用于蓄熱的裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術涉及一種用于蓄熱的裝置，包括為蓄熱而吸收熱量并且為對所蓄熱量加以利用而輸出熱量的蓄熱介質和用于容納蓄熱介質的容器，其中所述容器被氣密的蓋件封閉，所述裝置包括體積補償單元，該體積補償單元用于補償由于溫度升高引起的蓄熱介質（3）體積增加和由于溫度降低引起的蓄熱介質體積減小。本發(fā)明專利技術還涉及一種用于蓄熱的方法，在該方法中為蓄熱而向蓄熱介質傳入熱量或者為對熱量加以利用而從蓄熱介質向熱載體排出熱量，其中蓄熱介質容納在容器中，所述容器被氣密的蓋件封閉，其中通過使容器（1）的體積加大或者通過使蓄熱介質（3）從容器（1）流到緩沖容器（21；63、65）中來對蓄熱介質（3）的體積膨脹進行補償，通過使容器（1）的體積變小或者通過使蓄熱介質（3）從緩沖容器（21；63、65）流到容器（1）中來對蓄熱介質（3）體積減小進行補償。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于蓄熱的裝置，包括為蓄熱而吸收熱量并且為對所蓄熱量加以利用而輸出熱量的蓄熱介質和用于容納蓄熱介質的容器，其中所述容器被氣密的蓋件封閉。本專利技術還涉及一種用于蓄熱的方法，在該方法中在熱交換器中從熱載體向蓄熱介質傳入熱量或者在熱交換器中從蓄熱介質向熱載體排出熱量，其中蓄熱介質容納在容器中，所述容器被氣密的蓋件封閉。
技術介紹
例如在太陽能發(fā)電站中使用。通過使用能夠使太陽能發(fā)電站即使在無太陽的時間——例如夜間——也無中斷地運行。為了能夠無中斷地運行，大的太陽能發(fā)電站需要非常大的蓄熱器。因此例如已知，在目前已經(jīng)運行的50MW電功率的拋物線槽式太陽能發(fā)電站中使用鹽蓄熱器，它們含有直到28，000噸的鹽 作為蓄熱介質。鹽儲存在兩個雙置(dual)的儲器中。在太陽光下在陽光區(qū)中加熱的蓄熱介質被從冷儲器移動到熱儲器中。在放電時從熱儲器取出蓄熱介質并且使之在發(fā)電站中在獲取電能的條件下冷卻。經(jīng)冷卻的蓄熱介質返回到冷儲器中。為了可以以更大的功率或者在更長的時間區(qū)間上無中斷地運行太陽能發(fā)電站，需要一種比目前已知的蓄熱裝置大得多的蓄熱器。在此一方面是可以使用大量的小蓄熱器或者使用大的蓄熱器，但這需要更大的空間需求。為了避免由于不允許的大作用力作用于容器的外殼上而在容器中產(chǎn)生負壓，在容器中未被占據(jù)的體積由氣體來占據(jù)。對于能氧化的蓄熱介質必需附加地避免氧化。為此，例如使用氮作為用于占據(jù)未被蓄熱介質占據(jù)的體積的氣體。此外對于不能氧化的蓄熱介質也可以使用空氣。在蓄熱系統(tǒng)中的溫度波動時，由于蓄熱介質的熱膨脹由使蓄熱介質占據(jù)的體積發(fā)生變化。在此氣態(tài)儲器容物的體積以特別顯著的程度變化。所存在的高壓力由于容器結構的原因而需要高費用。因此希望避免在容器外殼上的附加壓力負荷。為此大容器優(yōu)選在環(huán)境壓力下運行。目前通過如下方式避免由于蓄熱介質的熱膨脹引起的體積波動在體積增加時將氣體排到環(huán)境中。在蓄熱介質的溫度降低時必需重新輸入氣體。這需要制備和提供氣體才能補償相應的波動。在使用具有高蒸發(fā)壓力的蓄熱介質時必需以特別大的氣體交換量計算，這是由于在熱的蓄熱器狀態(tài)中蒸發(fā)和在冷的蓄熱器狀態(tài)中的冷凝引起的。對于易氧化的蓄熱介質、例如油，氣體承擔鈍化功能/惰化功能。氧氣在低濃度下也有可能導致蓄熱介質的氧化過程，其中可能形成有害的、例如不可溶解的產(chǎn)物。由此可能出現(xiàn)不期望的沉積物。此外由于形成不可溶解的產(chǎn)物而影響蓄熱介質的蓄熱能力。目前為了去除這種不期望的沉積可以執(zhí)行高沸點物的蒸餾分離。也可以選擇更換在其中形成沉積的蓄熱介質。對于可燃的蓄熱介質，足夠大的氧濃度還可能由于顯著的蒸發(fā)壓力而產(chǎn)生爆炸隱患。在不易氧化的物質作為蓄熱介質時，例如在使用硝酸鹽熔體時裝置也可以例如以空氣作為用于補償體積波動的氣體。尤其當需要以惰性氣體實現(xiàn)氣體覆蓋時，運行成本高。目前在太陽能發(fā)電站中為了補償體積使用液化氮，它被蒸發(fā)并且導引到蓄熱介質。通過使用具有可變體積的大的等壓儲氣罐、也稱為儲氣柜/氣量計可以建立氣體緩沖系統(tǒng)。由于可變體積在加熱時可以接納多余氣體并且在冷卻時給出。但是在使用具有顯著蒸發(fā)壓力的蓄熱介質時使用這種儲氣柜是有問題的，因為蓄熱介質冷凝到儲氣柜中。為了防止冷凝，需要使氣體中含有的已蒸發(fā)的蓄熱介質有效冷凝并且使之循環(huán)的冷卻器。但是這些裝置在構造和運行方面是非常費事的。此外也已知浮動蓋儲器。但是浮動蓋一般不能完全氣密地構成并且具有例如相對容器壁部的壁部密封件。例如通過使用第二密封系統(tǒng)改善氣密性。但是在高溫下使用蓄熱器時這個解決方案是不夠的。氧可能到達在高儲存溫度下易氧化的物質中并且由于氧化可能形成不期望的固體或者在含有碳的蓄熱介質中也形成不期望的惰性氣體如一氧化碳或二氧化碳。在使用含硫蓄熱介質時可能形成二氧化硫或三氧化硫，它們可能通過腐蝕而損壞容器壁
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是，提供一種用于蓄熱的裝置，它不具有由現(xiàn)有技術已知的缺陷并且在高溫下也能可靠運行。這個目的通過一種用于蓄熱的裝置實現(xiàn)，其包括為蓄熱而吸收熱量并且為對所蓄熱量加以利用而輸出熱量的蓄熱介質和用于容納蓄熱介質的容器，其中所述容器被氣密的蓋件封閉，所述裝置包括體積補償單元用以補償由于溫度升高引起的蓄熱介質體積增加和由于溫度降低弓I起的蓄熱介質體積減小。本專利技術的目的還通過一種用于蓄熱的方法實現(xiàn)，在該方法中為蓄熱而向蓄熱介質傳入熱量或者為對熱量加以利用而從蓄熱介質向熱載體輸出熱量，其中蓄熱介質容納在容器中，所述容器被氣密的蓋件封閉，其中，通過使容器的體積加大或者通過使蓄熱介質從容器流到緩沖容器中來對蓄熱介質的體積膨脹進行補償，通過使容器的體積變小或者通過使蓄熱介質從緩沖容器流到容器中來對蓄熱介質體積減小進行補償。按照本專利技術的裝置尤其適用于使用易氧化的和/或低沸點的物質作為蓄熱介質的情況。通過氣密的容器蓋件避免了，氧從外面接觸到蓄熱介質。另外避免了，系統(tǒng)中所含的氣體可能逸出。但通過使用體積補償單元特別有利的是，在容器中不必含有用以實現(xiàn)體積波動補償?shù)臍怏w。僅通過容器的加大或縮小或者替代地通過蓄熱介質流入(出)緩沖容器來對蓄熱介質體積波動進行補償。在第一實施例中，體積補償單元包括容器的柔性蓋件。容器的柔性蓋件例如可以通過適合的容器蓋件來實現(xiàn)，該容器蓋件在蓄熱介質體積膨脹時抬起并且在蓄熱介質體積減小時再下降，而不會取消在蓋件邊緣上的密封。尤其可能的是，所述柔性蓋件包括柔性區(qū)，所述柔性區(qū)在蓄熱介質體積增加時膨脹并且在蓄熱介質體積減小時收縮。在此，蓋件的柔性區(qū)可以替代地在整個蓋件上延伸或者僅占據(jù)蓋件的一部分。如果柔性區(qū)只包括蓋件的一部分，則例如可以將蓋件的一部分設計成可以在體積增加時膨脹的補償器的形式。這種補償器例如具有伸縮膜(Balgen)的形式。替代地也可能的是，通過使用設計成補償器的區(qū)域實現(xiàn)容器蓋件與蓄熱介質體積相應的升降。通過在容器蓋件中使用柔性區(qū)能夠實現(xiàn)，使蓋件與容器固定連接，尤其是使蓋件與容器氣密連接。該連接例如可以通過焊接實現(xiàn)。為了避免由于在蓄熱介質上方的氣體而產(chǎn)生大的體積增加，在有利的實施例中設有氣體分離器。通過該氣體分離器可以從容器中除去低沸點物質和/或惰性氣體。在此可以使用任意的、技術人員已知的氣體分離器。在一種替代實施例中，體積補償單元包括緩沖容器，在蓄熱介質體積增加時蓄熱介質的一部分能流入所述緩沖容器中。在蓄熱介質體積減小時相應的蓄熱介質從緩沖容器流回到容器中。為了能使緩沖容器等壓運行，可以如上面針對容器所述地給緩沖容器配有柔性蓋件?；蛘咭部赡苁?，使緩沖容器在氣體覆蓋下運行，其中在給緩沖容器填充蓄熱介質時從緩沖容器取出氣體并且在從緩沖容器取出蓄熱介質時使氣體再流入緩沖容器中。為此例如可以設有獨立的氣體儲器，該氣體儲器接納流出的氣體并且氣體能從該氣體儲器再流回緩沖容器?；蛘咭部赡苁侨缒壳耙阎到y(tǒng)那樣，在蓄熱介質體積增加時使氣體從緩沖容器流出并且氣體能再從氣體儲器流回緩沖容器。與利用容器中的氣體覆蓋進行的體積補償相比其優(yōu)點是，緩沖容器的體積可以小得多、因此所需氣體量少得多。另一優(yōu)點是，只需對蓄熱介質的熱膨脹進行緩沖。而在現(xiàn)有技術的系統(tǒng)中由于氣體空間的熱膨脹引起的以及由于具有顯著蒸發(fā)壓力的蓄熱介質的冷凝引起的、占主要地位的、待緩沖的體積波動則不是必須的。如果使用緩沖容器，則在蓄熱介質體積本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：J·沃特曼，C·舍費爾，M·魯茨，F·澤勒，M·蓋特納，F·梅杰，K·希爾勒阿恩特，O·馬赫哈默，G·胡貝爾，S·毛雷爾，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：
國別省市：