CN106133459A - 用于太阳能发电设备的管线系统 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

用于太阳能发电设备的管线系统

技术领域

本发明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。

背景技术

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 2012/006257A2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 2010/149177A2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。

发明内容

本发明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质仅以受控方式发生变化。从而避免系统中所含气体对传热介质的不可接受的损害。例如，在一些具体情况下，必须借助气体空间内所含氧气来阻止亚硝酸盐反应生成硝酸盐，也就是说，使硝酸盐浓度保持在最大值，以防止熔点的升高。另一方面，通过使用含氧气的气体能够使主要含硝酸盐的盐类混合物中的的亚硝酸盐浓度保持在一特定值，因为借助空气中所含的氧气，可能会增多的亚硝酸盐能够再次被转化成硝酸盐。亚硝酸盐浓度太高会导致盐热稳定性差，因为与硝酸根离子相比，亚硝酸根离子更容易在较低温度下分解生成氧化物离子。一方面，通过添加水，热分解反应生成的氧化物离子可转化成腐蚀性较小的氢氧根离子。另一方面，过量的水使亚硝酸盐和硝酸盐分解生成氢氧化物，并因此增加熔融盐的腐蚀性。二氧化碳可使亚硝酸盐和硝酸盐分解生成碳酸盐。

根据本发明，所述接收管线为其上布置有接收器的管线。接收器通常为管线的由玻璃管包围的各个区段。在玻璃管下方放置有反射镜系统，辐射的太阳能光在该反射镜系统中被反射并被转向至气体管上。将入射的辐射光引至玻璃管上的结果是，热量被传递至流经管线的传热介质，结果，传热介质被加热。

在本发明上下文中的太阳能发电设备是线性聚光太阳能发电设备例如菲涅耳太阳能发电设备或抛物面槽式太阳能发电设备，或者是其中射入的太阳能光借助反射镜被转向至通常布置在塔上的中央接收器上的塔式发电设备。

根据本发明，气体置换系统包括管网，该管网在任何情况下均与太阳能发电设备中使用的所述罐的气体空间相连。因此，当通过气体置换系统对所述罐进行充填或放空时，能够通过向待放空的罐供应气体或通过从待充填的罐抽取气体来实施压力补偿。由于，当气体质量恒定且压力不变时，体积会随温度的升高而增大，当气体借助该气体置换系统从冷罐转移进入热罐时，必须从气体置换系统抽吸气体，以补偿因传热介质的排出引起的相应的体积变化。相应地，当气体从热罐转移进入冷罐时，必须补充气体以使体积恒定。在这种情况下，通过中央气体出口排出气体并且通过中央气体接口供应气体或者离开中央气体储存装置。如果使用中央气体储存装置，则如果中央废气出口被连接至中央气体储存装置，从而废气在中央气体储存装置中被捕获是尤其有利的。当所用气体不同于环境空气时是特别有利的，因为气体损失可因此被最小化。在这种情况下，中央气体储存装置也同时作为用于气体置换系统的体积补偿罐。在这种情况下，气体储存装置可作为轻微超压的体积储存装置使用或者可作为压缩气体储存装置使用。

如果设置有中央废气出口，则能够仅设置一个废气出口或者能够布置多个废气出口，这些废气出口或者靠近彼此布置或者被布置成分布在整个气体置换系统中。同样还能够的是，不是仅一个中央气体接口，而是设置多个气体接口，这些气体接口同样可以靠近彼此设置或者被分布在整个气体置换系统中。

优选的是，具有大横截面的管线被用于气体置换系统，以实现非常低的流动阻力。为了实现这一目的，气体置换系统通常仅被设计用于仅几毫巴的非常低的超压。通过选择低超压，能够实现管线的大横截面。在这种情况下，管线也可被制造成具有较小的壁厚。

在本发明的一个实施例中，新鲜气体通过中央气体接口供应。通过供应新鲜气体，可补偿例如因气体被排入周围环境中而可能发生的气体损失。在本发明的上下文中，这里的新鲜气体是指可从外部储库供应至所述设备的气体，并且为了这一目的，例如，可设置外部气体储存装置。如果所述设备内的气体为环境空气，则新鲜气体也可作为新鲜空气从周围环境吸入。如果需要，新鲜气体也可经过净化操作，例如，除去粉尘、悬浮颗粒物、水蒸气或二氧化碳。

在一个替代实施例中，设备气体经中央气体接口引入气体置换系统。在这种情况下，设备气体被理解为指代包含在设备中并且可例如经中央废气出口从该设备中抽出的气体。如果例如因温度升高情况下的热膨胀而导致设备内发生气体体积过大，则必须截获所述排气并储存在合适的气体储罐中。替代地，也能够对所述设备气体进行压缩并将其引入压缩气体储存装置内。

为了在流体关闭的情况下对管线系统进行放空，必须将气体引入接收管线内。所述气体可从气体置换系统中抽出。如果需要加速放空，则具有更高压力的推进气体可替代地被引入接收管线。为了这一目的，可直接使用来自压缩气体系统的推进气体。

优选地，设置气体压力系统来放空所述管线系统。其例如包括通过通气阀连接至管线系统的管网。此外，可设置用于放空罐的接口，传热介质被排入放空罐内以便放空。然而，放空罐替代地也可联接至气体置换系统，从而在管线系统的放空和伴随着的放空罐的填充期间，来自放空罐的气体被引入气体置换系统中。借助气体压力系统，能提供具有足够高压的推进气体来放空管线系统。

在放空期间，管线内包含的传热介质被气体向放空罐方向推进并可流入放空罐中。这尤其具有可避免管线结冰的优点。

例如，尤其当使用不与氧气接触的传热介质时，例如当传热介质含有亚硝酸盐时，必须的是，在气体储存装置内储存将要通过中央气体接口供应的气体。如果采用分层式储存装置储存传热介质，则该气体储存装置可具有比在带有用于传热介质的热罐和冷罐的系统中小得多的尺寸。在这种情况下，例如像在WO2011/138270中描述的那样，冷的传热介质可从罐中以液体形式抽出，并且因此由热引发的体积波动可被补偿。

为使气体置换系统和可能地供应用于放空管线的压缩气体的气体压力系统实现尽可能短的距离，将用于气体置换系统的管线和用于压缩气体的管线(如果存在)布置成与管线系统的总分配管线和总集管平行是有利的。此外，出于实用性因素考虑，如果用于供应压缩气体的气体压力系统包括如此布置的多个蓄压器是优选地，即所述多个蓄压器分散布置，尤其优选地布置在管线系统的放空罐附近以及放空阀附近。压力网络的管线无需采用大横截面，因为加压气体仅极少需要用于放空目的，并且因此允许花费较长时间对分散的蓄压器进行填充。

如果使用耐氧气的传热介质，则能从环境空气中获取气体。尤其是当使用纯硝酸熔融盐作为传热介质时，优选使用含氧气体，因为在硝酸盐转化成亚硝酸盐的情况下，亚硝酸盐在氧气的存在下会被再次转化成硝酸盐。因此可防止热稳定性的不期望的降低。所用的含氧气体可以例如是空气、富氧空气、氧气或任何富氧的惰性气体。作为氧气的替代，也能向气体置换系统提供氮氧化物。可通过调节一氧化氮/二氧化氮的浓度比来调节传热介质中亚硝酸盐/硝酸盐比例。高浓度一氧化氮会促进亚硝酸盐的形成，而高浓度的二氧化氮会促进硝酸盐的形成。

但是，如果采用不耐氧的传热介质，例如，还含有亚硝酸盐的熔融盐，则优选为气体置换系统供应与所用传热介质不反应的气体。在这种情况下，例如，氮气或稀有气体是合适的，优选是氮气。

尤其优选从气体置换管线中所含的设备气体中获得压缩气体。该设备气体优选通过冷分离系统引入，可能地经过滤并用压缩机压缩至所需的压力水平，优选压缩至绝对压力为10～20巴。

如果太阳能发电设备没有用于传热介质的分层式储存装置，而是具有热储存装置和冷储存装置，则在操作期间，传热介质从冷储存装置经接收管线转移到热储存装置中，接收管线中的传热介质被辐射的太阳能加热。对于能量回收，传热介质从热储存装置转移到冷储存装置并释放热量，以例如产生用以驱动涡轮机和发电机产生电流的过热蒸汽。通过传热介质从热储存装置转移到冷储存装置或者从冷储存装置转移到热储存装置，在任何情况下，在这两个储存装置中的一个储存装置中液体释放体积且在另一个储存装置中的液体占据体积。被液体释放的体积不得不通过供入气体补偿。为实现这一目的，使用了气体置换系统。同时，气体被置换离开被引入传热介质的储存装置。则所述气体可通过气体置换系统从待填充的储存装置中转移出并进入待放空的储存装置。但在这种情况下，必须要考虑到气体的温度实际上是由周围环境温度决定的。因此，冷储存装置中的气体的温度大约等于其内所含的传热介质的温度。这一事实也同样适用于热罐中的气体。在气体从热罐交换到冷罐的情况下，反之亦然，由于温度补偿的结果，气体具有周围环境的温度。气体因此根据在气体置换系统中位置的不同而具有不同的温度。取决于气体平均温度的水平，气体占据不同大小的体积，因为气体(其质量不变)占据的体积根据温度变化而变化。随着温度的升高，体积也会增大。这意味着，当热罐空着而冷罐满着时气体占据大体积，而当冷罐空着而热罐满着时气体占据小体积。此外，正因如此，当需要大体积时，系统内存在更多气体以用于体积补偿，在任何情况下，气体不得不被引入系统或者不得不从系统抽出。气体引入系统或者从系统抽出经由中央气体接口或是中央废气出口进行。尤其是使用惰性气体时，当需要大体积时，在此必须立即将经由废气出口从系统中抽出的气体储存在中央气体储存装置中，并经由中央气体接口将来自这种中间储存装置的气体再次供应至系统。

如果所用的气体是环境空气，则能在热罐放空期间通过废气阀将过剩的气体排放至周围环境中，并且相应地，在冷罐放空期间通过中央气体接口供入环境空气。

尤其是当气体被排放至周围环境时，优选地，中央废气出口具有气体净化装置，在气体净化装置中，可将对环境有害的气体从排放的设备气体中除去。此外，还能够借助该气体净化装置来例如除去气体中含有的固体或液体。以这种方式，例如能够在这种气体被排放至周围环境之前，分离出气体中夹带的气液滴例如传热介质或其它因冷却而固化的传热介质。还能够例如在气体被供应到中央气体储存装置之前从气体中除去液体或固体，以免污染中央气体储存装置。

此外，尤其是当硝酸盐和/或亚硝酸盐被用作传热介质时，如果气体净化装置将氮氧化物从气体中除去则是优选的。氮氧化物可能例如因亚硝酸盐发生反应或是硝酸盐与氧气发生反应而增多。由于目的是，出于环保原因而尽可能少地向周围环境排放氮氧化物或不排氮氧化物，因此必须将这些物质从气体中除去。在这种情况下，通过本领域技术人员已知的传统的脱氮设备来去除氮氧化物。

此外，由于在线性聚光太阳能发电设备例如抛物面槽式太阳能发电设备或菲涅耳太阳能发电设备中，其中装有接收器的管线系统以在任何情况下均通过传热介质借其供应和排出的中央集管和中央分配管线连接的多个太阳能阵列的形式布置，因此有利的是，使气体置换系统的管线如此就位，以使得它们平行于与接收管线连通的用于传热介质的集管和分配管线。以这种方式，气体置换系统的管线能尽可能短地制造。此外，能够在任何情况下在所需位置处将气体置换系统的管线连接到集管和分配管线上，而无需设置复杂的管道结构。

如果太阳能发电设备包括多个接收管线，则这些管线通常被连接至集管和分配管线。传热介质经由分配管线从冷储存装置进入接收管线内，流动经过传热介质在其内加热的接收管线并后流入集管内，传热介质经由集管被引入热储存区域内。在这种情况下，热储存区域和冷储存区域可在任何情况下通过结构上分离的罐来实施，或者替代地，以分层式储存装置的储存区域实施，冷储存区域通常位于该分层式储存装置的下部，而热储存区域位于上部。

根据太阳能发电设备所在地理位置的不同，集管和分配管线可在结构上临近彼此布置或可彼此间隔布置。如果集管和分配管线在结构上临近彼此布置，则接收管线通常为管线环路。从而可实现足够长的接收管线长度，这是为流经接收管线的传热介质进行加热而必需的。如果集管和分配管线彼此间隔布置，则接收管线也可线性地连接集管和分配管线。在这种情况下，集管、分配管线和接收管线可呈梯形形式，接收管线形成梯级。

附图说明

本发明的示例性实施例在附图中被示出并且在下述说明中被更详细地解释。

在图中：

图1示出了线性聚光太阳能发电设备的示意图；

图2示出了具有对外封闭式气体置换系统的线性聚光太阳能发电设备的示意图；

图3示出了具有对外封闭式气体置换系统并具有用于充填和放空太阳能阵列的气体压力系统的线性聚光太阳能发电设备的示意图；

图4示出了呈双H型结构的线性聚光太阳能发电设备。

具体实施方式

在图1中示出了线性聚光太阳能发电设备。

线性聚光太阳能发电设备1包含多个区段3，所述多个区段3在任何情况下均通过分配管线5与中央分配管线7连接并通过集管9与中央集管11连接。在任何情况下，接收管线13通过分配管线5和集管9填充传热介质。为此，传热介质经中央分配管线7被导入分配管线5内，并自分配管线5流出进入接收管线13。接收管线13在任何情况下均是接收器(此处未示出)，传热介质在所述接收器内通过太阳能辐射加热。加热后的传热介质自接收管线13流出进入集管9，并从集管9流入中央集管11。在本文所示的实施例中，接收管线13被构造为管线环路。

中央分配管线7与冷储存装置15连接，只要太阳光照射到接收器上，传热介质便会自冷储存装置离开。加热后的传热介质随后经中央集管11被引导进入热储存装置17。

接收器通常是管线系统的由玻璃管包围的各个区段。在玻璃管下方的是反射镜系统，在该反射镜系统中，辐射的太阳光被反射并转向到玻璃管上。通过落到玻璃管上的辐射线，热能被传导至流经管线的传热介质，结果传热介质被加热。在抛物面槽式太阳能发电设备中，反射镜在任何情况下均布置成，例如呈槽的形式，位于玻璃管下方。在菲涅耳式太阳能发电设备中，可调的反射镜位于管的下方，该反射镜可根据入射太阳能的角度运动。

为了回收能量，借助泵19将热的传热介质从热储存装置17中抽出并导入在此处未示出的热交换器中。在热交换器中，传热介质将热量释放至蒸汽回路，蒸汽在该蒸汽回路中产生并过热。例如，驱动发电机产生电流的涡轮机则可借助该过热蒸汽运行。离开热交换器的冷却后的传热介质被再循环至冷储存装置15中。通常，储存的传热介质的量是这样的，以使得即使在太阳不照射或者没有足够的太阳能辐射来加热大量传热介质时，热的传热介质的量也仍然足以使涡轮机运行。

每个区段3均具有放空罐21，从而线性聚光太阳能发电设备1的管线能在停工期间被放空。放空罐21在任何情况下均经放空管线23被连接至区段3的集管9。被连接至各区段3的分配管线5的是通气阀25，该通气阀被打开以放空区段3的管线。为实现这一目的，压缩气体经通气阀25被引入分配管线5，并且该气体经分配管线5和接收管线13流入集管9，从而将传热介质自集管9、接收管线13和分配管线5压出并经放空管线23压入放空罐21中。

为了向各区段3再次填充传热介质以便重新运行，传热介质经放空管线23自放空罐21被导出进入集管9，并自集管经接收管线13返回至分配管线5。在这种情况下，气体经通气阀25自所述管线排出并进入气体置换系统33。实现这一目的所需的管线并未示出。为了避免排放任何传热介质到气体置换系统33，在通气阀25与分配管线5之间布置有相态探测器27。在相态探测器27中探测气相和液相之间的变化。所探测到的变化显示气体已大部分被压出接收管线13并且接收管线13被相应的填充了液体。据此，结束对接收管线13的填充。

例如，通过分散式压缩气体储存装置29将用于放空所述管线的推进气体抽走。在这种情况下，每个区段3均配备有分散式蓄压器29，分散式蓄压器经由通气阀25连接至分配管线5和接收管线13。

图2中示出了带有对外封闭式气体置换系统的线性聚光太阳能设备。

在图2中所示的线性聚光太阳能设备1的设置与图1中所示的设置基本一致。与图1中所示的线性聚光太阳能设备1相比，图2中所示的线性聚光太阳能设备1还包括气体置换系统31。气体置换系统31包括气体置换管网33，该气体置换管网与气体储存装置35、冷储存装置15、热储存装置17以及所有的放空罐21相连。在这种情况下，气体接口在任何情况下均位于冷储存装置15的顶部、热储存装置17的顶部17以及所有的放空罐21的顶部，从而气体置换管网33在任何情况下均与各罐15、17和21的气体空间相连。也可以相同方式结合分层式储存装置来代替冷和热储存装置15、17。

此外，气体置换管网33具有中央气体接口37和废气出口39。如果需要，可通过中央气体接口37供应额外的气体并且过剩的气体可通过废气出口39排出。为了废气处理，优选在废气出口39处设置废气净化装置41。废气净化装置例如可以是用于从待排出的气体中分解氮氧化物的脱氮氧化物系统。

通过气体置换系统能在各储罐15、17和21中的不同填充高度的情况下补偿压力变化。因此，例如，在传热介质的加热期间，气体可从热储存装置17中离开进入冷储存装置15。然后当需要更大的气体量来填充相应的气体体积时，过剩的气体可在气体储存装置35中被捕集并由此处返回至气体置换系统31。

图3示出了带有对外封闭式气体置换系统并带有用于充填和放空太阳能阵列的气体压力系统的线性聚光太阳能设备的示意图。

在图3所示的线性聚光太阳能设备1中，还布置有气体压力系统43。气体压力系统43包括压缩气体管线系统45，分散式压缩气体储存装置29和放空罐21被连接至压缩气体管线系统45。可通过压缩气体管线系统45对分散式蓄压器29进行充填。此外，气体压力系统43可包括中央压缩气体储存装置47。中央压缩气体储存装置47可尤其用于保存现有的额外的压缩气体。中央压缩气体储存装置47的使用是可选的。作为中央压缩气体储存装置47的替代或补充，将气体压力系统43通过压缩机49连接至气体置换系统31的气体置换管网33。因此，能够将来自气体置换系统31的气体通过压缩机49进给到气体压力系统43中。为了去除可能包含在气体压力置换系统31的气体中的杂质，在压缩机的前方设置分离装置51是有利的。

为了对承载传热介质的线性聚光太阳能发电设备1的管线进行放空，经由通气阀25和具有相态探测器27的相分离器将来自分散式蓄压器29的压缩气体进给至分配管线5中。压缩气体迫使传热介质离开分配管线5、接收器管线13和集管9并进入放空罐21中。结果，放空罐21被传热介质填充，而放空罐21中所含的气体被迫压出放空罐而进入气体置换系统33。

为了使线性聚光太阳能设备1再次投入运行，压缩气体经由压缩气体管线系统45被压入放空罐21中，传热介质因此经放空管线23首先进入集管9并经由集管进入接收管线13和分配管线5中而被再循环。承载传热介质的管线因此被再次填充传热介质，从而线性聚光太阳能设备1能够再次运行。在系统放空后，分散式压缩气体储存装置29被再次填充压缩气体。为实现这一目的，例如，设备气体经由压缩机49从气体置换系统33被引入气体压力系统43中，或者被引入中央压缩气体储存装置47中。

图4示出了线性聚光太阳能设备1的区段3的可能配置，这种配置能够使管线长度最短。该配置在这种情况下呈双-H型结构。

为了确保管线长度最短，将热储存装置17和冷储存装置15居中地布置在线性聚光太阳能设置中是有利的。中央分配管线7和中央集管11以H形式从冷储存装置15和热储存装置17延伸出。冷储存装置15和热储存装置17在本这种情况下位于H的中部。在H的支腿的相应端部处，各区段3的分配管线5和集管9在任何情况下均从中央分配管线7和中央集管11延伸出。因此，在H的支腿的每个端部处布置有两个区段3，这在任何情况下又导致H型结构。

也为了使气体置换管网和压缩气体管线系统的管线长度尽可能短，如果气体置换系统的管线和气体压力系统的管线平行于中央分配管线7和中央集管11延伸是有利的。

如果更大数量的区段3是期望的，则能通过加大中央分配管线7和中央集管11的长度来使额外的区段3能连接至中央分配管线7和中央集管11，从而，即便是在这种情况下，一个冷储存装置15和一个热储存装置17也足够用于整个线性聚光太阳能发电设备1。传热介质的量应如此之多，以使得多个冷储存装置15和多个热储存装置17成为必要，在任何情况下，各线性聚光太阳能发电设备1可彼此独立运行。替代地，还能够使气体置换系统、压缩气体系统以及承载传热介质的系统以联接方式运行。

Claims (17)

1.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，供应至所述气体置换系统(31)的气体对于所述传热介质呈惰性。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的管线系统，其中，供应至所述气体置换系统(31)的气体为氮气。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的管线系统，其中，供应至所述气体置换系统(31)的气体含有水和/或二氧化碳。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的管线系统，其中，供应至所述气体置换系统(31)的气体含有氧气。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的管线系统，其中，供应至所述气体置换系统(31)的气体含有氮氧化物。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的管线系统，其中，所述中央废气出口(39)具有气体净化装置(41)。

13.根据权利要求12所述的管线系统，其中，所述气体净化装置(41)将固体和/或氮氧化物从气体中除去。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的管线系统，其中，所述气体置换系统(31)的管线平行于与管线环路(13)连通的用于传热介质的集管(9，11)和分配管线(5，7)。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的管线系统，其中，所述太阳能发电设备是线性聚光太阳能发电设备或塔式太阳能发电设备。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的管线系统，其中，所述接收管线(13)是带有接收器的管线环路。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的管线系统，其中，所述集管和分配管线彼此间隔开并且所述接收管线在集管和分配管线之间线性地延伸。