专利名称：载热介质回路及其应用以及输送载热介质的方法
技术领域：
本发明涉及一种带有溢流容器的载热介质回路和借助于所述载热介质回路输送载热介质的方法。此外还给出了一种所述载热介质回路的应用。
背景技术：
在太阳能热电厂,例如太阳热力学抛物线槽发电厂(Parabolrinnen-Kraf twerke )中，借助于一种载热介质(传热液，HTF)和一种常规的蒸发过程把太阳福射能转换成电能。使用热油或者熔融盐作为载热介质。
所述太阳能热电厂的启动和停止(尤其是在热油的情况下)使得所述载热介质的体积变化达30%。
存在恒定开放的溢流容器(Overflow Vessels)用以补偿所述载热介质的体积变化。对于这样的溢流容器提出高的譬如耐热要求和耐压要求。此外要把这种溢流容器的尺寸制定得能够容纳所述载热介质的总膨胀体积。从而总体上所述溢流容器是一个太阳能热电厂并非微不足道的成本因素。发明内容
本发明的技术问题在于如何设计一个载热介质回路使得能够低成本地补偿，也就是说容纳或者放出一个载热介质的膨胀体积。
该技术问题通过独立权利要求得以解决。本发明的扩展在从属权利要求中给出。
为了解决所述技术问题提出一种载热介质回路，其带有至少一个用于输送所述载热介质的载热介质输送回路和至少一个用于与所述载热介质输送回路交换所述载热介质的载热介质溢流回路。所述载热介质溢流回路具有至少一个溢流容器，所述溢流容器可以取决于所述载热介质回路的至少一个工作参数的一个激活值被激活，从而把所述溢流容器提供用于在所述载热介质溢流回路与所述载热介质输送回路之间的载热介质交换。所述载热介质具有选自包含热油和熔融盐组中的至少一种材料。
为了解决所述技术问题还提出一种借助于所述载热介质回路输送载热介质的方法，其中取决于所述工作参数的激活值来激活所述溢流容器，从而借助所述溢流容器在所述载热介质溢流回路与所述载热介质输送回路之间交换载热介质。在达到所述工作参数的激活值时进行所述溢流容器向所述载热体溢流回路的耦合。
根据本发明的另一个技术方面提出所述载热介质回路在一个太阳能热电厂中的应用。在此，借助于所述载热介质回路输送用以获取电能的载热介质。在所述载热介质回路的这种应用情况下，利用载热介质收取的热能通过一个热交换器产生水蒸汽。借助于该水蒸汽驱动一个蒸汽涡轮以产生电流。同样可以设想所述载热介质回路的其它应用，例如应用所述载热介质回路通过所述载热介质从一个工业过程中收取废热。
所述载热介质输送回路和所述载热介质溢流回路是所述载热介质回路的载热介质分回路。所述载热介质分回路如此地相互耦连:使得可以进行所述载热介质分回路之间的载热介质交换。在此，所述载热介质输送回路与载热介质溢流回路之间的载热介质交换包含通过载热介质溢流回路接收载热介质和通过载热介质溢流回路向载热介质输送回路放出载热介质。在此可以只设置唯一的一个溢流容器。优选的是，并联或者串联连接多个这样的溢流容器。
所述溢流容器可以取决于所述工作参数(例如载热介质输送回路中所述载热介质的压力和/或温度)的激活值接通并且从而提供给所说明的交换过程使用。同样地，可以取决于所述激活值把所述溢流容器从所述载热介质溢流回路分开并且从而不提供给所说明的交换过程使用。从而可以这样地设计所述溢流容器:使之能够满足所述工作参数或者一些工作参数的相应值的要求。
根据一个特别的扩展，所述载热介质溢流回路具有至少一个其它的溢流容器，该其它的溢流容器可以取决于一个与所述载热介质回路的工作参数的激活值不同的所述载热介质回路的工作参数的一个其它的激活值而激活，从而所述其它的溢流容器可以提供用于所述载热介质溢流回路与所述载热介质输送回路之间的载热介质交换。所述溢流容器与所述其它的溢流容器是相互分开的。
对于所述其它的溢流容器而言，与所述溢流容器同样的是:可以只设置唯一的一个其它的溢流容器。优选的是有多个并联或者串联的这样的其它的溢流容器。
在太阳能热电厂(例如一个抛物线槽发电厂)的设备工作时，基本上分成所述载热介质的两种静止方式和从而得出的所述载热介质的两个不同的工作体积:在使用一种热油的情况下由于日常的开动和停止产生一个约10%的波动。这种波动称为“热的”油体积。与之相对地，在所述设备较长时间的停机状态(例如在计划外的维修停机状态)发生一个约20%的波动(“冷的”油体积)。
在设备开动时，在第一种情况下必须把“热的”而在第二种情况下必须把“冷的”油体积重新从所述载热介质溢流回路弓I回所述载热介质输送回路中。
在所述载热介质溢流回路中的所述热油一般置于一个惰性气体压力下。所述惰性气体例如是氮气。在“冷的”油体积情况下所述载热介质溢流回路的静止压力明显地低于载热介质输送回路中真正的工作压力。由于这个原因，把所述载热介质从所述载热介质溢流回路的溢流容器引回所述载热介质输送回路不要求在与工作状态下载热介质输送回路中主导的压力相同的压力下提供对应的膨胀体积(“冷的”油体积)。所述惰性气体压力是比较微小的。与之相反，为引回所述载热介质输送回路中必须把所述“热的”体积置于所述载热介质输送回路的比较高的压力下。
优选的是可以相互独立地激活(aktiviert)或者退活(deaktiviert)所述溢流容器。然而还可以联合(Kopplung)所述溢流容器的激活或者联合所述溢流容器的退活。从而可以激活一个溢流容器而同时退活一个其它的溢流容器。
在一个特别的扩展方案中所述载热介质溢流回路具有至少一个分开装置用于把所述溢流容器从所述载热介质溢流回路分开和/或把所述其它的溢流容器从所述载热介质溢流回路分开。所述分开装置例如是一个截止阀。借助于所述分开装置确保所述载热介质不会无控制地或者不会意外地抵达一个溢流容器中。这对于在设计低要求(较低的载热介质温度和较低的载热介质压力)的溢流容器以及必须防止热的载热介质抵达该溢流容器的情况下尤其是重要的。
所述工作参数可以是所述载热介质在所述载热介质输送回路中所受的一个载热介质压力。在一个特别的实施方式中所述工作参数是所述载热介质回路的载热介质的一个载热介质温度。采用所述载热介质回路的所述载热介质的载热介质温度作为工作参数。
优选的是，所述溢流容器是一种低温溢流容器。在此所述激活值在一个预定的分开温度以下。与此相对，所述其它的溢流容器是一个高温溢流容器。所述其它的激活值在所述预定的分开温度以上。如果所述载热介质温度在所述分开温度以下，就为接收或者放出所述载热介质而激活所述溢流容器。与之相对，如果所述载热介质温度在所述分开温度以上，就为接收或者放出所述载热介质而激活所述其它的溢流容器。通过这种分开使得能够设计带有一个显著低的设计压力和一个显著低的设计温度的“冷的”溢流容器并且从而能够大幅度节省投资成本。此外通过如此达到的设备内很低的载热介质平均温度来降低所述溢流容器的整个容纳体积，这导致进一步地降低投资成本。
优选的是，所述分开温度选自150°C至300°C范围。例如所述分开温度为240°C。然而还可以设想一个150°C以下或者300°C以上的分开温度。
所述载热介质具有选自包括热油和熔融盐的组中的至少一种材料。所述熔融盐例如具有不同硝酸盐的一种盐混合物。特别与使用热油相关联的是，由于所述热油相当大的体积变化，上述的载热介质回路是有利的。
下面参照附图借助于一个实施例详细地说明本发明。附图是示意性的并且没有按照比例画出。
图1示出带有一个载热介质回路的太阳能热电厂的一个实施例。
图2示出带有一个载热介质回路的太阳能热电厂的一个第二实施例。
具体实施方式
所述太阳能热电厂1000是一个抛物线槽电厂。有一个带有一个用于输送载热介质2的载热介质输送回路11的载热介质回路I (图1和图2)。所述载热介质是一种热油。在一个可供选择的替代实施方式中所述载热介质是一种熔融盐。
所述载热介质输送回路的其它部件是一个储热器112、一个蒸汽产生器113和一个加热器114。此外还有泵115。
所述载热介质在太阳场111中收取太阳能并且把所述太阳能转换成热能。通过所述载热介质借助于所述载热介质输送回路把该热能输送到蒸汽产生器113。在该蒸汽产生器113处借助于载热介质中的热能产生蒸汽，所述蒸汽用于运行一个蒸汽涡轮。
与所述载热介质输送回路11稱连一个用于与所述载热介质输送回路11交换载热介质的载热介质溢流回路12。所述耦连通过补偿容器3进行。
所述载热介质溢流回路12具有多个串联或者并联连接的溢流容器(低温溢流容器)121 (图1)。作为可供选择的替代方案，这些溢流容器并联连接(图2)。它们可以取决于所述载热介质回路I的一个工作参数的一个激活值激活。在一个实施方式中所述工作参数是所述载热介质回路11中的载热介质温度。附加地或者作为可供选择的替代方案，采用所述载热介质输送回路中的载热介质压力作为工作参数。
此外，所述载热介质溢流回路12具有多个串联(图1)或者并联(图2)连接的其它溢流容器(高温溢流容器)122。它们可以取决于所述载热介质回路I的一个工作参数的一个其它的激活值激活。
所述载热介质溢流回路的其它部件是用于支持所述载热介质溢流回路中的载热介质的输送的泵123。此外在串联连接的溢流容器121前是截止阀(分开装置)124，借助于所述截止阀可以把所述溢流容器121从所述载热介质溢流回路退耦连。同样地可以替代地(例如图2)或者附加地设置其它的截止阀125，借助于所述其它的截止阀可以把高温溢流容器122从所述载热介质溢流回路11分开。
溢流容器121的激活值在一个预定的约240°C的分开温度以下。如果载热介质温度在所述分开温度以下，就激活所述溢流容器121以接收或者放出所述载热介质。为此有一个截止阀124。相反地，如果所述载热介质温度在所述分开温度以上就关闭所述截止阀124。只把所述另外的溢流容器(高温溢流容器)122提供用于与所述载热介质输送回路交换载热介质。
权利要求
1.一种载热介质回路(I )，具有: -至少一个用于输送所述载热介质的载热介质输送回路(11)，和 -至少一个用于与所述载热介质输送回路(11)交换所述载热介质的载热介质溢流回路(12)，其中，所述载热介质溢流回路(12)具有至少一个溢流容器(121)，所述溢流容器(121)能够取决于所述载热介质回路(I)的至少一个工作参数的激活值而被激活，从而把所述溢流容器(121)提供用于在所述载热介质溢流回路(12)与所述载热介质输送回路(11)之间的载热介质的交换。
2.如权利要求1所述的载热介质回路，其中所述载热介质溢流回路(12)具有至少一个其它的溢流容器(122)，所述其它的溢流容器能够取决于与所述载热介质回路的工作参数的该激活值不同的所述载热介质回路(I)的工作参数的其它的激活值而激活，从而所述其它的溢流容器(122)提供用于在所述载热介质溢流回路与所述载热介质输送回路(11)之间的载热介质的交换。
3.如权利要求2所述的载热介质回路，其中能够相互独立地激活所述溢流容器(121)和所述其它的溢流容器(122)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的载热介质回路，其中所述载热介质溢流回路具有至少一个分开装置(124，125)用于将所述溢流容器从所述载热介质溢流回路分开和/或用于将所述其它的溢流容器从所述载热介质溢流回路分开。
5.如权利要求1至4中任一项所述的载热介质回路，其中所述工作参数是所述载热介质回路(I)的载热介质的载热介质温度。
6.如权利要求5所述的载热介质回路，其中所述溢流容器(121)是低温溢流容器并且所述激活值在预定的分开温度以下。
7.如权利要求6所述的载热介质回路，其中所述溢流容器(121)是高温溢流容器并且所述其它的激活值在预定的分开温度以上。
8.如权利要求6或7所述的载热介质回路，其中所述分开温度选自150°C至300°C范围。
9.如权利要求1至8中任一项所述的载热介质回路，其中所述载热介质具有选自包括热油和熔融盐的组中的至少一种材料。
10.借助于如权利要求1至9中任一项所述的载热介质回路输送载热介质的方法，其中取决于所述工作参数的激活值来激活所述溢流容器(121)，从而借助所述溢流容器(121)在所述载热介质溢流回路(12)与所述载热介质输送回路(11)之间交换载热介质(2)。
11.如权利要求10所述的方法，其中取决于所述工作参数的其它激活值来激活所述其它的溢流容器(122)，从而借助所述其它的溢流容器(122)在所述载热介质溢流回路(12)与所述载热介质输送回路(11)之间交换载热介质。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中采用所述载热介质回路(I)的载热介质(2)的载热介质温度作为工作参数。
13.如权利要求1至9中任一项所述的载热介质回路在太阳能热电厂(1000)中的一种应用，其中，借助于所述载热介质回路输送所述载热介质来获取电能。
全文摘要
本发明涉及一种载热介质回路，其带有至少一个用于输送所述载热介质的载热介质输送回路和至少一个用于与所述载热介质输送回路交换所述载热介质的载热介质溢流回路。所述载热介质溢流回路具有至少一个溢流容器，所述溢流容器可以取决于所述载热介质回路的至少一个工作参数的激活值而被激活，从而把所述溢流容器提供用于所述载热介质溢流回路与所述载热介质输送回路之间的载热介质交换。同样地还提出一种借助于所述载热介质回路输送载热介质的方法。所述载热介质回路在太阳能热电厂中得到应用以获取电能。
文档编号F22B1/00GK103105007SQ201210445890
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月11日
发明者C.布索恩, S.埃吉古伦, A.胡布利茨, S.施米德 申请人:西门子公司