用于太阳能发电设备的管线系统技术方案

技术编号:14002417 阅读:128 留言:0更新日期:2016-11-16 09:45
本发明专利技术涉及用于线性聚光太阳能发电设备(1)的管线系统,其具有传热介质在其中被辐射的太阳能加热的至少一个接收管线(13),或者具有中央接收器和至少一个放空罐(21)和/或一个用于传热介质的储存装置,所述传热介质在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力。此外,包括气体置换系统(31),该气体置换系统将所述至少一个放空罐(21)中的和/或用于传热介质的储存装置中的气体空间彼此连接并且该气体置换系统具有中央气体储存装置(35)和/或中央气体接口(37)和中央废气出口(39),气体能经由所述中央废气出口排放至周围环境中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少一个接收管线的用于太阳能发电设备的管线系统,传热介质在接收管线中通过辐射的太阳能加热,该管线系统具有至少一个放空罐和/或用于储存传热介质的至少一个储存装置,该传热介质在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力。
技术介绍
太阳能发电设备例如是线性聚光太阳能发电设备如菲涅耳太阳能发电设备或抛物面槽式太阳能发电设备,和塔式发电设备。在这些设备中,例如,使用熔融盐作为传热介质,其在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力。在线性聚光太阳能发电设备中,整个管线系统通常以用于捕获太阳能的网络的形式构造。为此,太阳的辐射能通过抛物面反射镜或菲涅耳反射镜被集中到接收器上。反射镜和接收器的组合通常被称为收集器。将一系列接收器串联联接以形成所知的太阳能回路。为了实现这一目的,接收器在任何情况下均被连接至管线系统或连接至管线系统的组成部分。传热介质液流经管线系统,被接收器捕获的辐射能被传递至传热介质液。在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力的传热介质例如是熔融盐,例如所知的太阳盐,即比例为60:40的硝酸钠和硝酸钾的混合物。特别地,使用熔融盐以获得更高的操作温度和因此在太阳能发电设备中的更高的效率。反射镜的用于收集太阳能的应用例如在WO 2009/101586 A2或WO 2012/006257 A2中有所描述。但在这两种方法中,太阳能被用于使管线中的水蒸发。该系统的缺陷在于蒸气不能直接以如在线性聚光太阳能发电设备中所需的大的量被存储。如果采用具有低蒸气压力例如0.5巴以下的蒸气压力的传热介质液,则热存储是相对简单的。大型容器或罐需要填充热的传热介质液。如果需要,热量可通过放空容器来从该容器获取并利用。反射镜的用于捕获太阳能以例如使沙、金属或盐熔融的应用从WO 2010/149177 A2中获知。为了在太阳能发电设备中获得期望的高温,所用的传热介质是在最高操作温度下具有0.5巴以下的蒸气压力的液体,例如熔融盐。所用的热储存装置通常为填充有熔体的非常大的罐。在这种情况下,例如,能够提供温度在最低操作温度附近的罐和温度在最高操作温度下的罐的组合。当辐射太阳能时,传热介质被加热升温并且从低温罐转移至高温罐。为了利用所述热量,传热介质的热量从高温罐传递至用于水蒸发的另一回路,并且冷却后的传热介质被再循环至低温罐内。作为使用低温罐和高温罐的替代方案,能够采用分层式储存装置(stratified store),其也可被设计成温跃层式罐(thermoclinic tank)。已知,太阳能发电设备内布置有储存系统,该储存系统可包括多个储罐,并且其中,这些储罐的气相借助气体置换管线彼此连接。在两罐式系统中,气体往返于热罐和冷罐之间。还已知,空气或来自液氮罐的氮气可在废气被放空时被送入这样的气体置换系统中。使用熔融盐的缺陷是它们可能会在室温以上固化。大多数熔融盐甚至是高熔点的。例如,硝酸钠/硝酸钾的混合物在其按重量计的混合比例为44:56的情况下在共熔点、在218℃的温度下熔融。在长管线系统中,如在太阳能发电设备里发生的那样,高熔点的熔融盐很难可靠地作为传热介质管控。熔融盐的凝固可能会在管线系统中造成严重的经济损失。损失的原因可能是它巨大的熔融体积,也就是说,在熔融过程中会发生明显的体积膨胀。这招致了配件及管线被冲开并被严重损坏的风险。原则上,熔融盐的凝固可能在太阳能发电设备的操作时间以外发生,也就是说,可在太阳的辐射时间以外或在太阳辐射因天气状况而不存在时发生。在这种情况下,会发生体积收缩,这可能导致根据管线系统和操作状态的不同状态的固化。预期固化的熔体在管线系统的低处区域内汇聚为较大或较小尺寸的单元,而未填充盐的空间形成在系统的高处区域内。在再熔融期间,由于在体积膨胀的熔融位置与未填充盐的空间之间的在空间方面可能的极大距离,体积补偿可能不足以降低升高的压力,并且这可能因熔融期间的体积膨胀而导致管线系统损坏。目前,对该管线系统进行放空,以防止熔融盐在长时间停工期间在管线系统中凝固。此外,在设备故障的情况下,例如在能源中断的情况下,必须防止熔融盐在管线系统内发生凝固。在这种情况下,也必须可靠地放空装置,也就是说,具有高可用性,如所预期地那样。目前,使用朝下的放空管线以及在低处的放空罐来放空管网。用于放空管网的能量通常从液态熔融盐的势能获得。但也可通过推进气体压力来额外地辅助放空。所述推进气体压力可例如施加在管网中的最高点。作为良好放空技术的一个替代方案,也能采用熔点比已知太阳盐的熔点更低的盐类混合物。这降低了管线系统冷冻和可能造成损坏的风险。但可获得的具有较低熔点的盐类和盐类混合物具有这样的缺陷,即它们的热稳定性较差并且它们还可能含有不易得到的组分或是毒性较大的组分。熔点的降低可例如通过添加亚硝酸盐来实现。但是,这样做具有这样的特性,即在传热介质设备的高操作温度下以及在氧气存在下,亚硝酸根离子可能被氧化成硝酸根离子,这导致传热介质的熔点急剧上升。为了避免这种情况,通常通过以严格密封方式与周围环境气体隔绝的传热介质回路来避免氧气进入。但封闭式系统同样需要入口和出口,从而物质能相应地经该入口被引入系统内以及自该出口从系统排出。必须检查这些入口和出口,所述检查例如包括排除氧气或者分离除空气以外的物质例如二氧化氮。此外,在亚硝酸盐和硝酸盐混合物的情况下,在它们的热稳定性的边界区域内或者在与杂质例如含高负载金属离子的物质或与有机物质接触时,存在形成氮氧化物并且在开放环境下会排放至周围环境的风险。这两个问题可通过如此操纵传热介质回路来解决,以使得该传热介质回路与周围环境气体隔绝。这样的封闭式传热介质回路可易于例如在化学设备中实施,因为该设备的所有组成部分均是彼此紧邻构建的。但在大型太阳能发电设备的管网内并非如此,其非常巨大并且总管线长度通常可在100km以上。在放空的情况下,在管线系统的多个最高点的、彼此间隔极大距离的多个通风口必须被打开。由于通风点彼此间隔很长距离,通风通常利用环境空气来进行。但这又具有这样的缺陷,即氧气、水或二氧化碳由环境空气以不可控的量被引入该系统中并且可能与传热介质液的组分反应。例如,亚硝酸根离子可能与氧气反应生成硝酸根离子。二氧化碳可能生成也可能以固体形式出现的碳酸盐,并且在高温下,水可能会生成具有硝酸盐和亚硝酸盐的氮氧化物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于太阳能发电设备的管线系统,其一方面允许发电设备的可靠操作并且另一方面避免了传热介质的不可接受的化学变化(chemische)。这一目的通过用于太阳能发电设备的管线系统来实现,该管线系统具有传热介质在其内被辐射的太阳能加热的至少一个接收管线或具有中央接收管线并具有至少一个放空罐和/或用于传热介质的至少一个储存装置,所述传热介质在最高操作温度下具有0.5巴以下的蒸气压力,管线系统还包括气体置换系统,该气体置换系统将所述至少一个放空罐中和/或用于传热介质的储存装置中的气体空间彼此连接并且具有中央气体储存装置或中央气体接口和中央废气出口,气体可经所述中央废气出口排入周围环境中。通过中央气体储存装置或中央气体接口,能够操作具有这样的气体的气体置换系统,即该气体能够保护传热介质或者能够使传热介质不发生变化或者能使传热介本文档来自技高网
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用于太阳能发电设备的管线系统

【技术保护点】
用于太阳能发电设备(1)的管线系统,其具有传热介质在其中被辐射的太阳能加热的至少一个接收管线(13),或者具有中央接收器和至少一个放空罐(21)和/或一个用于传热介质的储存装置,所述传热介质在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力,其中,还包括气体置换系统(31),该气体置换系统将所述至少一个放空罐(21)中的和/或用于传热介质的储存装置中的气体空间彼此连接并且该气体置换系统具有中央气体储存装置(35)和/或中央气体接口(37)和中央废气出口(39),气体能经由所述中央废气出口排放至周围环境中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.24 EP 14152453.81.用于太阳能发电设备(1)的管线系统,其具有传热介质在其中被辐射的太阳能加热的至少一个接收管线(13),或者具有中央接收器和至少一个放空罐(21)和/或一个用于传热介质的储存装置,所述传热介质在最高操作温度下具有在0.5巴以下的蒸气压力,其中,还包括气体置换系统(31),该气体置换系统将所述至少一个放空罐(21)中的和/或用于传热介质的储存装置中的气体空间彼此连接并且该气体置换系统具有中央气体储存装置(35)和/或中央气体接口(37)和中央废气出口(39),气体能经由所述中央废气出口排放至周围环境中。2.根据权利要求1所述的管线系统,其中,经由中央气体接口(37)供应新鲜气体。3.根据权利要求1所述的管线系统,其中,设备气体经由中央气体接口(37)被引入气体置换系统(31)中。4.根据权利要求1-3中任一项所述的管线系统,其中,所述中央气体接口(37)布置有泵,气体的压力能借助所述泵增加。5.根据权利要求1-4中任一项所述的管线系统,其中,用于传热介质的储存装置为分层式储存装置。6.根据权利要求1-5中任一项所述的管线系统,其中,所述气体置换系统(31)被连接至气体压力系统(43),所述气体压力系统被连接至接收管线(13)的放空阀。7.根据权利要求1-6中任一项所述的管线系统,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·沃特曼M·鲁茨K·费得塞勒K·希尔勒阿恩特S·毛雷尔M·莱登伯格
申请(专利权)人:巴斯夫欧洲公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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