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)：
在太陽能熱電廠,例如太陽熱力學(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)過程把太陽福射能轉(zhuǎn)換成電能。使用熱油或者熔融鹽作為載熱介質(zhì)。
所述太陽能熱電廠的啟動和停止(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太陽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)問題在于如何設(shè)計一個載熱介質(zhì)回路使得能夠低成本地補(bǔ)償，也就是說容納或者放出一個載熱介質(zhì)的膨脹體積。
該技術(shù)問題通過獨立權(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)問題提出一種載熱介質(zhì)回路，其帶有至少一個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)回路的至少一個工作參數(shù)的一個激活值被激活，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)明的另一個技術(shù)方面提出所述載熱介質(zhì)回路在一個太陽能熱電廠中的應(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)收取的熱能通過一個熱交換器產(chǎn)生水蒸汽。借助于該水蒸汽驅(qū)動一個蒸汽渦輪以產(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)回路通過所述載熱介質(zhì)從一個工業(yè)過程中收取廢熱。
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)交換包含通過載熱介質(zhì)溢流回路接收載熱介質(zhì)和通過載熱介質(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)置唯一的一個溢流容器。優(yōu)選的是，并聯(lián)或者串聯(lián)連接多個這樣的溢流容器。
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明的交換過程使用。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)溢流回路分開并且從而不提供給所說明的交換過程使用。從而可以這樣地設(shè)計所述溢流容器: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)一個特別的擴(kuò)展，所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個其它的溢流容器，該其它的溢流容器可以取決于一個與所述載熱介質(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的。
對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)置唯一的一個其它的溢流容器。優(yōu)選的是有多個并聯(lián)或者串聯(lián)的這樣的其它的溢流容器。
在太陽能熱電廠(例如一個拋物線槽發(fā)電廠)的設(shè)備工作時，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)的兩個不同的工作體積:在使用一種熱油的情況下由于日常的開動和停止產(chǎn)生一個約10%的波動。這種波動稱為“熱的”油體積。與之相對地，在所述設(shè)備較長時間的停機(jī)狀態(tài)(例如在計劃外的維修停機(jī)狀態(tài))發(fā)生一個約20%的波動(“冷的”油體積)。
在設(shè)備開動時，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惰性氣體壓力下。所述惰性氣體例如是氮氣。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。從而可以激活一個溢流容器而同時退活一個其它的溢流容器。
在一個特別的擴(kuò)展方案中所述載熱介質(zhì)溢流回路具有至少一個分開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。所述分開裝置例如是一個截止閥。借助于所述分開裝置確保所述載熱介質(zhì)不會無控制地或者不會意外地抵達(dá)一個溢流容器中。這對于在設(shè)計低要求(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載熱介質(zhì)壓力。在一個特別的實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預(yù)定的分開溫度以下。與此相對，所述其它的溢流容器是一個高溫溢流容器。所述其它的激活值在所述預(yù)定的分開溫度以上。如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開溫度以下，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，如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開溫度以上，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。通過這種分開使得能夠設(shè)計帶有一個顯著低的設(shè)計壓力和一個顯著低的設(shè)計溫度的“冷的”溢流容器并且從而能夠大幅度節(jié)省投資成本。此外通過如此達(dá)到的設(shè)備內(nèi)很低的載熱介質(zhì)平均溫度來降低所述溢流容器的整個容納體積，這導(dǎo)致進(jìn)一步地降低投資成本。
優(yōu)選的是，所述分開溫度選自150°C至300°C范圍。例如所述分開溫度為240°C。然而還可以設(shè)想一個150°C以下或者300°C以上的分開溫度。
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實施例詳細(xì)地說明本發(fā)明。附圖是示意性的并且沒有按照比例畫出。


圖1示出帶有一個載熱介質(zhì)回路的太陽能熱電廠的一個實施例。
圖2示出帶有一個載熱介質(zhì)回路的太陽能熱電廠的一個第二實施例。
具體實施方式
所述太陽能熱電廠1000是一個拋物線槽電廠。有一個帶有一個用于輸送載熱介質(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。在一個可供選擇的替代實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儲熱器112、一個蒸汽產(chǎn)生器113和一個加熱器114。此外還有泵115。
所述載熱介質(zhì)在太陽場111中收取太陽能并且把所述太陽能轉(zhuǎn)換成熱能。通過所述載熱介質(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，所述蒸汽用于運行一個蒸汽渦輪。
與所述載熱介質(zhì)輸送回路11稱連一個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的一個工作參數(shù)的一個激活值激活。在一個實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的一個工作參數(shù)的一個其它的激活值激活。
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。
溢流容器121的激活值在一個預(yù)定的約240°C的分開溫度以下。如果載熱介質(zhì)溫度在所述分開溫度以下，就激活所述溢流容器121以接收或者放出所述載熱介質(zhì)。為此有一個截止閥124。相反地，如果所述載熱介質(zhì)溫度在所述分開溫度以上就關(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分開裝置(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。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的載熱介質(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中任一項所述的載熱介質(zhì)回路在太陽能熱電廠(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)回路在太陽能熱電廠中得到應(yīng)用以獲取電能。
文檔編號F22B1/00GK103105007SQ201210445890
公開日2013年5月15日 申請日期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 申請人:西門子公司