[发明专利]用于蓄热的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蓄热的装置，包括为蓄热而吸收热量并且为对所蓄热量加以利用而输出热量的蓄热介质和用于容纳蓄热介质的容器，其中所述容器被气密的盖件封闭。本发明还涉及一种用于蓄热的方法，在该方法中在热交换器中从热载体向蓄热介质传入热量或者在热交换器中从蓄热介质向热载体排出热量，其中蓄热介质容纳在容器中，所述容器被气密的盖件封闭。

背景技术

用于蓄热的装置和方法例如在太阳能发电站中使用。通过使用用于蓄热的装置和方法能够使太阳能发电站即使在无太阳的时间——例如夜间——也无中断地运行。为了能够无中断地运行，大的太阳能发电站需要非常大的蓄热器。因此例如已知，在目前已经运行的50MW电功率的抛物线槽式太阳能发电站中使用盐蓄热器，它们含有直到28,000吨的盐作为蓄热介质。盐储存在两个双置（dual）的储器中。在太阳光下在阳光区中加热的蓄热介质被从冷储器移动到热储器中。在放电时从热储器取出蓄热介质并且使之在发电站中在获取电能的条件下冷却。经冷却的蓄热介质返回到冷储器中。

为了可以以更大的功率或者在更长的时间区间上无中断地运行太阳能发电站，需要一种比目前已知的蓄热装置大得多的蓄热器。在此一方面是可以使用大量的小蓄热器或者使用大的蓄热器，但这需要更大的空间需求。

为了避免由于不允许的大作用力作用于容器的外壳上而在容器中产生负压，在容器中未被占据的体积由气体来占据。对于能氧化的蓄热介质必需附加地避免氧化。为此，例如使用氮作为用于占据未被蓄热介质占据的体积的气体。此外对于不能氧化的蓄热介质也可以使用空气。

在蓄热系统中的温度波动时，由于蓄热介质的热膨胀由使蓄热介质占据的体积发生变化。在此气态储器容物的体积以特别显著的程度变化。所存在的高压力由于容器结构的原因而需要高费用。因此希望避免在容器外壳上的附加压力负荷。为此大容器优选在环境压力下运行。目前通过如下方式避免由于蓄热介质的热膨胀引起的体积波动：在体积增加时将气体排到环境中。在蓄热介质的温度降低时必需重新输入气体。这需要制备和提供气体才能补偿相应的波动。在使用具有高蒸发压力的蓄热介质时必需以特别大的气体交换量计算，这是由于在热的蓄热器状态中蒸发和在冷的蓄热器状态中的冷凝引起的。

对于易氧化的蓄热介质、例如油，气体承担钝化功能/惰化功能。氧气在低浓度下也有可能导致蓄热介质的氧化过程，其中可能形成有害的、例如不可溶解的产物。由此可能出现不期望的沉积物。此外由于形成不可溶解的产物而影响蓄热介质的蓄热能力。目前为了去除这种不期望的沉积可以执行高沸点物的蒸馏分离。也可以选择更换在其中形成沉积的蓄热介质。对于可燃的蓄热介质，足够大的氧浓度还可能由于显著的蒸发压力而产生爆炸隐患。在不易氧化的物质作为蓄热介质时，例如在使用硝酸盐熔体时装置也可以例如以空气作为用于补偿体积波动的气体。

尤其当需要以惰性气体实现气体覆盖时，运行成本高。目前在太阳能发电站中为了补偿体积使用液化氮，它被蒸发并且导引到蓄热介质。通过使用具有可变体积的大的等压储气罐、也称为储气柜/气量计可以建立气体缓冲系统。由于可变体积在加热时可以接纳多余气体并且在冷却时给出。但是在使用具有显著蒸发压力的蓄热介质时使用这种储气柜是有问题的，因为蓄热介质冷凝到储气柜中。为了防止冷凝，需要使气体中含有的已蒸发的蓄热介质有效冷凝并且使之循环的冷却器。但是这些装置在构造和运行方面是非常费事的。

此外也已知浮动盖储器。但是浮动盖一般不能完全气密地构成并且具有例如相对容器壁部的壁部密封件。例如通过使用第二密封系统改善气密性。但是在高温下使用蓄热器时这个解决方案是不够的。氧可能到达在高储存温度下易氧化的物质中并且由于氧化可能形成不期望的固体或者在含有碳的蓄热介质中也形成不期望的惰性气体如一氧化碳或二氧化碳。在使用含硫蓄热介质时可能形成二氧化硫或三氧化硫，它们可能通过腐蚀而损坏容器壁。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于蓄热的装置，它不具有由现有技术已知的缺陷并且在高温下也能可靠运行。

这个目的通过一种用于蓄热的装置实现，其包括为蓄热而吸收热量并且为对所蓄热量加以利用而输出热量的蓄热介质和用于容纳蓄热介质的容器，其中所述容器被气密的盖件封闭，所述装置包括体积补偿单元用以补偿由于温度升高引起的蓄热介质体积增加和由于温度降低引起的蓄热介质体积减小。