储热***，供能***包括向蓄热器、放热循环***、甲醇制氢循环***供电的供电站，蓄热器为第一换热器供热用于为放热循环***中热水加热，所述的蓄热器为汽化塔供热用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热；放热循环***通过吸收蓄热器内热量形成高温蒸汽用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热的同时为外部供热；甲醇制氢循环***包括存储甲醇水溶液的甲醇水溶液罐，甲醇水溶依次经过反应塔产物预热、放热循环***预热和蓄热器汽化后输送至反应塔中。通过储热***与热化学反应过程***进行耦合，克服了供能***能源利用率低的问题。该***具有工业产品丰富、适用范围广、零排放等优点。

Description

一种新型储热***
技术领域
本发明属于固体储热技术领域，具体涉及一种新型储热***。
背景技术
在中国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下。近年来中国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风弃光问题日益严重，尤其是我国“西北”地区，由于燃煤热电占比高，调峰电源建设条件差，弃风问题严重，电力***的新能源消纳能力成为制约我国可再生能源发展的关键因素。因此，在发电侧建设储热***进行调峰，利用风光发电和低谷电等电能转换成热能补充到热网，可以实现不利用高价的日间用电，实现对电网的深度调峰，对于提高电力***可再生能源消纳能力有十分重要的意义。
化工产业是中国国民经济的重要支柱，产业链条长、产品覆盖面广，与国家经济建设、人民日常生活等均息息相关。但同时我国将面临能源安全和环境污染等现实问题，而解决问题的关键是通过技术改革、流程优化以及能源梯级利用等方式提升工艺运行效率，促进节能减排。例如合成氨、炼油、甲醇等基础化工过程控制简单，但其反应前需要较高的温度条件以及反应过程需要一直吸热，所以能耗较高。可以通过将化工工艺***和储热***耦合，来对能源实现梯级利用。因此，提供一种低耗、低排放的新型储热***，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
发明目的：本发明的发明目的是提供一种新型储热***。
技术方案：本发明所述的一种新型储热***，包括供能***、放热循环***、甲醇制氢循环***和氢燃料电池***；
所述的供能***包括向蓄热器、放热循环***、甲醇制氢循环***供电的供电站，所述的蓄热器为第一换热器供热用于为放热循环***中热水加热，所述的蓄热器为汽化塔供热用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热；
所述的放热循环***通过吸收蓄热器内热量形成高温蒸汽用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热的同时为外部供热；
所述的甲醇制氢循环***包括存储甲醇水溶液的甲醇水溶液罐，甲醇水溶依次经过反应塔产物预热、放热循环***预热和蓄热器汽化后输送至反应塔中；
所述的氢燃料电池***中将甲醇制氢循环***输出的氢气作为燃料发电。
优选的，供能***中，供电站与蓄热器连接用于为蓄热器提供电能，蓄热器与第一换热器的传热介质由第一风机驱动，蓄热器与汽化塔的传热介质由第二风机驱动。
优选的，放热循环***包括储水箱，储水箱内的水经过第一软水净化器净化后输送至第一软水箱内，第一软水箱内的软水经预热后经第一换热器加热汽化形成水蒸气输送至储气罐内，储气罐内的高温水蒸气用于通过第四换热器为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热，储气罐内的高温水蒸气还用于为外部供热。
优选的，储气罐第一出气端通过第一蒸汽泵、第五阀门与第一四通的第一入口连接，储气罐第二出气端通过加压泵、第三阀门与过热水箱入口连接，过热水箱出口通过卸压泵、第四阀门与第一四通的第二入口连接，第一四通的第一出口通过第二蒸汽泵、第六阀门输送至第四换热器热侧入口连接，第四换热器热侧出口输出的冷却水经过第二软水净化器净化后输送至第一软水箱内，第一四通的第二出口用于为外部供热。
优选的，所述的第一四通的第二出口连接第二四通第一入口，第二四通的第一出口输出的高温水蒸气经第七阀门为外部输出高温蒸汽；第二四通的第二出口输出的高温水蒸气经第八阀门和散热器为外部输出暖风；第二四通的第三出口输出的高温水蒸气经第九阀门、第二换热器为外部输出热水；第二换热器热侧输出的冷却水经过第二软水净化器净化后输送至第一软水箱内，第一软水箱与第二换热器冷侧入口连接用于为第二换热器提供水源。
优选的，甲醇制氢循环***包括甲醇水溶液罐，甲醇水溶液罐内的甲醇水溶液在甲醇溶液运输泵的驱动下依次流经第三换热器冷侧、第四换热器冷侧以及汽化塔冷侧后输送至反应塔内，反应塔生成的高温产物流经第三换热器热侧为甲醇水溶液预热后输送至气液分离塔内，气液分离塔的出液口与甲醇水溶液罐连接，气液分离塔的出气口与用于吸收CO2的吸收塔连接，吸收塔与解析塔连接，解析塔将CO2解析出后输送至CO2储存罐内，解析塔将解析出的CO2吸收剂返送至吸收塔内，吸收塔排出的气体经过PSA装置使用变压吸附法将H2分离出输送至H2储存罐内，PSA装置排出的其他可燃气体流入通入火炬直接销毁。
优选的，第一软水箱内的水经纯水净化器净化后输送至纯水箱内，纯水箱内的纯水与甲醇原料罐内的甲醛混合后形成甲醇水溶液并输送至甲醇水溶液罐内。
优选的，H2储存罐内的H2经过第十四阀门输送至电池堆阴极，纯净的压缩空气经加湿器加湿后输送至电池堆阳极，电池堆阴极未反应的H2经过气体循环泵循环回电池堆阴极，电池堆阳极排出的H2O经第五三通第一出口输送至储水箱内，电池堆阳极排出的气体经第五三通第一二出口经通过排氢阀排出。
优选的，加湿器与第一软水箱连接，第一软水箱用于为加湿器供水。
进一步的，供能***中供电站采用PPS供电站，其电能来源于新能源发电和低谷电，通过电缆向蓄热器、放热循环***以及甲醇制氢循环***供电；蓄热器通过电加热储存热量，最高至650℃；蓄热器出口与第二三通入口相接，所述第二三通有两个出口。当放热循环***需要热量，第一风机启动，冷风通过管道，流经蓄热器换热温度升高，流经第二三通以及第一换热器热侧通道，与放热循环***中的热水进行换热降温后，流经第一三通其一入口，进入蓄热器，完成放热循环。当甲醇制氢循环***需要热量，第二风机启动，冷风通过管道，流经蓄热器换热温度升高，流经第二三通以及汽化塔热侧通道，与甲醇制氢循环***中的甲醇水溶液进行换热降温后，流经第一三通其二入口，进入蓄热器，完成放热循环。
进一步的，TI101至TI109九个传感器测得蓄热器内储热材料的温度，传感器TI110测得第二三通与汽化塔之间热风的温度，传感器TI111、PI111、FI111测得汽化塔与所述第二风机之间冷风的温度、压强和流量，传感器PI112测得第二风机与第一三通之间冷风的压强，传感器TI113测得第二三通与所述第一换热器之间热风的温度，传感器TI114、PI114、FI114测得第一换热器与第一风机之间冷风的温度、压强和流量，传感器PI115测得第一风机与第一三通之间冷风的压强。
进一步的，放热循环***中第一软水箱输出的软水通过太阳能集热器从常温被预热到70~80℃后再输送到第二软水箱，第二软水箱内的水由水泵驱动输送至第一换热器内。
传感器LI201测得储水箱中水的液位，传感器FI202测得第一软水净化器与第一软水箱之间水的流量，传感器LI202测得第一软水箱中水的液位，传感器FI203、TI203测得第三三通与太阳能集热器之间水的流量、温度，传感器TI204测得太阳能集热器与第二软水箱之间热水的温度，传感器LI205测得第二软水箱中热水的液位，传感器TI206测得第二软水箱与水泵之间热水的温度，传感器FI207、TI207测得第二阀门和储气罐之间蒸汽的流量、温度，所述传感器TIC207输出信号控制第一风机的频率和第二阀门的开度，传感器LI208测得储气罐中蒸汽的容量，传感器FI212、TI212测得第五阀门和第一四通之间蒸汽的流量、温度，传感器FI208、TI208、PI208测得储气罐和加压泵之间蒸汽的流量、温度和压强，传感器FI209、TI209、PI209测得第三阀门和过热水箱之间过热水的流量、温度和压强，传感器LI210、PI210测得过热水箱内过热水的液位和压强，传感器FI211、TI211、PI211测得第四阀门和第一四通之间蒸汽的流量、温度和压强，传感器FI215、TI215测得第二四通和第七阀门之间蒸汽的流量、温度，传感器FI214、TI214测得第二四通和第八阀门之间蒸汽的流量、温度，传感器FI213、TI213测得第二四通和第九阀门之间蒸汽的流量、温度，传感器TIC220测得散热器与暖风出口之间热风的温度，所述传感器TIC220输出信号控制第八阀门的开度，传感器FI216、TIC216测得第二换热器冷侧出口和热风出口之间热水的流量、温度，所述传感器TIC216输出信号控制第十阀门开度，传感器TI219测得第十阀门和第二换热器冷侧入口之间水的温度，传感器TI217测得第二换热器热侧出口和第二软水净化器之间热水的温度，传感器FI218、TI218、PI218测得第四换热器热侧出口和第二软水净化器之间热水的流量、温度和压强。
进一步的，甲醇制氢循环***中甲醇原料与纯水按照摩尔比1.0~5.0的配比通过管道汇合并储存到甲醇水溶液罐中，甲醇水溶液经过第三换热器升温至70~80℃后再经第四换热器升温至110℃，最终在汽化塔内升温至反应温度290℃，形成甲醇水蒸气；甲醇水蒸气进入反应塔，并在其中反应，生成CO2、H2以及CO。所述反应塔出口流出高温的CO2、H2、CO、以及未反应的甲醇水蒸气。所述流出高温产物通过管道依次进入第十三阀门、第三换热器热侧通道，与常温甲醇水溶液换热降温，对甲醇水溶液进行预热。降温后的反应产物，即为CO2、H2、CO和甲醇水溶液，进入气液分离器。所述气液分离器将CO2、H2、CO和甲醇水溶液分离，甲醇水溶液通过其一出口进入甲醇水溶液罐，CO2、H2、CO气体通过其二出口进入吸收塔其一入口。所述吸收塔中碳酸烯丙酯吸收CO2后，通过其一出口进入解析塔，未被吸收的H2、CO通过其二出口进入PSA装置。所述解析塔流入饱含CO2的碳酸烯丙酯，在塔中将CO2解析出来后，通过其一出口将CO2储存到CO2储存罐，纯净碳酸烯丙酯通过其二出口进入解析循环泵再流入吸收塔。所述PSA装置使用变压吸附法将H2、CO分离，CO流经其一出口通入火炬直接销毁，H2流经其二出口储存到H2储存罐。
传感器LI301测得纯水箱中纯水的液位，传感器LI302测得甲醇原料罐中甲醇原料的液位，传感器FI301、FI302分别测得纯水箱和甲醇原料罐汇合前纯水和甲醇原料的流量，传感器LI303测得甲醇水溶液罐中甲醇水溶液的液位，传感器FI304、TI304、PI304测得甲醇水溶液罐和甲醇溶液运输泵之间甲醇水溶液的流量、温度和压强，传感器TI305测得第三换热器和第四换热器之间甲醇水溶液的温度，传感器TI306测得第四换热器和汽化塔之间甲醇水溶液的温度，传感器FI307、TIC307、PI307测得汽化塔和反应塔之间甲醇水蒸汽的流量、温度和压强，所述传感器TIC307传输信号控制第二风机的频率，传感器FI308、TI308、PI308测得反应塔和第十三阀门之间高温反应产物的流量、温度和压强，传感器TI309测得第三换热器和气液分离塔之间水气混合物的温度，传感器FI311测得气液分离塔和甲醇水溶液罐之间甲醇水溶液的流量，传感器FI310测得气液分离塔和吸收塔之间气体的流量，传感器FI312测得吸收塔和解析塔之间饱和碳酸烯丙酯的流量，传感器FI313测得解析塔和CO2储存罐之间CO2的流量，传感器FI315测得解析循环泵和吸收塔之间碳酸烯丙酯的流量，传感器LI314测得CO2储存罐内CO2的容量，传感器FI316测得吸收塔和PSA装置H2、CO之间的流量，传感器FI317、TI317、PI317测得PSA装置和H2储存罐之间H2的流量、温度和压强，传感器LI317测得H2储存罐内H2的容量。
进一步的，氢燃料电池***中空气净化器将空气净化后流经第十五阀门输入空气压缩机，压缩后的空气通入加湿器与软水混合加湿后流至电池堆阳极。
传感器FI401、PI401测得空气压缩机和加湿器之间空气的流量、压强，传感器FI402、PI402测得第四三通和电池堆之间H2的流量、压强。
进一步的，供能***中的蓄热器不仅可以为甲醇制氢循环***提供热能，也可以为酯化反应、有机制肥、制造橡胶等其他多种热化学过程提供热能。
有益效果：该***利用风电、光伏发电和低谷电作为能量来源，解决了能量供需不平衡的问题，提高能量利用率；同时该***有效耦合了储热***与热化学过程***，在甲醇制氢过程中，梯级使用甲醇制氢后的回热热量、蒸汽热量以及蓄热体热量，加速甲醇制氢时间，降低了甲醇制氢成本。利用甲醇制氢***产生的H2，设置备用氢燃料电池***，在多能源匮乏的情况下，依旧能维持***的基本电力运行。
另外，该***对所产生的热资源和产品回收再次利用，产出蒸汽、热水、热风等热产品以及热化学过程***产品，包括CO2、H2等产品，功能性齐全，供用户不同需求使用。
附图说明
图1为本发明中一种新型储热***的结构示意图。
图2为本发明中供能***示意图。
图3为本发明中放热循环***示意图。
图4为本发明中甲醇制氢循环***示意图。
图5为本发明中氢燃料电池***示意图。
1、供电站，2、蓄热器，3、第一换热器，4、第一风机，5、第二风机，6、储水箱，7、第一软水净化器，8、第一软水箱，9、太阳能集热器，10、第二软水箱，11、储气罐，12、过热水箱，13、第二换热器，14、散热器，15、第二软水净化器，16、纯水净化器，17、纯水箱，18、甲醇原料罐，19、甲醇水溶液罐，20、第三换热器，21、第四换热器，22、汽化塔，23、反应塔，24、气液分离塔，25、吸收塔，26、解析塔，27、CO2储存罐，28、PSA装置，29、H2储存罐，30、加湿器，31、电池堆，32、空气净化器，33、空气压缩机，34、水泵，35、加压泵，36、卸压泵，37、第一蒸汽泵，38、第二蒸汽泵，39、甲醇溶液运输泵，40、解析循环泵，41、气体循环泵，42、火炬，43、第一三通，44、第二三通，45、第三三通，46、第一阀门，47、第二阀门，48、第三阀门，49、第四阀门，50、第五阀门，51、第一四通，52、第二四通，53、第六阀门，54、第七阀门，55、第八阀门，56、第九阀门，57、第十阀门，58、第十一阀门，59、第十二阀门，60、第十三阀门，61、第十四阀门，62、第十五阀门，63、第四三通，64、第十六阀门，65、第五三通，66、排氢阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例方案对本发明的技术方案做进一步详细说明。
一种新型储热***，包括供能***、放热循环***、甲醇制氢循环***和氢燃料电池***；如图1所示，供能***包括向蓄热器2、放热循环***、甲醇制氢循环***供电的供电站1，蓄热器2为第一换热器3供热用于为放热循环***中热水加热，蓄热器2为汽化塔22供热用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热；放热循环***通过吸收蓄热器2内热量形成高温蒸汽用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热的同时为外部供热；甲醇制氢循环***包括存储甲醇水溶液的甲醇水溶液罐19，甲醇水溶依次经过反应塔产物预热、放热循环***预热和蓄热器2汽化后输送至反应塔23中；氢燃料电池***中将甲醇制氢循环***输出的氢气作为燃料发电。
本实施例中，供能***如图2所示，包含供电站1、蓄热器2、第一换热器3、第一风机4、第二风机5、第一三通43、第二三通44；供电站1采用PPS供电站，其电能来源于新能源发电和低谷电，通过电缆向蓄热器2、放热循环***以及甲醇制氢循环***供电；蓄热器2出口与第二三通44入口相接，第二三通44有两个出口，其一出口依次与第一换热器3热侧通道、第一风机4、第一三通43其一入口相接，其二出口依次与汽化塔22热侧通道、第二风机5、第一三通43其二入口相接。第一三通43有两个入口，一个出口，其中出口与蓄热器2入口相接。
蓄热器2内设有传感器TI101至TI109九个传感器，第二三通44与所述汽化塔22之间设有传感器TI110，汽化塔22与所述第二风机5之间设有传感器TI111、PI111、FI111，第二风机5与第一三通43之间设有传感器PI112，第二三通44与所述第一换热器3之间设有传感器TI113，第一换热器3与所述第一风机4之间设有传感器TI114、PI114、FI114，第一风机4与第一三通43之间设有传感器PI115。
本实施例中，放热循环***如图3所示，包含储水箱6、第一软水净化器7、第一软水箱8、太阳能集热器9、第二软水箱10、储气罐11、过热水箱12、第二换热器13、散热器14、第二软水净化器15、水泵34、加压泵35、卸压泵36、蒸汽泵37、第二蒸汽泵38、第三三通45、第一四通51、第二四通52、第一阀门46、第二阀门47、第三阀门48、第四阀门49、第五阀门50、第六阀门53、第七阀门54、第八阀门55、第九阀门56、第十阀门57、第十一阀门58。储水箱6通过管道依次连接第一软水净化器7和第一软水箱8其一入口；第一软水箱8有两个入口和三个出口，其一出口连接第三三通45入口，其二出口依次连接第十阀门57、第二换热器13冷侧通道和热水出口。第三三通45有两个出口，其一出口连接加湿器30其一入口，其二出口依次连接太阳能集热器9、第二软水箱10、水泵34、第一阀门46、第一换热器3冷侧通道、第二阀门47和储气罐11入口。储气罐11有两个出口，其一出口依次连接第一蒸汽泵37、第五阀门50和第一四通51其一入口，其二出口依次连接加压泵35、第三阀门48、过热水箱12、卸压泵36、第四阀门49和第一四通51其二入口。第一四通51有两个出口，其一出口依次连接第二蒸汽泵38、第六阀门53、第四换热器21热侧通道和第二软水净化器15其一入口，其二出口连接第二四通52入口。第二四通52有三个出口，其一出口依次连接第七阀门54和蒸汽出口，其二出口依次连接第八阀门55、散热器14和暖风出口，其三出口依次连接第九阀门56、第二换热器13热侧和第二软水净化器15其二入口。第二软水净化器15出口连接第一软水箱8其二入口。
储水箱6内设有传感器LI201，第一软水净化器7与第一软水箱8之间设有传感器FI202，第一软水箱8内设有传感器LI202，第三三通45与太阳能集热器9之间设有传感器FI203、TI203，太阳能集热器9与第二软水箱10之间设有传感器TI204，第二软水箱10内设有传感器LI205，第二软水箱10与水泵34之间设有传感器TI206，第二阀门47和储气罐11之间设有传感器FI207、TI207，储气罐11内设有传感器LI208，第五阀门50和第一四通51之间设有传感器FI212、TI212，储气罐11和加压泵35之间设有传感器FI208、TI208、PI208，第三阀门48和过热水箱12之间设有传感器FI209、TI209、PI209，过热水箱12内设有传感器LI210、PI210，第四阀门49和第一四通51之间设有传感器FI211、TI211、PI211，第二四通52和第七阀门54之间设有传感器FI215、TI215，第二四通52和第八阀门55之间设有传感器FI214、TI214，第二四通52和第九阀门56之间设有传感器FI213、TI213，散热器14与暖风出口之间设有传感器TI220，第二换热器13冷侧出口和热风出口之间设有传感器FI216、TI216，第十阀门57和第二换热器13冷侧入口设有传感器TI219，第二换热器13热侧出口和第二软水净化器15之间设有传感器TI217，第四换热器21热侧出口和第二软水净化器15之间设有传感器FI218、TI218、PI218。
本实施例中，甲醇制氢循环***如图4所示，包括第一软水箱8、纯水净化器16、纯水箱17、甲醇原料罐18、甲醇水溶液罐19、第三换热器20、第四换热器21、汽化塔22、反应塔23、气液分离塔24、吸收塔25、解析塔26、CO2储存罐27、PSA装置28、H2储存罐29、加湿器30、电池堆31、空气净化器32、空气压缩机33、水泵34、加压泵35、卸压泵36、第一蒸汽泵37、第二蒸汽泵38、甲醇溶液运输泵39、解析循环泵40、气体循环泵41、火炬42、第十一阀门58、第十二阀门59、第十三阀门60。第一软水箱8其三出口依次连接第十一阀门58、纯水净化器16和纯水箱17入口。纯水箱17出口和甲醇原料罐18出口汇合连接甲醇水溶液罐19其一入口。甲醇水溶液罐19出口依次连接甲醇溶液运输泵39、第十二阀门59、第三换热器20冷侧通道、第四换热器21冷侧通道、汽化塔22冷侧通道、第三换热器20热端通道和气液分离塔24入口。气液分离塔24有两个出口，其一出口连接甲醇水溶液罐19其二入口连接吸收塔25其一入口。吸收塔25有两个出口，两个入口，其一出口连接解析塔26入口，其二出口连接PSA装置28。解析塔26有两个出口，其一出口连接CO2储存罐27，其二出口依次连接解析循环泵40和吸收塔25其二入口。PSA装置28有两个出口，其一出口连接火炬，其二出口连接H2储存罐29。
纯水箱17内设有传感器LI301,甲醇原料罐18内设有传感器LI302, 纯水箱17和甲醇原料罐18汇合前分别设有传感器FI301、FI302，甲醇水溶液罐19内设有传感器LI303，甲醇水溶液罐19和甲醇溶液运输泵39之间设有传感器FI304、TI304、PI304，第三换热器20和第四换热器21之间设有传感器TI305，第四换热器21和汽化塔22之间设有传感器TI306，汽化塔22和反应塔23之间设有传感器FI307、TI307、PI307，反应塔23和第六阀门53之间设有传感器FI308、TI308、PI308，第三换热器20和气液分离塔24之间设有传感器TI309，气液分离塔24和甲醇水溶液罐19之间设有传感器FI311，气液分离塔24和吸收塔25之间设有传感器FI310，吸收塔25和解析塔26之间设有传感器FI312，解析塔26和CO2储存罐27之间设有传感器FI313，解析循环泵40和吸收塔25之间设有传感器FI315，CO2储存罐27内设有传感器LI314，吸收塔25和PSA装置28之间设有传感器FI316，PSA装置28和H2储存罐29之间设有传感器FI317、TI317、PI317，H2储存罐29内设有传感器LI317。
本实施例中，氢燃料电池***如图5所示，包括储水箱6、第一软水箱8、H2储存罐29、加湿器30、电池堆31、空气净化器32、空气压缩机33、第三三通45、第十四阀门61、第十五阀门62、第四三通63、第十六阀门64、第五三通65、排氢阀66。第三三通45其二出口连接加湿器30其一入口。空气净化器32依次连接第十五阀门62、空气压缩机33和加湿器30其二入口。加湿器30连接电池堆31阳极入口。H2储存罐29出口连接依次第十四阀门61和三通第四63其一入口。第四三通63出口连接电池堆31阴极入口。电池堆31阴极出口依次连接气体循环泵41、第十六阀门64和第四三通63其二入口，电池堆31阳极出口连接第五三通65。第五三通65有两个出口，其一出口连接排氢阀66，其二出口连接储水箱6其二入口。
空气压缩机33和加湿器30之间设有传感器FI401、PI401。第四三通63和电池堆31之间设有传感器FI402、PI402。
该种新型储热***的工作方法具体如下：
本实施例中，供能***中当放热循环***需要热量，第一风机4启动，冷风通过管道，流经蓄热器2换热温度升高，流经第二三通44以及第一换热器3热侧通道与放热循环***中的热水进行换热降温后，然后流经第一三通43其一入口，进入蓄热器2，完成放热循环；当甲醇制氢循环***需要热量，第二风机5启动，冷风通过管道，流经蓄热器2换热温度升高，流经第二三通44以及汽化塔22热侧通道与甲醇制氢循环***中的甲醇水溶液进行换热降温后，流经第一三通43其二入口，进入蓄热器2，完成放热循环。
TI101至TI109九个传感器测得蓄热器内储热材料的温度，传感器TI110测得第二三通44与汽化塔22之间热风的温度，传感器TI111、PI111、FI111测得汽化塔22与所述第二风机5之间冷风的温度、压强和流量，传感器PI112测得第二风机5与第一三通43之间冷风的压强，传感器TI113测得第二三通44与所述第一换热器3之间热风的温度，传感器TI114、PI114、FI114测得第一换热器3与第一风机4之间冷风的温度、压强和流量，传感器PI115测得第一风机4与第一三通43之间冷风的压强。
本实施例中，放热循环***中储水箱6通过管道依次连接第一软水净化器7和第一软水箱8其一入口，将外界水净化成软水；第一软水箱8有两个入口和三个出口，软水流经其一出口通过第三三通45入口，软水流经其二出口通过第十阀门57、第二换热器13冷侧通道与蒸汽换热成热水，并从热水端流出；第三三通45有两个出口，软水流经其一出口进入加湿器30其一入口，对净化后的空气加湿，软水流经其二出口进入太阳能集热器9，从常温被预热到70~80℃；热水通过第二软水箱10、水泵34和第一阀门46、进入第一换热器3冷侧通道与供能***中热风进行换热升温，变成130℃蒸汽；蒸汽通过第二阀门47，进入储气罐11；储气罐11有两个出口，蒸汽流经其一出口依次通过第一蒸汽泵37、第五阀门50和第一四通51其一入口，直接向热用户供热，蒸汽流经其二出口进入加压泵35，加压到成过热水；过热水流经第三阀门48，储存至过热水箱12；使用蒸汽时，过热水通过卸压泵36，卸压成蒸汽；
蒸汽流经第四阀门49和第一四通51其二入口；第一四通51有两个出口，蒸汽通过其一出口依次流经第二蒸汽泵38、第六阀门53和第四换热器21热侧通道，在第四换热器21中与甲醇制氢循环***中甲醇水溶液换热，降温成热水，蒸汽流经其二出口通入第二四通52入口；第二四通52有三个出口，蒸汽通过其一出口和第七阀门54，直接产出130℃蒸汽，蒸汽通过其二出口、第八阀门55和散热器14产出暖风，蒸汽通过其三出口和第九阀门56，进入第二换热器13热侧通道,与从第一软水箱8其二出口流出的常温水进行换热，降温成冷水，进入第二软水净化器15；软水通过第二软水净化器15出口进入第一软水箱8其二入口；软水通过第十阀门57，进入第二换热器13冷侧通道，与蒸汽进行换热升温，换热后的热水从管道流出。
传感器LI201测得储水箱6中水的液位，传感器FI202测得第一软水净化器7与第一软水箱8之间水的流量，传感器LI202测得软水箱8中水的液位，传感器FI203、TI203测得第三三通45与太阳能集热器之间水的流量、温度，传感器TI204测得太阳能集热器9与第二软水箱10之间热水的温度，传感器LI205测得第二软水箱10中热水的液位，传感器TI206测得第二软水箱10与水泵34之间热水的温度，传感器FI207、TI207测得第二阀门47和储气罐11之间蒸汽的流量、温度，传感器TIC207输出信号控制第一风机4的频率和第二阀门47的开度，传感器LI208测得储气罐11中蒸汽的容量，传感器FI212、TI212测得第五阀门50和第一四通51之间蒸汽的流量、温度，传感器FI208、TI208、PI208测得储气罐11和加压泵35之间蒸汽的流量、温度和压强，传感器FI209、TI209、PI209测得第三阀门48和过热水箱12之间过热水的流量、温度和压强，传感器LI210、PI210测得过热水箱12内过热水的液位和压强，传感器FI211、TI211、PI211测得第四阀门49和第一四通51之间蒸汽的流量、温度和压强，传感器FI215、TI215测得第二四通52和第七阀门54之间蒸汽的流量、温度，传感器FI214、TI214测得第二四通51和第八阀门55之间蒸汽的流量、温度，传感器FI213、TI213测得第二四通51和第九阀门59之间蒸汽的流量、温度，传感器TIC220测得散热器14与暖风出口之间热风的温度，传感器TIC220输出信号控制第八阀门55的开度，传感器FI216、TIC216测得第二换热器13冷侧出口和热风出口之间热水的流量、温度，传感器TIC216输出信号控制第十阀门57开度，传感器TI219测得第十阀门57和第二换热器13冷侧入口之间水的温度，传感器TI217测得第二换热器13热侧出口和第二软水净化器15之间热水的温度，传感器FI218、TI218、PI218测得第四换热器热侧21出口和第二软水净化器之间热水的流量、温度和压强。
本实施例中，甲醇制氢循环***中第一软水箱8中软水，通过第十一阀门58和纯水净化器16净化成纯水，并储存在纯水箱17中；甲醇原料罐18中甲醇原料，与纯水箱17中纯水按照摩尔比1.0~5.0的配比汇合并储存到甲醇水溶液罐19中；甲醇水溶液罐19中甲醇水溶液，通过甲醇溶液运输泵39和第十二阀门59，流经第三换热器20冷侧通道，与甲醇制氢反应后的高温产物进行换热，升温至70~80℃；甲醇水溶液换热后，从第三换热器20冷侧出口流出，流经第四换热器21冷侧通道，与放热循环***中蒸汽换热，升温至110℃；甲醇水溶液换热后，从第四换热器21冷侧出口流出，流经汽化塔22冷侧通道，与供能***中的热风换热，升温至反应温度290℃，形成甲醇水蒸气；
甲醇水蒸气进入反应塔23，并在其中反应，生成CO2、H2以及CO；反应塔23出口流出高温的CO2、H2、CO、以及未反应的甲醇水蒸气；流出高温产物通过管道依次进入第十三阀门60、第三换热器20热侧通道，与常温甲醇水溶液换热降温，对甲醇水溶液进行预热；降温后的反应产物，即为CO2、H2、CO和甲醇水溶液，进入气液分离器24；气液分离器24将CO2、H2、CO和甲醇水溶液分离，甲醇水溶液进入甲醇水溶液罐19，CO2、H2、CO气体进入吸收塔25；吸收塔25中碳酸烯丙酯吸收CO2后，通过其一出口进入解析塔26，未被吸收的H2、CO通过其二出口进入PSA装置28；解析塔26将流入饱含CO2的碳酸烯丙酯，在塔中将CO2解析出来后，通过其一出口将CO2储存到CO2储存罐27，纯净碳酸烯丙酯通过其二出口进入解析循环泵40再流入吸收塔25；PSA装置28使用变压吸附法将H2、CO分离，CO流经其一出口通入火炬42直接销毁，H2流经其二出口储存到H2储存罐29。
传感器LI301测得纯水箱17中纯水的液位，传感器LI302测得甲醇原料罐18中甲醇原料的液位，传感器FI301、FI302分别测得纯水箱17和甲醇原料罐18汇合前纯水和甲醇原料的流量，传感器LI303测得甲醇水溶液罐19中甲醇水溶液的液位，传感器FI304、TI304、PI304测得甲醇水溶液罐19和甲醇溶液运输泵39之间甲醇水溶液的流量、温度和压强，传感器TI305测得第三换热器20和第四换热器21之间甲醇水溶液的温度，传感器TI306测得第四换热器21和汽化塔22之间甲醇水溶液的温度，传感器FI307、TIC307、PI307测得汽化塔22和反应塔23之间甲醇水蒸汽的流量、温度和压强，传感器TIC307传输信号控制第二风机5的频率，传感器FI308、TI308、PI308测得反应塔23和第十三阀门60之间高温反应产物的流量、温度和压强，传感器TI309测得第三换热器20和气液分离塔24之间水气混合物的温度，传感器FI311测得气液分离塔24和甲醇水溶液罐19之间甲醇水溶液的流量，传感器FI310测得气液分离塔24和吸收塔25之间气体的流量，传感器FI312测得吸收塔25和解析塔26之间饱和碳酸烯丙酯的流量，传感器FI313测得解析塔26和CO2储存罐27之间CO2的流量，传感器FI315测得解析循环泵40和吸收塔25之间碳酸烯丙酯的流量，传感器LI314测得CO2储存罐27内CO2的容量，传感器FI316测得吸收塔25和PSA装置28H2、CO之间的流量，传感器FI317、TI317、PI317测得PSA装置28和H2储存罐29之间H2的流量、温度和压强，传感器LI317测得H2储存罐29内H2的容量。
本实施例中，氢燃料电池***中H2从H2储存罐29依次流经第十四阀门61和第四三通63其一入口，并从第四三通63出口连接电池堆31阴极；第一软水箱8流出软水，通过第三三通45流入加湿器30；空气净化器32，将空气净化，空气流经第十五阀门62和空气压缩机33通入加湿器30，与软水汇合，形成湿空气；湿空气通过管道流至电池堆31阳极；
H2和O2在电池堆31中发电，阴极排出为未反应的H2，阳极端排出H2O、未反应的H2和空气中的N2；未反应的H2从电池堆31阴极出口流出，流经气体循环泵41和第十六阀门64返回第四三通63其二入口；阳极出口接有第五三通65，H2和N2流经其一出口通过排氢阀66排出，H2O流经其二出口进入储水箱6。
传感器FI401、PI401测得空气压缩机33和加湿器30之间空气的流量、压强，传感器FI402、PI402测得第四三通63和电池堆31之间H2的流量、压强。
综上，该种新型储热***解决新能源发电使用解决峰谷电不平衡的问题，充分利用太阳能、风能发电，产生热风、热水及蒸汽等热产品。储热***还可为甲醇制氢等多种热化学过程提供热量，提高能量利用率，节约成本。

Claims (9)

1.一种新型储热***，其特征在于：包括供能***、放热循环***、甲醇制氢循环***和氢燃料电池***；
所述的供能***包括向蓄热器（2）、放热循环***、甲醇制氢循环***供电的供电站（1），所述的蓄热器（2）为第一换热器（3）供热用于为放热循环***中热水加热，所述的蓄热器（2）为汽化塔（22）供热用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热；
所述的放热循环***通过吸收蓄热器（2）内热量形成高温蒸汽，用于为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热的同时为外部供热；
所述的甲醇制氢循环***包括存储甲醇水溶液的甲醇水溶液罐（19），甲醇水溶依次经过反应塔（23）产物预热、放热循环***预热和蓄热器（2）汽化后输送至反应塔（23）中；
所述的氢燃料电池***中将甲醇制氢循环***输出的氢气作为燃料发电。
2.根据权利要求1所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的供能***中，供电站（1）与蓄热器（2）连接用于为蓄热器（2）提供电能，蓄热器（2）与第一换热器（3）的传热介质由第一风机（4）驱动，蓄热器（2）与汽化塔（22）的传热介质由第二风机（5）驱动。
3.根据权利要求1所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的放热循环***包括储水箱（6），储水箱（6）内的水经过第一软水净化器（7）净化后输送至第一软水箱（8）内，第一软水箱（8）内的软水经预热后经第一换热器（3）加热汽化形成水蒸气输送至储气罐（11）内，储气罐（11）内的高温水蒸气用于通过第四换热器（21）为甲醇制氢循环***中甲醇水溶液加热，储气罐（11）内的高温水蒸气还用于为外部供热。
4.根据权利要求3所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的储气罐（11）第一出气端通过第一蒸汽泵（37）、第五阀门（50）与第一四通（51）的第一入口连接，储气罐（11）第二出气端通过加压泵（35）、第三阀门（48）与过热水箱（12）入口连接，过热水箱（12）出口通过卸压泵（36）、第四阀门（49）与第一四通（51）的第二入口连接，第一四通（51）的第一出口通过第二蒸汽泵（38）、第六阀门（53）输送至第四换热器（21）热侧入口连接，第四换热器（21）热侧出口输出的冷却水经过第二软水净化器（15）净化后输送至第一软水箱（8）内，第一四通（51）的第二出口用于为外部供热。
5.根据权利要求4所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的第一四通（51）的第二出口连接第二四通（52）第一入口，第二四通（52）的第一出口输出的高温水蒸气经第七阀门（54）为外部输出高温蒸汽；第二四通（52）的第二出口输出的高温水蒸气经第八阀门（55）和散热器（14）为外部输出暖风；第二四通（52）的第三出口输出的高温水蒸气经第九阀门（56）、第二换热器（13）为外部输出热水；第二换热器（13）热侧输出的冷却水经过第二软水净化器（15）净化后输送至第一软水箱（8）内，第一软水箱（8）与第二换热器（13）冷侧入口连接用于为第二换热器（13）提供水源。
6.根据权利要求3所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的甲醇制氢循环***包括甲醇水溶液罐（19），甲醇水溶液罐（19）内的甲醇水溶液在甲醇溶液运输泵的驱动下依次流经第三换热器（20）冷侧、第四换热器（21）冷侧以及汽化塔（22）冷侧后输送至反应塔（23）内，反应塔（23）生成的高温产物流经第三换热器（20）热侧为甲醇水溶液预热后输送至气液分离塔（24）内，气液分离塔（24）的出液口与甲醇水溶液罐（19）连接，气液分离塔（24）的出气口与用于吸收CO2的吸收塔（25）连接，吸收塔（25）与解析塔（26）连接，解析塔（26）将CO2解析出后输送至CO2储存罐（27）内，解析塔（26）将解析出的CO2吸收剂返送至吸收塔（25）内，吸收塔（25）排出的气体经过PSA装置（28）使用变压吸附法将H2分离出输送至H2储存罐（29）内，PSA装置（28）排出的其他可燃气体流入通入火炬直接销毁。
7.根据权利要求6所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的第一软水箱（8）内的水经纯水净化器（16）净化后输送至纯水箱（17）内，纯水箱（17）内的纯水与甲醇原料罐（18）内的甲醛混合后形成甲醇水溶液并输送至甲醇水溶液罐（19）内。
8.根据权利要求6所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的H2储存罐（29）内的H2经过第十四阀门（61）输送至电池堆（31）阴极，纯净的压缩空气经加湿器（30）加湿后输送至电池堆（31）阳极，电池堆（31）阴极未反应的H2经过气体循环泵（41）循环回电池堆（31）阴极，电池堆（31）阳极排出的H2O经第五三通（65）第一出口输送至储水箱（6）内，电池堆（31）阳极排出的气体经第五三通（65）第一二出口经通过排氢阀（66）排出。
9.根据权利要求8所述的一种新型储热***，其特征在于：所述的加湿器（30）与第一软水箱（8）连接，第一软水箱（8）用于为加湿器（30）供水。
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