本發(fā)明涉及一種具有至少一個接收管線的用于太陽能發(fā)電設(shè)備的管線系統(tǒng)，傳熱介質(zhì)在接收管線中通過輻射的太陽能加熱，該管線系統(tǒng)具有至少一個放空罐和/或用于儲存?zhèn)鳠峤橘|(zhì)的至少一個儲存裝置，該傳熱介質(zhì)在最高操作溫度下具有在0.5巴以下的蒸氣壓力。

背景技術(shù)：

太陽能發(fā)電設(shè)備例如是線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備如菲涅耳太陽能發(fā)電設(shè)備或拋物面槽式太陽能發(fā)電設(shè)備，和塔式發(fā)電設(shè)備。在這些設(shè)備中，例如，使用熔融鹽作為傳熱介質(zhì)，其在最高操作溫度下具有在0.5巴以下的蒸氣壓力。

在線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備中，整個管線系統(tǒng)通常以用于捕獲太陽能的網(wǎng)絡(luò)的形式構(gòu)造。為此，太陽的輻射能通過拋物面反射鏡或菲涅耳反射鏡被集中到接收器上。反射鏡和接收器的組合通常被稱為收集器。將一系列接收器串聯(lián)聯(lián)接以形成所知的太陽能回路。為了實現(xiàn)這一目的，接收器在任何情況下均被連接至管線系統(tǒng)或連接至管線系統(tǒng)的組成部分。傳熱介質(zhì)液流經(jīng)管線系統(tǒng)，被接收器捕獲的輻射能被傳遞至傳熱介質(zhì)液。

在最高操作溫度下具有在0.5巴以下的蒸氣壓力的傳熱介質(zhì)例如是熔融鹽，例如所知的太陽鹽，即比例為60:40的硝酸鈉和硝酸鉀的混合物。特別地，使用熔融鹽以獲得更高的操作溫度和因此在太陽能發(fā)電設(shè)備中的更高的效率。

反射鏡的用于收集太陽能的應(yīng)用例如在WO 2009/101586 A2或WO 2012/006257 A2中有所描述。但在這兩種方法中，太陽能被用于使管線中的水蒸發(fā)。該系統(tǒng)的缺陷在于蒸氣不能直接以如在線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備中所需的大的量被存儲。如果采用具有低蒸氣壓力例如0.5巴以下的蒸氣壓力的傳熱介質(zhì)液，則熱存儲是相對簡單的。大型容器或罐需要填充熱的傳熱介質(zhì)液。如果需要，熱量可通過放空容器來從該容器獲取并利用。

反射鏡的用于捕獲太陽能以例如使沙、金屬或鹽熔融的應(yīng)用從WO 2010/149177 A2中獲知。

為了在太陽能發(fā)電設(shè)備中獲得期望的高溫，所用的傳熱介質(zhì)是在最高操作溫度下具有0.5巴以下的蒸氣壓力的液體，例如熔融鹽。所用的熱儲存裝置通常為填充有熔體的非常大的罐。在這種情況下，例如，能夠提供溫度在最低操作溫度附近的罐和溫度在最高操作溫度下的罐的組合。當(dāng)輻射太陽能時，傳熱介質(zhì)被加熱升溫并且從低溫罐轉(zhuǎn)移至高溫罐。為了利用所述熱量，傳熱介質(zhì)的熱量從高溫罐傳遞至用于水蒸發(fā)的另一回路，并且冷卻后的傳熱介質(zhì)被再循環(huán)至低溫罐內(nèi)。作為使用低溫罐和高溫罐的替代方案，能夠采用分層式儲存裝置(stratified store)，其也可被設(shè)計成溫躍層式罐(thermoclinic tank)。

已知，太陽能發(fā)電設(shè)備內(nèi)布置有儲存系統(tǒng)，該儲存系統(tǒng)可包括多個儲罐，并且其中，這些儲罐的氣相借助氣體置換管線彼此連接。在兩罐式系統(tǒng)中，氣體往返于熱罐和冷罐之間。還已知，空氣或來自液氮罐的氮氣可在廢氣被放空時被送入這樣的氣體置換系統(tǒng)中。

使用熔融鹽的缺陷是它們可能會在室溫以上固化。大多數(shù)熔融鹽甚至是高熔點的。例如，硝酸鈉/硝酸鉀的混合物在其按重量計的混合比例為44:56的情況下在共熔點、在218℃的溫度下熔融。在長管線系統(tǒng)中，如在太陽能發(fā)電設(shè)備里發(fā)生的那樣，高熔點的熔融鹽很難可靠地作為傳熱介質(zhì)管控。熔融鹽的凝固可能會在管線系統(tǒng)中造成嚴重的經(jīng)濟損失。損失的原因可能是它巨大的熔融體積，也就是說，在熔融過程中會發(fā)生明顯的體積膨脹。這招致了配件及管線被沖開并被嚴重損壞的風(fēng)險。

原則上，熔融鹽的凝固可能在太陽能發(fā)電設(shè)備的操作時間以外發(fā)生，也就是說，可在太陽的輻射時間以外或在太陽輻射因天氣狀況而不存在時發(fā)生。在這種情況下，會發(fā)生體積收縮，這可能導(dǎo)致根據(jù)管線系統(tǒng)和操作狀態(tài)的不同狀態(tài)的固化。預(yù)期固化的熔體在管線系統(tǒng)的低處區(qū)域內(nèi)匯聚為較大或較小尺寸的單元，而未填充鹽的空間形成在系統(tǒng)的高處區(qū)域內(nèi)。在再熔融期間，由于在體積膨脹的熔融位置與未填充鹽的空間之間的在空間方面可能的極大距離，體積補償可能不足以降低升高的壓力，并且這可能因熔融期間的體積膨脹而導(dǎo)致管線系統(tǒng)損壞。

目前，對該管線系統(tǒng)進行放空，以防止熔融鹽在長時間停工期間在管線系統(tǒng)中凝固。

此外，在設(shè)備故障的情況下，例如在能源中斷的情況下，必須防止熔融鹽在管線系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生凝固。在這種情況下，也必須可靠地放空裝置，也就是說，具有高可用性，如所預(yù)期地那樣。

目前，使用朝下的放空管線以及在低處的放空罐來放空管網(wǎng)。用于放空管網(wǎng)的能量通常從液態(tài)熔融鹽的勢能獲得。但也可通過推進氣體壓力來額外地輔助放空。所述推進氣體壓力可例如施加在管網(wǎng)中的最高點。

作為良好放空技術(shù)的一個替代方案，也能采用熔點比已知太陽鹽的熔點更低的鹽類混合物。這降低了管線系統(tǒng)冷凍和可能造成損壞的風(fēng)險。但可獲得的具有較低熔點的鹽類和鹽類混合物具有這樣的缺陷，即它們的熱穩(wěn)定性較差并且它們還可能含有不易得到的組分或是毒性較大的組分。熔點的降低可例如通過添加亞硝酸鹽來實現(xiàn)。但是，這樣做具有這樣的特性，即在傳熱介質(zhì)設(shè)備的高操作溫度下以及在氧氣存在下，亞硝酸根離子可能被氧化成硝酸根離子，這導(dǎo)致傳熱介質(zhì)的熔點急劇上升。為了避免這種情況，通常通過以嚴格密封方式與周圍環(huán)境氣體隔絕的傳熱介質(zhì)回路來避免氧氣進入。但封閉式系統(tǒng)同樣需要入口和出口，從而物質(zhì)能相應(yīng)地經(jīng)該入口被引入系統(tǒng)內(nèi)以及自該出口從系統(tǒng)排出。必須檢查這些入口和出口，所述檢查例如包括排除氧氣或者分離除空氣以外的物質(zhì)例如二氧化氮。

此外，在亞硝酸鹽和硝酸鹽混合物的情況下，在它們的熱穩(wěn)定性的邊界區(qū)域內(nèi)或者在與雜質(zhì)例如含高負載金屬離子的物質(zhì)或與有機物質(zhì)接觸時，存在形成氮氧化物并且在開放環(huán)境下會排放至周圍環(huán)境的風(fēng)險。這兩個問題可通過如此操縱傳熱介質(zhì)回路來解決，以使得該傳熱介質(zhì)回路與周圍環(huán)境氣體隔絕。這樣的封閉式傳熱介質(zhì)回路可易于例如在化學(xué)設(shè)備中實施，因為該設(shè)備的所有組成部分均是彼此緊鄰構(gòu)建的。但在大型太陽能發(fā)電設(shè)備的管網(wǎng)內(nèi)并非如此，其非常巨大并且總管線長度通常可在100km以上。在放空的情況下，在管線系統(tǒng)的多個最高點的、彼此間隔極大距離的多個通風(fēng)口必須被打開。由于通風(fēng)點彼此間隔很長距離，通風(fēng)通常利用環(huán)境空氣來進行。但這又具有這樣的缺陷，即氧氣、水或二氧化碳由環(huán)境空氣以不可控的量被引入該系統(tǒng)中并且可能與傳熱介質(zhì)液的組分反應(yīng)。例如，亞硝酸根離子可能與氧氣反應(yīng)生成硝酸根離子。二氧化碳可能生成也可能以固體形式出現(xiàn)的碳酸鹽，并且在高溫下，水可能會生成具有硝酸鹽和亞硝酸鹽的氮氧化物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于太陽能發(fā)電設(shè)備的管線系統(tǒng)，其一方面允許發(fā)電設(shè)備的可靠操作并且另一方面避免了傳熱介質(zhì)的不可接受的化學(xué)變化(chemische)。

這一目的通過用于太陽能發(fā)電設(shè)備的管線系統(tǒng)來實現(xiàn)，該管線系統(tǒng)具有傳熱介質(zhì)在其內(nèi)被輻射的太陽能加熱的至少一個接收管線或具有中央接收管線并具有至少一個放空罐和/或用于傳熱介質(zhì)的至少一個儲存裝置，所述傳熱介質(zhì)在最高操作溫度下具有0.5巴以下的蒸氣壓力，管線系統(tǒng)還包括氣體置換系統(tǒng)，該氣體置換系統(tǒng)將所述至少一個放空罐中和/或用于傳熱介質(zhì)的儲存裝置中的氣體空間彼此連接并且具有中央氣體儲存裝置或中央氣體接口和中央廢氣出口，氣體可經(jīng)所述中央廢氣出口排入周圍環(huán)境中。

通過中央氣體儲存裝置或中央氣體接口，能夠操作具有這樣的氣體的氣體置換系統(tǒng)，即該氣體能夠保護傳熱介質(zhì)或者能夠使傳熱介質(zhì)不發(fā)生變化或者能使傳熱介質(zhì)僅以受控方式發(fā)生變化。從而避免系統(tǒng)中所含氣體對傳熱介質(zhì)的不可接受的損害。例如，在一些具體情況下，必須借助氣體空間內(nèi)所含氧氣來阻止亞硝酸鹽反應(yīng)生成硝酸鹽，也就是說，使硝酸鹽濃度保持在最大值，以防止熔點的升高。另一方面，通過使用含氧氣的氣體能夠使主要含硝酸鹽的鹽類混合物中的的亞硝酸鹽濃度保持在一特定值，因為借助空氣中所含的氧氣，可能會增多的亞硝酸鹽能夠再次被轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。亞硝酸鹽濃度太高會導(dǎo)致鹽熱穩(wěn)定性差，因為與硝酸根離子相比，亞硝酸根離子更容易在較低溫度下分解生成氧化物離子。一方面，通過添加水，熱分解反應(yīng)生成的氧化物離子可轉(zhuǎn)化成腐蝕性較小的氫氧根離子。另一方面，過量的水使亞硝酸鹽和硝酸鹽分解生成氫氧化物，并因此增加熔融鹽的腐蝕性。二氧化碳可使亞硝酸鹽和硝酸鹽分解生成碳酸鹽。

根據(jù)本發(fā)明，所述接收管線為其上布置有接收器的管線。接收器通常為管線的由玻璃管包圍的各個區(qū)段。在玻璃管下方放置有反射鏡系統(tǒng)，輻射的太陽能光在該反射鏡系統(tǒng)中被反射并被轉(zhuǎn)向至氣體管上。將入射的輻射光引至玻璃管上的結(jié)果是，熱量被傳遞至流經(jīng)管線的傳熱介質(zhì)，結(jié)果，傳熱介質(zhì)被加熱。

在本發(fā)明上下文中的太陽能發(fā)電設(shè)備是線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備例如菲涅耳太陽能發(fā)電設(shè)備或拋物面槽式太陽能發(fā)電設(shè)備，或者是其中射入的太陽能光借助反射鏡被轉(zhuǎn)向至通常布置在塔上的中央接收器上的塔式發(fā)電設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明，氣體置換系統(tǒng)包括管網(wǎng)，該管網(wǎng)在任何情況下均與太陽能發(fā)電設(shè)備中使用的所述罐的氣體空間相連。因此，當(dāng)通過氣體置換系統(tǒng)對所述罐進行充填或放空時，能夠通過向待放空的罐供應(yīng)氣體或通過從待充填的罐抽取氣體來實施壓力補償。由于，當(dāng)氣體質(zhì)量恒定且壓力不變時，體積會隨溫度的升高而增大，當(dāng)氣體借助該氣體置換系統(tǒng)從冷罐轉(zhuǎn)移進入熱罐時，必須從氣體置換系統(tǒng)抽吸氣體，以補償因傳熱介質(zhì)的排出引起的相應(yīng)的體積變化。相應(yīng)地，當(dāng)氣體從熱罐轉(zhuǎn)移進入冷罐時，必須補充氣體以使體積恒定。在這種情況下，通過中央氣體出口排出氣體并且通過中央氣體接口供應(yīng)氣體或者離開中央氣體儲存裝置。如果使用中央氣體儲存裝置，則如果中央廢氣出口被連接至中央氣體儲存裝置，從而廢氣在中央氣體儲存裝置中被捕獲是尤其有利的。當(dāng)所用氣體不同于環(huán)境空氣時是特別有利的，因為氣體損失可因此被最小化。在這種情況下，中央氣體儲存裝置也同時作為用于氣體置換系統(tǒng)的體積補償罐。在這種情況下，氣體儲存裝置可作為輕微超壓的體積儲存裝置使用或者可作為壓縮氣體儲存裝置使用。

如果設(shè)置有中央廢氣出口，則能夠僅設(shè)置一個廢氣出口或者能夠布置多個廢氣出口，這些廢氣出口或者靠近彼此布置或者被布置成分布在整個氣體置換系統(tǒng)中。同樣還能夠的是，不是僅一個中央氣體接口，而是設(shè)置多個氣體接口，這些氣體接口同樣可以靠近彼此設(shè)置或者被分布在整個氣體置換系統(tǒng)中。

優(yōu)選的是，具有大橫截面的管線被用于氣體置換系統(tǒng)，以實現(xiàn)非常低的流動阻力。為了實現(xiàn)這一目的，氣體置換系統(tǒng)通常僅被設(shè)計用于僅幾毫巴的非常低的超壓。通過選擇低超壓，能夠?qū)崿F(xiàn)管線的大橫截面。在這種情況下，管線也可被制造成具有較小的壁厚。

在本發(fā)明的一個實施例中，新鮮氣體通過中央氣體接口供應(yīng)。通過供應(yīng)新鮮氣體，可補償例如因氣體被排入周圍環(huán)境中而可能發(fā)生的氣體損失。在本發(fā)明的上下文中，這里的新鮮氣體是指可從外部儲庫供應(yīng)至所述設(shè)備的氣體，并且為了這一目的，例如，可設(shè)置外部氣體儲存裝置。如果所述設(shè)備內(nèi)的氣體為環(huán)境空氣，則新鮮氣體也可作為新鮮空氣從周圍環(huán)境吸入。如果需要，新鮮氣體也可經(jīng)過凈化操作，例如，除去粉塵、懸浮顆粒物、水蒸氣或二氧化碳。

在一個替代實施例中，設(shè)備氣體經(jīng)中央氣體接口引入氣體置換系統(tǒng)。在這種情況下，設(shè)備氣體被理解為指代包含在設(shè)備中并且可例如經(jīng)中央廢氣出口從該設(shè)備中抽出的氣體。如果例如因溫度升高情況下的熱膨脹而導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣體體積過大，則必須截獲所述排氣并儲存在合適的氣體儲罐中。替代地，也能夠?qū)λ鲈O(shè)備氣體進行壓縮并將其引入壓縮氣體儲存裝置內(nèi)。

為了在流體關(guān)閉的情況下對管線系統(tǒng)進行放空，必須將氣體引入接收管線內(nèi)。所述氣體可從氣體置換系統(tǒng)中抽出。如果需要加速放空，則具有更高壓力的推進氣體可替代地被引入接收管線。為了這一目的，可直接使用來自壓縮氣體系統(tǒng)的推進氣體。

優(yōu)選地，設(shè)置氣體壓力系統(tǒng)來放空所述管線系統(tǒng)。其例如包括通過通氣閥連接至管線系統(tǒng)的管網(wǎng)。此外，可設(shè)置用于放空罐的接口，傳熱介質(zhì)被排入放空罐內(nèi)以便放空。然而，放空罐替代地也可聯(lián)接至氣體置換系統(tǒng)，從而在管線系統(tǒng)的放空和伴隨著的放空罐的填充期間，來自放空罐的氣體被引入氣體置換系統(tǒng)中。借助氣體壓力系統(tǒng)，能提供具有足夠高壓的推進氣體來放空管線系統(tǒng)。

在放空期間，管線內(nèi)包含的傳熱介質(zhì)被氣體向放空罐方向推進并可流入放空罐中。這尤其具有可避免管線結(jié)冰的優(yōu)點。

例如，尤其當(dāng)使用不與氧氣接觸的傳熱介質(zhì)時，例如當(dāng)傳熱介質(zhì)含有亞硝酸鹽時，必須的是，在氣體儲存裝置內(nèi)儲存將要通過中央氣體接口供應(yīng)的氣體。如果采用分層式儲存裝置儲存?zhèn)鳠峤橘|(zhì)，則該氣體儲存裝置可具有比在帶有用于傳熱介質(zhì)的熱罐和冷罐的系統(tǒng)中小得多的尺寸。在這種情況下，例如像在WO2011/138270中描述的那樣，冷的傳熱介質(zhì)可從罐中以液體形式抽出，并且因此由熱引發(fā)的體積波動可被補償。

為使氣體置換系統(tǒng)和可能地供應(yīng)用于放空管線的壓縮氣體的氣體壓力系統(tǒng)實現(xiàn)盡可能短的距離，將用于氣體置換系統(tǒng)的管線和用于壓縮氣體的管線(如果存在)布置成與管線系統(tǒng)的總分配管線和總集管平行是有利的。此外，出于實用性因素考慮，如果用于供應(yīng)壓縮氣體的氣體壓力系統(tǒng)包括如此布置的多個蓄壓器是優(yōu)選地，即所述多個蓄壓器分散布置，尤其優(yōu)選地布置在管線系統(tǒng)的放空罐附近以及放空閥附近。壓力網(wǎng)絡(luò)的管線無需采用大橫截面，因為加壓氣體僅極少需要用于放空目的，并且因此允許花費較長時間對分散的蓄壓器進行填充。

如果使用耐氧氣的傳熱介質(zhì)，則能從環(huán)境空氣中獲取氣體。尤其是當(dāng)使用純硝酸熔融鹽作為傳熱介質(zhì)時，優(yōu)選使用含氧氣體，因為在硝酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽的情況下，亞硝酸鹽在氧氣的存在下會被再次轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。因此可防止熱穩(wěn)定性的不期望的降低。所用的含氧氣體可以例如是空氣、富氧空氣、氧氣或任何富氧的惰性氣體。作為氧氣的替代，也能向氣體置換系統(tǒng)提供氮氧化物?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)一氧化氮/二氧化氮的濃度比來調(diào)節(jié)傳熱介質(zhì)中亞硝酸鹽/硝酸鹽比例。高濃度一氧化氮會促進亞硝酸鹽的形成，而高濃度的二氧化氮會促進硝酸鹽的形成。

但是，如果采用不耐氧的傳熱介質(zhì)，例如，還含有亞硝酸鹽的熔融鹽，則優(yōu)選為氣體置換系統(tǒng)供應(yīng)與所用傳熱介質(zhì)不反應(yīng)的氣體。在這種情況下，例如，氮氣或稀有氣體是合適的，優(yōu)選是氮氣。

尤其優(yōu)選從氣體置換管線中所含的設(shè)備氣體中獲得壓縮氣體。該設(shè)備氣體優(yōu)選通過冷分離系統(tǒng)引入，可能地經(jīng)過濾并用壓縮機壓縮至所需的壓力水平，優(yōu)選壓縮至絕對壓力為10～20巴。

如果太陽能發(fā)電設(shè)備沒有用于傳熱介質(zhì)的分層式儲存裝置，而是具有熱儲存裝置和冷儲存裝置，則在操作期間，傳熱介質(zhì)從冷儲存裝置經(jīng)接收管線轉(zhuǎn)移到熱儲存裝置中，接收管線中的傳熱介質(zhì)被輻射的太陽能加熱。對于能量回收，傳熱介質(zhì)從熱儲存裝置轉(zhuǎn)移到冷儲存裝置并釋放熱量，以例如產(chǎn)生用以驅(qū)動渦輪機和發(fā)電機產(chǎn)生電流的過熱蒸汽。通過傳熱介質(zhì)從熱儲存裝置轉(zhuǎn)移到冷儲存裝置或者從冷儲存裝置轉(zhuǎn)移到熱儲存裝置，在任何情況下，在這兩個儲存裝置中的一個儲存裝置中液體釋放體積且在另一個儲存裝置中的液體占據(jù)體積。被液體釋放的體積不得不通過供入氣體補償。為實現(xiàn)這一目的，使用了氣體置換系統(tǒng)。同時，氣體被置換離開被引入傳熱介質(zhì)的儲存裝置。則所述氣體可通過氣體置換系統(tǒng)從待填充的儲存裝置中轉(zhuǎn)移出并進入待放空的儲存裝置。但在這種情況下，必須要考慮到氣體的溫度實際上是由周圍環(huán)境溫度決定的。因此，冷儲存裝置中的氣體的溫度大約等于其內(nèi)所含的傳熱介質(zhì)的溫度。這一事實也同樣適用于熱罐中的氣體。在氣體從熱罐交換到冷罐的情況下，反之亦然，由于溫度補償?shù)慕Y(jié)果，氣體具有周圍環(huán)境的溫度。氣體因此根據(jù)在氣體置換系統(tǒng)中位置的不同而具有不同的溫度。取決于氣體平均溫度的水平，氣體占據(jù)不同大小的體積，因為氣體(其質(zhì)量不變)占據(jù)的體積根據(jù)溫度變化而變化。隨著溫度的升高，體積也會增大。這意味著，當(dāng)熱罐空著而冷罐滿著時氣體占據(jù)大體積，而當(dāng)冷罐空著而熱罐滿著時氣體占據(jù)小體積。此外，正因如此，當(dāng)需要大體積時，系統(tǒng)內(nèi)存在更多氣體以用于體積補償，在任何情況下，氣體不得不被引入系統(tǒng)或者不得不從系統(tǒng)抽出。氣體引入系統(tǒng)或者從系統(tǒng)抽出經(jīng)由中央氣體接口或是中央廢氣出口進行。尤其是使用惰性氣體時，當(dāng)需要大體積時，在此必須立即將經(jīng)由廢氣出口從系統(tǒng)中抽出的氣體儲存在中央氣體儲存裝置中，并經(jīng)由中央氣體接口將來自這種中間儲存裝置的氣體再次供應(yīng)至系統(tǒng)。

如果所用的氣體是環(huán)境空氣，則能在熱罐放空期間通過廢氣閥將過剩的氣體排放至周圍環(huán)境中，并且相應(yīng)地，在冷罐放空期間通過中央氣體接口供入環(huán)境空氣。

尤其是當(dāng)氣體被排放至周圍環(huán)境時，優(yōu)選地，中央廢氣出口具有氣體凈化裝置，在氣體凈化裝置中，可將對環(huán)境有害的氣體從排放的設(shè)備氣體中除去。此外，還能夠借助該氣體凈化裝置來例如除去氣體中含有的固體或液體。以這種方式，例如能夠在這種氣體被排放至周圍環(huán)境之前，分離出氣體中夾帶的氣液滴例如傳熱介質(zhì)或其它因冷卻而固化的傳熱介質(zhì)。還能夠例如在氣體被供應(yīng)到中央氣體儲存裝置之前從氣體中除去液體或固體，以免污染中央氣體儲存裝置。

此外，尤其是當(dāng)硝酸鹽和/或亞硝酸鹽被用作傳熱介質(zhì)時，如果氣體凈化裝置將氮氧化物從氣體中除去則是優(yōu)選的。氮氧化物可能例如因亞硝酸鹽發(fā)生反應(yīng)或是硝酸鹽與氧氣發(fā)生反應(yīng)而增多。由于目的是，出于環(huán)保原因而盡可能少地向周圍環(huán)境排放氮氧化物或不排氮氧化物，因此必須將這些物質(zhì)從氣體中除去。在這種情況下，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)的脫氮設(shè)備來去除氮氧化物。

此外，由于在線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備例如拋物面槽式太陽能發(fā)電設(shè)備或菲涅耳太陽能發(fā)電設(shè)備中，其中裝有接收器的管線系統(tǒng)以在任何情況下均通過傳熱介質(zhì)借其供應(yīng)和排出的中央集管和中央分配管線連接的多個太陽能陣列的形式布置，因此有利的是，使氣體置換系統(tǒng)的管線如此就位，以使得它們平行于與接收管線連通的用于傳熱介質(zhì)的集管和分配管線。以這種方式，氣體置換系統(tǒng)的管線能盡可能短地制造。此外，能夠在任何情況下在所需位置處將氣體置換系統(tǒng)的管線連接到集管和分配管線上，而無需設(shè)置復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)。

如果太陽能發(fā)電設(shè)備包括多個接收管線，則這些管線通常被連接至集管和分配管線。傳熱介質(zhì)經(jīng)由分配管線從冷儲存裝置進入接收管線內(nèi)，流動經(jīng)過傳熱介質(zhì)在其內(nèi)加熱的接收管線并后流入集管內(nèi)，傳熱介質(zhì)經(jīng)由集管被引入熱儲存區(qū)域內(nèi)。在這種情況下，熱儲存區(qū)域和冷儲存區(qū)域可在任何情況下通過結(jié)構(gòu)上分離的罐來實施，或者替代地，以分層式儲存裝置的儲存區(qū)域?qū)嵤鋬Υ鎱^(qū)域通常位于該分層式儲存裝置的下部，而熱儲存區(qū)域位于上部。

根據(jù)太陽能發(fā)電設(shè)備所在地理位置的不同，集管和分配管線可在結(jié)構(gòu)上臨近彼此布置或可彼此間隔布置。如果集管和分配管線在結(jié)構(gòu)上臨近彼此布置，則接收管線通常為管線環(huán)路。從而可實現(xiàn)足夠長的接收管線長度，這是為流經(jīng)接收管線的傳熱介質(zhì)進行加熱而必需的。如果集管和分配管線彼此間隔布置，則接收管線也可線性地連接集管和分配管線。在這種情況下，集管、分配管線和接收管線可呈梯形形式，接收管線形成梯級。

附圖說明

本發(fā)明的示例性實施例在附圖中被示出并且在下述說明中被更詳細地解釋。

在圖中：

圖1示出了線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備的示意圖；

圖2示出了具有對外封閉式氣體置換系統(tǒng)的線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備的示意圖；

圖3示出了具有對外封閉式氣體置換系統(tǒng)并具有用于充填和放空太陽能陣列的氣體壓力系統(tǒng)的線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備的示意圖；

圖4示出了呈雙H型結(jié)構(gòu)的線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備。

具體實施方式

在圖1中示出了線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備。

線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備1包含多個區(qū)段3，所述多個區(qū)段3在任何情況下均通過分配管線5與中央分配管線7連接并通過集管9與中央集管11連接。在任何情況下，接收管線13通過分配管線5和集管9填充傳熱介質(zhì)。為此，傳熱介質(zhì)經(jīng)中央分配管線7被導(dǎo)入分配管線5內(nèi)，并自分配管線5流出進入接收管線13。接收管線13在任何情況下均是接收器(此處未示出)，傳熱介質(zhì)在所述接收器內(nèi)通過太陽能輻射加熱。加熱后的傳熱介質(zhì)自接收管線13流出進入集管9，并從集管9流入中央集管11。在本文所示的實施例中，接收管線13被構(gòu)造為管線環(huán)路。

中央分配管線7與冷儲存裝置15連接，只要太陽光照射到接收器上，傳熱介質(zhì)便會自冷儲存裝置離開。加熱后的傳熱介質(zhì)隨后經(jīng)中央集管11被引導(dǎo)進入熱儲存裝置17。

接收器通常是管線系統(tǒng)的由玻璃管包圍的各個區(qū)段。在玻璃管下方的是反射鏡系統(tǒng)，在該反射鏡系統(tǒng)中，輻射的太陽光被反射并轉(zhuǎn)向到玻璃管上。通過落到玻璃管上的輻射線，熱能被傳導(dǎo)至流經(jīng)管線的傳熱介質(zhì)，結(jié)果傳熱介質(zhì)被加熱。在拋物面槽式太陽能發(fā)電設(shè)備中，反射鏡在任何情況下均布置成，例如呈槽的形式，位于玻璃管下方。在菲涅耳式太陽能發(fā)電設(shè)備中，可調(diào)的反射鏡位于管的下方，該反射鏡可根據(jù)入射太陽能的角度運動。

為了回收能量，借助泵19將熱的傳熱介質(zhì)從熱儲存裝置17中抽出并導(dǎo)入在此處未示出的熱交換器中。在熱交換器中，傳熱介質(zhì)將熱量釋放至蒸汽回路，蒸汽在該蒸汽回路中產(chǎn)生并過熱。例如，驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電流的渦輪機則可借助該過熱蒸汽運行。離開熱交換器的冷卻后的傳熱介質(zhì)被再循環(huán)至冷儲存裝置15中。通常，儲存的傳熱介質(zhì)的量是這樣的，以使得即使在太陽不照射或者沒有足夠的太陽能輻射來加熱大量傳熱介質(zhì)時，熱的傳熱介質(zhì)的量也仍然足以使渦輪機運行。

每個區(qū)段3均具有放空罐21，從而線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備1的管線能在停工期間被放空。放空罐21在任何情況下均經(jīng)放空管線23被連接至區(qū)段3的集管9。被連接至各區(qū)段3的分配管線5的是通氣閥25，該通氣閥被打開以放空區(qū)段3的管線。為實現(xiàn)這一目的，壓縮氣體經(jīng)通氣閥25被引入分配管線5，并且該氣體經(jīng)分配管線5和接收管線13流入集管9，從而將傳熱介質(zhì)自集管9、接收管線13和分配管線5壓出并經(jīng)放空管線23壓入放空罐21中。

為了向各區(qū)段3再次填充傳熱介質(zhì)以便重新運行，傳熱介質(zhì)經(jīng)放空管線23自放空罐21被導(dǎo)出進入集管9，并自集管經(jīng)接收管線13返回至分配管線5。在這種情況下，氣體經(jīng)通氣閥25自所述管線排出并進入氣體置換系統(tǒng)33。實現(xiàn)這一目的所需的管線并未示出。為了避免排放任何傳熱介質(zhì)到氣體置換系統(tǒng)33，在通氣閥25與分配管線5之間布置有相態(tài)探測器27。在相態(tài)探測器27中探測氣相和液相之間的變化。所探測到的變化顯示氣體已大部分被壓出接收管線13并且接收管線13被相應(yīng)的填充了液體。據(jù)此，結(jié)束對接收管線13的填充。

例如，通過分散式壓縮氣體儲存裝置29將用于放空所述管線的推進氣體抽走。在這種情況下，每個區(qū)段3均配備有分散式蓄壓器29，分散式蓄壓器經(jīng)由通氣閥25連接至分配管線5和接收管線13。

圖2中示出了帶有對外封閉式氣體置換系統(tǒng)的線性聚光太陽能設(shè)備。

在圖2中所示的線性聚光太陽能設(shè)備1的設(shè)置與圖1中所示的設(shè)置基本一致。與圖1中所示的線性聚光太陽能設(shè)備1相比，圖2中所示的線性聚光太陽能設(shè)備1還包括氣體置換系統(tǒng)31。氣體置換系統(tǒng)31包括氣體置換管網(wǎng)33，該氣體置換管網(wǎng)與氣體儲存裝置35、冷儲存裝置15、熱儲存裝置17以及所有的放空罐21相連。在這種情況下，氣體接口在任何情況下均位于冷儲存裝置15的頂部、熱儲存裝置17的頂部17以及所有的放空罐21的頂部，從而氣體置換管網(wǎng)33在任何情況下均與各罐15、17和21的氣體空間相連。也可以相同方式結(jié)合分層式儲存裝置來代替冷和熱儲存裝置15、17。

此外，氣體置換管網(wǎng)33具有中央氣體接口37和廢氣出口39。如果需要，可通過中央氣體接口37供應(yīng)額外的氣體并且過剩的氣體可通過廢氣出口39排出。為了廢氣處理，優(yōu)選在廢氣出口39處設(shè)置廢氣凈化裝置41。廢氣凈化裝置例如可以是用于從待排出的氣體中分解氮氧化物的脫氮氧化物系統(tǒng)。

通過氣體置換系統(tǒng)能在各儲罐15、17和21中的不同填充高度的情況下補償壓力變化。因此，例如，在傳熱介質(zhì)的加熱期間，氣體可從熱儲存裝置17中離開進入冷儲存裝置15。然后當(dāng)需要更大的氣體量來填充相應(yīng)的氣體體積時，過剩的氣體可在氣體儲存裝置35中被捕集并由此處返回至氣體置換系統(tǒng)31。

圖3示出了帶有對外封閉式氣體置換系統(tǒng)并帶有用于充填和放空太陽能陣列的氣體壓力系統(tǒng)的線性聚光太陽能設(shè)備的示意圖。

在圖3所示的線性聚光太陽能設(shè)備1中，還布置有氣體壓力系統(tǒng)43。氣體壓力系統(tǒng)43包括壓縮氣體管線系統(tǒng)45，分散式壓縮氣體儲存裝置29和放空罐21被連接至壓縮氣體管線系統(tǒng)45?？赏ㄟ^壓縮氣體管線系統(tǒng)45對分散式蓄壓器29進行充填。此外，氣體壓力系統(tǒng)43可包括中央壓縮氣體儲存裝置47。中央壓縮氣體儲存裝置47可尤其用于保存現(xiàn)有的額外的壓縮氣體。中央壓縮氣體儲存裝置47的使用是可選的。作為中央壓縮氣體儲存裝置47的替代或補充，將氣體壓力系統(tǒng)43通過壓縮機49連接至氣體置換系統(tǒng)31的氣體置換管網(wǎng)33。因此，能夠?qū)碜詺怏w置換系統(tǒng)31的氣體通過壓縮機49進給到氣體壓力系統(tǒng)43中。為了去除可能包含在氣體壓力置換系統(tǒng)31的氣體中的雜質(zhì)，在壓縮機的前方設(shè)置分離裝置51是有利的。

為了對承載傳熱介質(zhì)的線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備1的管線進行放空，經(jīng)由通氣閥25和具有相態(tài)探測器27的相分離器將來自分散式蓄壓器29的壓縮氣體進給至分配管線5中。壓縮氣體迫使傳熱介質(zhì)離開分配管線5、接收器管線13和集管9并進入放空罐21中。結(jié)果，放空罐21被傳熱介質(zhì)填充，而放空罐21中所含的氣體被迫壓出放空罐而進入氣體置換系統(tǒng)33。

為了使線性聚光太陽能設(shè)備1再次投入運行，壓縮氣體經(jīng)由壓縮氣體管線系統(tǒng)45被壓入放空罐21中，傳熱介質(zhì)因此經(jīng)放空管線23首先進入集管9并經(jīng)由集管進入接收管線13和分配管線5中而被再循環(huán)。承載傳熱介質(zhì)的管線因此被再次填充傳熱介質(zhì)，從而線性聚光太陽能設(shè)備1能夠再次運行。在系統(tǒng)放空后，分散式壓縮氣體儲存裝置29被再次填充壓縮氣體。為實現(xiàn)這一目的，例如，設(shè)備氣體經(jīng)由壓縮機49從氣體置換系統(tǒng)33被引入氣體壓力系統(tǒng)43中，或者被引入中央壓縮氣體儲存裝置47中。

圖4示出了線性聚光太陽能設(shè)備1的區(qū)段3的可能配置，這種配置能夠使管線長度最短。該配置在這種情況下呈雙-H型結(jié)構(gòu)。

為了確保管線長度最短，將熱儲存裝置17和冷儲存裝置15居中地布置在線性聚光太陽能設(shè)置中是有利的。中央分配管線7和中央集管11以H形式從冷儲存裝置15和熱儲存裝置17延伸出。冷儲存裝置15和熱儲存裝置17在本這種情況下位于H的中部。在H的支腿的相應(yīng)端部處，各區(qū)段3的分配管線5和集管9在任何情況下均從中央分配管線7和中央集管11延伸出。因此，在H的支腿的每個端部處布置有兩個區(qū)段3，這在任何情況下又導(dǎo)致H型結(jié)構(gòu)。

也為了使氣體置換管網(wǎng)和壓縮氣體管線系統(tǒng)的管線長度盡可能短，如果氣體置換系統(tǒng)的管線和氣體壓力系統(tǒng)的管線平行于中央分配管線7和中央集管11延伸是有利的。

如果更大數(shù)量的區(qū)段3是期望的，則能通過加大中央分配管線7和中央集管11的長度來使額外的區(qū)段3能連接至中央分配管線7和中央集管11，從而，即便是在這種情況下，一個冷儲存裝置15和一個熱儲存裝置17也足夠用于整個線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備1。傳熱介質(zhì)的量應(yīng)如此之多，以使得多個冷儲存裝置15和多個熱儲存裝置17成為必要，在任何情況下，各線性聚光太陽能發(fā)電設(shè)備1可彼此獨立運行。替代地，還能夠使氣體置換系統(tǒng)、壓縮氣體系統(tǒng)以及承載傳熱介質(zhì)的系統(tǒng)以聯(lián)接方式運行。