專利名稱：載熱介質(zhì)回路及其應(yīng)用以及輸送載熱介質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有溢流容器的載熱介質(zhì)回路和借助于所述載熱介質(zhì)回路輸送載熱介質(zhì)的方法。此外還給出了一種所述載熱介質(zhì)回路的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在太陽(yáng)能熱電廠,例如太陽(yáng)熱力學(xué)拋物線槽發(fā)電廠(Parabolrinnen-Kraf twerke )中，借助于一種載熱介質(zhì)(傳熱液，HTF)和一種常規(guī)的蒸發(fā)過(guò)程把太陽(yáng)福射能轉(zhuǎn)換成電能。使用熱油或者熔融鹽作為載熱介質(zhì)。
所述太陽(yáng)能熱電廠的啟動(dòng)和停止(尤其是在熱油的情況下)使得所述載熱介質(zhì)的體積變化達(dá)30%。
存在恒定開(kāi)放的溢流容器(Overflow Vessels)用以補(bǔ)償所述載熱介質(zhì)的體積變化。對(duì)于這樣的溢流容器提出高的譬如耐熱要求和耐壓要求。此外要把這種溢流容器的尺寸制定得能夠容納所述載熱介質(zhì)的總膨脹體積。從而總體上所述溢流容器是一個(gè)太陽(yáng)能熱電廠并非微不足道的成本因素。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于如何設(shè)計(jì)一個(gè)載熱介質(zhì)回路使得能夠低成本地補(bǔ)償，也就是說(shuō)容納或者放出一個(gè)載熱介質(zhì)的膨脹體積。
該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求得以解決。本發(fā)明的擴(kuò)展在從屬權(quán)利要求中給出。
為了解決所述技術(shù)問(wèn)題提出一種載熱介質(zhì)回路，其帶有至少一個(gè)用于輸送所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)輸送回路和至少一個(gè)用于與所述載熱介質(zhì)輸送回路交換所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溢流回路。所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個(gè)溢流容器，所述溢流容器可以取決于所述載熱介質(zhì)回路的至少一個(gè)工作參數(shù)的一個(gè)激活值被激活，從而把所述溢流容器提供用于在所述載熱介質(zhì)溢流回路與所述載熱介質(zhì)輸送回路之間的載熱介質(zhì)交換。所述載熱介質(zhì)具有選自包含熱油和熔融鹽組中的至少一種材料。
為了解決所述技術(shù)問(wèn)題還提出一種借助于所述載熱介質(zhì)回路輸送載熱介質(zhì)的方法，其中取決于所述工作參數(shù)的激活值來(lái)激活所述溢流容器，從而借助所述溢流容器在所述載熱介質(zhì)溢流回路與所述載熱介質(zhì)輸送回路之間交換載熱介質(zhì)。在達(dá)到所述工作參數(shù)的激活值時(shí)進(jìn)行所述溢流容器向所述載熱體溢流回路的耦合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方面提出所述載熱介質(zhì)回路在一個(gè)太陽(yáng)能熱電廠中的應(yīng)用。在此，借助于所述載熱介質(zhì)回路輸送用以獲取電能的載熱介質(zhì)。在所述載熱介質(zhì)回路的這種應(yīng)用情況下，利用載熱介質(zhì)收取的熱能通過(guò)一個(gè)熱交換器產(chǎn)生水蒸汽。借助于該水蒸汽驅(qū)動(dòng)一個(gè)蒸汽渦輪以產(chǎn)生電流。同樣可以設(shè)想所述載熱介質(zhì)回路的其它應(yīng)用，例如應(yīng)用所述載熱介質(zhì)回路通過(guò)所述載熱介質(zhì)從一個(gè)工業(yè)過(guò)程中收取廢熱。
所述載熱介質(zhì)輸送回路和所述載熱介質(zhì)溢流回路是所述載熱介質(zhì)回路的載熱介質(zhì)分回路。所述載熱介質(zhì)分回路如此地相互耦連:使得可以進(jìn)行所述載熱介質(zhì)分回路之間的載熱介質(zhì)交換。在此，所述載熱介質(zhì)輸送回路與載熱介質(zhì)溢流回路之間的載熱介質(zhì)交換包含通過(guò)載熱介質(zhì)溢流回路接收載熱介質(zhì)和通過(guò)載熱介質(zhì)溢流回路向載熱介質(zhì)輸送回路放出載熱介質(zhì)。在此可以只設(shè)置唯一的一個(gè)溢流容器。優(yōu)選的是，并聯(lián)或者串聯(lián)連接多個(gè)這樣的溢流容器。
所述溢流容器可以取決于所述工作參數(shù)(例如載熱介質(zhì)輸送回路中所述載熱介質(zhì)的壓力和/或溫度)的激活值接通并且從而提供給所說(shuō)明的交換過(guò)程使用。同樣地，可以取決于所述激活值把所述溢流容器從所述載熱介質(zhì)溢流回路分開(kāi)并且從而不提供給所說(shuō)明的交換過(guò)程使用。從而可以這樣地設(shè)計(jì)所述溢流容器:使之能夠滿足所述工作參數(shù)或者一些工作參數(shù)的相應(yīng)值的要求。
根據(jù)一個(gè)特別的擴(kuò)展，所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個(gè)其它的溢流容器，該其它的溢流容器可以取決于一個(gè)與所述載熱介質(zhì)回路的工作參數(shù)的激活值不同的所述載熱介質(zhì)回路的工作參數(shù)的一個(gè)其它的激活值而激活，從而所述其它的溢流容器可以提供用于所述載熱介質(zhì)溢流回路與所述載熱介質(zhì)輸送回路之間的載熱介質(zhì)交換。所述溢流容器與所述其它的溢流容器是相互分開(kāi)的。
對(duì)于所述其它的溢流容器而言，與所述溢流容器同樣的是:可以只設(shè)置唯一的一個(gè)其它的溢流容器。優(yōu)選的是有多個(gè)并聯(lián)或者串聯(lián)的這樣的其它的溢流容器。
在太陽(yáng)能熱電廠(例如一個(gè)拋物線槽發(fā)電廠)的設(shè)備工作時(shí)，基本上分成所述載熱介質(zhì)的兩種靜止方式和從而得出的所述載熱介質(zhì)的兩個(gè)不同的工作體積:在使用一種熱油的情況下由于日常的開(kāi)動(dòng)和停止產(chǎn)生一個(gè)約10%的波動(dòng)。這種波動(dòng)稱為“熱的”油體積。與之相對(duì)地，在所述設(shè)備較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)狀態(tài)(例如在計(jì)劃外的維修停機(jī)狀態(tài))發(fā)生一個(gè)約20%的波動(dòng)(“冷的”油體積)。
在設(shè)備開(kāi)動(dòng)時(shí)，在第一種情況下必須把“熱的”而在第二種情況下必須把“冷的”油體積重新從所述載熱介質(zhì)溢流回路弓I回所述載熱介質(zhì)輸送回路中。
在所述載熱介質(zhì)溢流回路中的所述熱油一般置于一個(gè)惰性氣體壓力下。所述惰性氣體例如是氮?dú)?。在“冷的”油體積情況下所述載熱介質(zhì)溢流回路的靜止壓力明顯地低于載熱介質(zhì)輸送回路中真正的工作壓力。由于這個(gè)原因，把所述載熱介質(zhì)從所述載熱介質(zhì)溢流回路的溢流容器引回所述載熱介質(zhì)輸送回路不要求在與工作狀態(tài)下載熱介質(zhì)輸送回路中主導(dǎo)的壓力相同的壓力下提供對(duì)應(yīng)的膨脹體積(“冷的”油體積)。所述惰性氣體壓力是比較微小的。與之相反，為引回所述載熱介質(zhì)輸送回路中必須把所述“熱的”體積置于所述載熱介質(zhì)輸送回路的比較高的壓力下。
優(yōu)選的是可以相互獨(dú)立地激活(aktiviert)或者退活(deaktiviert)所述溢流容器。然而還可以聯(lián)合(Kopplung)所述溢流容器的激活或者聯(lián)合所述溢流容器的退活。從而可以激活一個(gè)溢流容器而同時(shí)退活一個(gè)其它的溢流容器。
在一個(gè)特別的擴(kuò)展方案中所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個(gè)分開(kāi)裝置用于把所述溢流容器從所述載熱介質(zhì)溢流回路分開(kāi)和/或把所述其它的溢流容器從所述載熱介質(zhì)溢流回路分開(kāi)。所述分開(kāi)裝置例如是一個(gè)截止閥。借助于所述分開(kāi)裝置確保所述載熱介質(zhì)不會(huì)無(wú)控制地或者不會(huì)意外地抵達(dá)一個(gè)溢流容器中。這對(duì)于在設(shè)計(jì)低要求(較低的載熱介質(zhì)溫度和較低的載熱介質(zhì)壓力)的溢流容器以及必須防止熱的載熱介質(zhì)抵達(dá)該溢流容器的情況下尤其是重要的。
所述工作參數(shù)可以是所述載熱介質(zhì)在所述載熱介質(zhì)輸送回路中所受的一個(gè)載熱介質(zhì)壓力。在一個(gè)特別的實(shí)施方式中所述工作參數(shù)是所述載熱介質(zhì)回路的載熱介質(zhì)的一個(gè)載熱介質(zhì)溫度。采用所述載熱介質(zhì)回路的所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溫度作為工作參數(shù)。
優(yōu)選的是，所述溢流容器是一種低溫溢流容器。在此所述激活值在一個(gè)預(yù)定的分開(kāi)溫度以下。與此相對(duì)，所述其它的溢流容器是一個(gè)高溫溢流容器。所述其它的激活值在所述預(yù)定的分開(kāi)溫度以上。如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開(kāi)溫度以下，就為接收或者放出所述載熱介質(zhì)而激活所述溢流容器。與之相對(duì)，如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開(kāi)溫度以上，就為接收或者放出所述載熱介質(zhì)而激活所述其它的溢流容器。通過(guò)這種分開(kāi)使得能夠設(shè)計(jì)帶有一個(gè)顯著低的設(shè)計(jì)壓力和一個(gè)顯著低的設(shè)計(jì)溫度的“冷的”溢流容器并且從而能夠大幅度節(jié)省投資成本。此外通過(guò)如此達(dá)到的設(shè)備內(nèi)很低的載熱介質(zhì)平均溫度來(lái)降低所述溢流容器的整個(gè)容納體積，這導(dǎo)致進(jìn)一步地降低投資成本。
優(yōu)選的是，所述分開(kāi)溫度選自150°C至300°C范圍。例如所述分開(kāi)溫度為240°C。然而還可以設(shè)想一個(gè)150°C以下或者300°C以上的分開(kāi)溫度。
所述載熱介質(zhì)具有選自包括熱油和熔融鹽的組中的至少一種材料。所述熔融鹽例如具有不同硝酸鹽的一種鹽混合物。特別與使用熱油相關(guān)聯(lián)的是，由于所述熱油相當(dāng)大的體積變化，上述的載熱介質(zhì)回路是有利的。
下面參照附圖借助于一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。附圖是示意性的并且沒(méi)有按照比例畫(huà)出。


圖1示出帶有一個(gè)載熱介質(zhì)回路的太陽(yáng)能熱電廠的一個(gè)實(shí)施例。
圖2示出帶有一個(gè)載熱介質(zhì)回路的太陽(yáng)能熱電廠的一個(gè)第二實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
所述太陽(yáng)能熱電廠1000是一個(gè)拋物線槽電廠。有一個(gè)帶有一個(gè)用于輸送載熱介質(zhì)2的載熱介質(zhì)輸送回路11的載熱介質(zhì)回路I (圖1和圖2)。所述載熱介質(zhì)是一種熱油。在一個(gè)可供選擇的替代實(shí)施方式中所述載熱介質(zhì)是一種熔融鹽。
所述載熱介質(zhì)輸送回路的其它部件是一個(gè)儲(chǔ)熱器112、一個(gè)蒸汽產(chǎn)生器113和一個(gè)加熱器114。此外還有泵115。
所述載熱介質(zhì)在太陽(yáng)場(chǎng)111中收取太陽(yáng)能并且把所述太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能。通過(guò)所述載熱介質(zhì)借助于所述載熱介質(zhì)輸送回路把該熱能輸送到蒸汽產(chǎn)生器113。在該蒸汽產(chǎn)生器113處借助于載熱介質(zhì)中的熱能產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽用于運(yùn)行一個(gè)蒸汽渦輪。
與所述載熱介質(zhì)輸送回路11稱連一個(gè)用于與所述載熱介質(zhì)輸送回路11交換載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溢流回路12。所述耦連通過(guò)補(bǔ)償容器3進(jìn)行。
所述載熱介質(zhì)溢流回路12具有多個(gè)串聯(lián)或者并聯(lián)連接的溢流容器(低溫溢流容器)121 (圖1)。作為可供選擇的替代方案，這些溢流容器并聯(lián)連接(圖2)。它們可以取決于所述載熱介質(zhì)回路I的一個(gè)工作參數(shù)的一個(gè)激活值激活。在一個(gè)實(shí)施方式中所述工作參數(shù)是所述載熱介質(zhì)回路11中的載熱介質(zhì)溫度。附加地或者作為可供選擇的替代方案，采用所述載熱介質(zhì)輸送回路中的載熱介質(zhì)壓力作為工作參數(shù)。
此外，所述載熱介質(zhì)溢流回路12具有多個(gè)串聯(lián)(圖1)或者并聯(lián)(圖2)連接的其它溢流容器(高溫溢流容器)122。它們可以取決于所述載熱介質(zhì)回路I的一個(gè)工作參數(shù)的一個(gè)其它的激活值激活。
所述載熱介質(zhì)溢流回路的其它部件是用于支持所述載熱介質(zhì)溢流回路中的載熱介質(zhì)的輸送的泵123。此外在串聯(lián)連接的溢流容器121前是截止閥(分開(kāi)裝置)124，借助于所述截止閥可以把所述溢流容器121從所述載熱介質(zhì)溢流回路退耦連。同樣地可以替代地(例如圖2)或者附加地設(shè)置其它的截止閥125，借助于所述其它的截止閥可以把高溫溢流容器122從所述載熱介質(zhì)溢流回路11分開(kāi)。
溢流容器121的激活值在一個(gè)預(yù)定的約240°C的分開(kāi)溫度以下。如果載熱介質(zhì)溫度在所述分開(kāi)溫度以下，就激活所述溢流容器121以接收或者放出所述載熱介質(zhì)。為此有一個(gè)截止閥124。相反地，如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開(kāi)溫度以上就關(guān)閉所述截止閥124。只把所述另外的溢流容器(高溫溢流容器)122提供用于與所述載熱介質(zhì)輸送回路交換載熱介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種載熱介質(zhì)回路(I )，具有: -至少一個(gè)用于輸送所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)輸送回路(11)，和 -至少一個(gè)用于與所述載熱介質(zhì)輸送回路(11)交換所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溢流回路(12)，其中，所述載熱介質(zhì)溢流回路(12)具有至少一個(gè)溢流容器(121)，所述溢流容器(121)能夠取決于所述載熱介質(zhì)回路(I)的至少一個(gè)工作參數(shù)的激活值而被激活，從而把所述溢流容器(121)提供用于在所述載熱介質(zhì)溢流回路(12)與所述載熱介質(zhì)輸送回路(11)之間的載熱介質(zhì)的交換。
2.如權(quán)利要求1所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述載熱介質(zhì)溢流回路(12)具有至少一個(gè)其它的溢流容器(122)，所述其它的溢流容器能夠取決于與所述載熱介質(zhì)回路的工作參數(shù)的該激活值不同的所述載熱介質(zhì)回路(I)的工作參數(shù)的其它的激活值而激活，從而所述其它的溢流容器(122)提供用于在所述載熱介質(zhì)溢流回路與所述載熱介質(zhì)輸送回路(11)之間的載熱介質(zhì)的交換。
3.如權(quán)利要求2所述的載熱介質(zhì)回路，其中能夠相互獨(dú)立地激活所述溢流容器(121)和所述其它的溢流容器(122)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個(gè)分開(kāi)裝置(124，125)用于將所述溢流容器從所述載熱介質(zhì)溢流回路分開(kāi)和/或用于將所述其它的溢流容器從所述載熱介質(zhì)溢流回路分開(kāi)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述工作參數(shù)是所述載熱介質(zhì)回路(I)的載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述溢流容器(121)是低溫溢流容器并且所述激活值在預(yù)定的分開(kāi)溫度以下。
7.如權(quán)利要求6所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述溢流容器(121)是高溫溢流容器并且所述其它的激活值在預(yù)定的分開(kāi)溫度以上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述分開(kāi)溫度選自150°C至300°C范圍。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的載熱介質(zhì)回路，其中所述載熱介質(zhì)具有選自包括熱油和熔融鹽的組中的至少一種材料。
10.借助于如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的載熱介質(zhì)回路輸送載熱介質(zhì)的方法，其中取決于所述工作參數(shù)的激活值來(lái)激活所述溢流容器(121)，從而借助所述溢流容器(121)在所述載熱介質(zhì)溢流回路(12)與所述載熱介質(zhì)輸送回路(11)之間交換載熱介質(zhì)(2)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中取決于所述工作參數(shù)的其它激活值來(lái)激活所述其它的溢流容器(122)，從而借助所述其它的溢流容器(122)在所述載熱介質(zhì)溢流回路(12)與所述載熱介質(zhì)輸送回路(11)之間交換載熱介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中采用所述載熱介質(zhì)回路(I)的載熱介質(zhì)(2)的載熱介質(zhì)溫度作為工作參數(shù)。
13.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的載熱介質(zhì)回路在太陽(yáng)能熱電廠(1000)中的一種應(yīng)用，其中，借助于所述載熱介質(zhì)回路輸送所述載熱介質(zhì)來(lái)獲取電能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載熱介質(zhì)回路，其帶有至少一個(gè)用于輸送所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)輸送回路和至少一個(gè)用于與所述載熱介質(zhì)輸送回路交換所述載熱介質(zhì)的載熱介質(zhì)溢流回路。所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個(gè)溢流容器，所述溢流容器可以取決于所述載熱介質(zhì)回路的至少一個(gè)工作參數(shù)的激活值而被激活，從而把所述溢流容器提供用于所述載熱介質(zhì)溢流回路與所述載熱介質(zhì)輸送回路之間的載熱介質(zhì)交換。同樣地還提出一種借助于所述載熱介質(zhì)回路輸送載熱介質(zhì)的方法。所述載熱介質(zhì)回路在太陽(yáng)能熱電廠中得到應(yīng)用以獲取電能。
文檔編號(hào)F22B1/00GK103105007SQ201210445890
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者C.布索恩, S.埃吉古倫, A.胡布利茨, S.施米德 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司