[发明专利]超临界硅氧烷的循环过程

说明书

本发明提供使用硅氧烷作为高温传热流体(HTF)的循环过程，其中借助热吸收而使硅氧烷在不发生相变的情况下从过冷液体状态转变为高密度超临界流体状态，然后在不发生相变的情况下排出能量。

技术领域

本发明涉及使用超临界硅氧烷作为高温传热流体(HTF)的循环过程。

背景技术

在太阳能热电站中，来自太阳的辐射例如借助抛物面镜而集中(CSP＝集合的太阳能)，并转移到高温传热流体(HTF)。在循环过程中，HTF将已经传给热消耗器的热量进行传递，然后再次在太阳能场中吸取热量。根据现有技术，热消耗器是热蒸汽发电站，其中来自初级HTF回路的热量在热交换器或多个热交换器的组件中传递到次级Clausius Rankine过程。在此，水首先蒸发并在高压下过热。然后，将过热蒸汽在蒸汽轮机或多个蒸汽轮机的组件中进行减压，从而产生机械功。随后将减压的蒸汽冷凝，并借助供水泵而将冷凝物压缩至高压，然后可以再次吸取热量并产生过热的蒸汽。

太阳能热电站的现有技术是在总温度使用范围内使用处于液态的不可压缩的高温传热流体，将热量传递到二次蒸汽过程并且将热能单独转换成二次蒸汽发电过程中的机械功。

DE 198 58 712 A1描述了一种借助循环过程而将热能转换成机械功的方法，其中传热介质为存在于气相中的聚硅氧烷或聚硅氧烷混合物，存在于气相中的传热介质为环状聚硅氧烷或环状聚硅氧烷混合物，并且所述聚硅氧烷是线性的，主要是n5，以及环状的，n6，并且以纯的形式或作为混合物而使用。

DE 100 08 123 A1描述了一种基于热ORC循环过程的用于能量转换装置，其特征在于ORC循环过程所需的能量借助一个或多个太阳能收集器而提供，其中优选六甲基二硅氧烷的有机介质，流入太阳能集热器或集热器们之中，并且在该循环过程中，六甲基二硅氧烷进行加热并在临界温度以上过热，其中温度范围为240至＝500℃，优选400℃。

DE 199 07 512 A1描述了一种基于热ORC循环过程的用于能量转换的装置，其包括至少两阶段的级联排列，其中高温回路的流体为水，并且低温回路的流体为有机介质或硅氧烷。

DE 10 2007 009 503 B4描述了一种用于ORC蒸汽方法的方法，其中将已经借助至少两个具有不同温度的热源进行预热且蒸发的气态ORC工作流体在至少两个工作阶段中进行减压。

发明内容

本发明提供了使用硅氧烷作为高温传热流体(HTF)的循环过程，其中借助热吸收而使硅氧烷在不发生相变的情况下从过冷液体状态转变为高密度超临界流体状态，然后在不发生相变的情况下将能量优选作为热量或功进行传递。

该循环过程是可能的，这是因为硅氧烷在超临界流体状态下仍然是热稳定的。硅氧烷作为HTF能够使HTF从过冷液体状态循环到高密度超临界流体状态以吸收热量。在超临界流体状态下，不存在仅仅作为温度的函数的蒸汽压力，而这在根据现有技术的传热流体的情况下是正常的。超临界流体遵守真实气体的定律。在超临界流体的范围内，HTF的密度是温度和压力的函数，即可以借助施加的压力来设定。所述函数关系可以通过状态方程(EOS)来描述。当根据本发明有利地选择压力时，可以不受限制地使用硅氧烷作为HTF直至达到超临界状态。

过冷液体的区域是沸腾线以上的区域，如图3.1至3.5所示。当在相同的温度下超出沸腾线而达到更高的压力时，液体过度冷却，这是因为在该压力下，必须向右移动到更高的温度以使液体沸腾。

以前的传热流体限制在400℃的使用范围内。新的有利的传热流体，例如由直链和环状硅氧烷和硅烷组成的混合物，由于其优异的热稳定性，还可以在400至450℃，优选高达425℃的温度范围内使用。