管道系统和用于接收流经管道系统的液体的排水容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管道系统，该管道系统包括在一端与收集器连接且在第二端与分配器连接的至少两个管道回路。
【背景技术】
[0002]包括在一端与收集器连接且在第二端与分配器连接的至少两个管道回路的管道系统例如用于线性集中的太阳能发电站、尤其菲涅尔型太阳能发电站和抛物线集中槽型太阳能发电站中。这种情况下，适合于太阳能发电站中出现的温度的传热流体流经管道回路。合适的传热液体例如为盐熔体。
[0003]在线性集中型太阳能发电站中，整个管道系统一般呈用于收集太阳能的网络形式构成。为此目的，太阳能的辐射能借助于抛物柱面镜或菲涅尔镜被集中到接收器上。镜和接收器组合被称为收集器。一排收集器被串联连接以形成所谓的太阳能环。为此目的，接收器分别与管道系统连接或构成管道系统的一部分。向其传递通过接收器收集的辐射能的传热液体流经管道系统。
[0004]目前，尤其采用联苯/二苯醚混合物作为传热液体，不过其最大工作温度受其约400°C的分解温度限制。为了实现允许更大效率的更高工作温度，需要其它传热液体。为此目的，尤其采用盐熔体，例如所谓的太阳盐，其是硝酸钠和硝酸钾的比例为60:40的混合物。
[0005]然而，盐熔体的一个缺点是它们具有高熔点。硝酸钠/硝酸钾混合物例如在218°C的温度下在共晶状态(也就是说混合比为44:56)下熔融。在例如在太阳能发电站中遇到的长管道系统中，具有高熔点的盐熔体难以可靠地工作。盐熔体的冻结会导致管道系统的极大经济损失。损失的原因之一例如是盐在它们熔融时的大体积膨胀。存在阀和管道将被置于压力下并大幅受损的风险。
[0006]当盐熔体冻结一一这主要会发生在太阳能发电站的运行时间之外，也就是说太阳的辐照时间之外一一时或当太阳辐照由于天气而被中断时，发生体积收缩，该体积收缩会导致不同凝固状态，取决于管道系统和运行状态。预期一般而言，疏散的泡沫将形成在管道中并合并而形成或多或少的颇大单元。当发生再熔融时，由于发生体积膨胀的熔融部位与疏散区域之间可能很大的空间距离，可能存在不足以解除压力积累的体积补偿。
[0007]为了防止管道系统中的盐熔体的冻结，通常在延长的脱机时间段排放管道系统。然而，在具有用于盐熔体的储存容器的当前管道系统的情况下，排放消耗的时间长并且无法被可靠地确保，尤其针对例如在停电的情况下的突然中断，使得尤其在这样的情况下会发生管道的损伤。
[0008]对于排放，当前提供排放容器，其安装在竖井(pit)中并且可在容器中的传热液体流出时经其接收传热液体。由管道系统形成的单独的太阳能环具有约0.3%的轻微梯度，使得在排放期间，容纳在管道中的液体由于该梯度而沿排放容器的方向被驱动。然而，由于收集器的更佳效率，希望在基本无梯度的情况下运行。
[0009]在过去已知的以盐熔体作为传热介质且仅具有一个排放容器的太阳能发电站中，所使用的轻微梯度对于尤其具有长管道一一例如用于太阳能发电站中且通常可具有10km以上的总管道长度的管道一一的管道系统的充分快速和彻底的排放而言一般是不够的。此夕卜，不具有安全位置的阀和旋塞被使用。因此，在停电的情况下，阀例如无法将太阳能环置于安全排放状态下。这种情况下，要考虑被用作传热流体的盐的冻结。使用替代源作为备用电源的方案未充分确保免于系统中的所有功能问题。最后，排放到中央排放容器中需要长的流动路径和流动时间，存在传热盐将沿路线凝固的风险。此外，一个太阳能环中的问题会导致所有太阳能环脱机。
[0010]当前，一般采用熔点较低的盐以最大限度地减少管道中由于盐熔体而发生的问题。然而，这样的盐熔体具有相当多的缺点。已知的熔点较低的传热盐的示例是硝酸钠和硝酸钾以及亚硝酸盐的混合物，以及硝酸钾、硝酸钠和硝酸钙的混合物。
[0011]然而，这样的混合物具有比通常使用由硝酸钾和硝酸钠组成的太阳盐低的热稳定性，使得工作范围被限制在500°c以下的温度。其结果是不得不接受发电站的较低效率。盐还必须被保持在封闭系统中，这导致太阳能场区的附加开支，因为必须将惰化系统安装在太阳能场中。需要惰化是因为，一方面，在包含亚硝酸盐的盐的情况下，大气氧会使亚硝酸盐氧化成硝酸盐并且盐的熔点因此不可控地上升，而在包含钙的系统的情况下，二氧化碳与钙离子反应而形成不可溶的碳酸钙。
[0012]其它替代盐包含大量不易获得的贵元素，这使经济使用局限于工作量低的系统。这些盐中的昂贵成分的示例为锂、铷和铯。
[0013]盐以外的传热系统一般具有高蒸气压力或需要相当高的用于长管道系统的腐蚀保护的开支。
[0014]从化工行业得知用于加热盐浴反应器的系统，该系统位于存在覆盖有氮的排放罐的最低点。系统中的所有控制装置都处于安全位置，使得在未预期的运行状态的情况下，熔融的传热盐——一般为主要亚硝酸钠和硝酸钾组成的混合物——流入排放容器中。为此，所有管道都以一定梯度被布置在排放容器的方向上。管道具有足够大的直径，使得即使不提供进一步的通气管路也被排空。不能流动的区域，例如控制装置和下水管上方，具有它们自己的排放管线，即使在阀堵塞的情况下所述区域也可经由所述排放管线排放。熔融的传热盐借助于潜水栗从排放容器被输送到化工系统中。
[0015]然而，这些常用的盐浴反应器方案并非完全可用且由于其大尺寸而在太阳能场中是不充分的。例如，不适合对大型太阳能发电站使用一个排放容器，因为排放过程将太长而不能可靠地防止冻结。此外，需要限制管道系统中的故障如阀故障的影响范围。此外，盐浴反应器一般连续运行，也就是说该系统在反应器起动之后连续运行到下一次修正为止。此前，系统始终是热的且流动经系统的所有部分发生。由此尝试避免由于盐的凝固而发生的闭塞，这种闭塞即使可以也很难消除。然而，太阳能发电站经受有规律地改变的运行状态的恒定周期。例如，太阳能场在夜间不会被供给辐射能。所有系统部件的连续热运行将导致太阳能场中的高辐射损失。为了避免高辐射损失，因此权宜之计是使太阳能发电站间断地运行，尤其为了保持夜间能量损失低。
[0016]此外，太阳能发电站中的盐浴反应器和管道系统在它们的尺寸方面不同。例如，盐浴反应器通常具有最多几百米的管道长度，而太阳能发电站中的管道的长度会超过100千米。这也导致系统中的盐量相应更大。因此，仅仅由于它们的尺寸，太阳能发电站中的这些管道无法以与例如盐浴反应器中的管道系统相似的方式运行。
【发明内容】
[0017]因此，本发明的一个目的是提供一种包括至少两个管道回路的管道系统，所述管道回路可以用于太阳能发电站中并允许停机时段的可靠排放。
[0018]该目的通过一种管道系统来实现，所述管道系统包括在一端与收集器连接且在第二端与分配器连接的至少一个管道，其中收集器和分配器被布置在不同地理高度，并且当收集器位于上部时，加压气体可被送入收集器中且分配器与排放容器连接，而当分配器位于上部时，加压气体可被送入分配器中且收集器与排放容器连接，排放容器所处的位置比收集器和分配器低。
[0019]当系统包括大量管道和管道回路时，例如太阳能发电站的太阳能场，管道集合被分割成多个互相独立的管道系统，每个管道系统都包括在一端与收集器连接且在第二端与分配器连接的至少一个管道。通过这样分割系统如太阳能发电站的太阳能场的管道集合，可以排放一个管道系统，而其它管道系统的功能不受影响。
[0020]优选的是在一端与收集器连接且在第二端与分配器连接的管道被设计为管道回路，结果收集器和分配器彼此上下被布置。
[0021]这些系统中的每一个都优选被指派至少一个排放容器，可在该排放容器中执行排放。排放容器和它们对应的管道系统可被安装在不同地理高度。结果，能避免或最大限度地减少取决于场地的预定地貌的复杂的场地平整。排放容器的地理高度的差异受被送入主分配器中的容许栗压力限制。栗送操作分割成多个级扩大了相应管道系统的容许地理高差。
[0022]由于收集器和分配器布置在不同地理高度，容纳在管道系统中的液体在有必要从上方的分配器或收集器进行排放时经管道流入下方的收集器或分配器，并从其中流入排放容器中。可以通过给送加压气体来辅助该过程。通过加压气体，液体从管道系统被压出到排放容器中。液体因此比在它仅被重力驱动时更快地流走。此外，加压气体的给送还使得管道系统的管道能几乎水平地延伸。送入加压气体的另一个优点是管道或管道回路的长度可被选择成更大，而不会使管道系统的排放能力存在风险。
[0023]在本发明的一个实施例中，收集器和分配器分别以管道形式构成，并且管道分别以一端从收集器分支且以另一端从分配器分支。该构型使得多个管道能从收集器和分配器分支。
[0024]在太阳能发电站中，各管道回路通常包括多个收集器，所接收的太阳光在所述收集器中被集中到盐熔体上且盐熔体由此被加热。
[0025]还优选收集器和分配器在一端彼此连接，使得不从分配器流入管道回路中的液体在分配器的端部被传送到收集器中。收集器和分配器因此同样形成管道回路。此构型避免了盐熔体淤塞在分配器的端部处。收集器和分配器的连接在此情况下也可借助于管道回路形成。为此，分配器在其端部处进入管道回路中，该管道回路又在一端处通向收集器中。
[0026]定向在反方向上的两个管道回路也可以从分配器彼此相对地分支。相应地，相对的管道回路进而在相对的位置通向