CN106662362B - 用于传热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传热的装置，其包括低温热交换器(3)和高温热交换器(5)，所述热交换器(3，5)借助于连接管路相互连接，使得传热介质相继流经所述高温热交换器(5)和所述低温热交换器(3)，在所述连接管路中设置有至少一个滞留时间储存容器(19)。

Description

用于传热的装置

技术领域

本发明涉及一种用于传热的装置，其包括低温热交换器和高温热交换器，各热交换器借助于连接管路相互连接，使得传热介质相继流经高温热交换器和低温热交换器。

背景技术

为使热交换器能在它用于使介质过热时有效并高效地运行，通常将至少两个热交换器串联连接，使该介质在一个热交换器中达到沸点以使得产生饱和蒸汽，并且第一热交换器中产生的饱和蒸汽在第二热交换器中过热。该类型的热交换器回路例如用于其中通过过热蒸汽驱动涡轮以用于发电的发电设备中。

为了例如在太阳能热力发电设备例如抛物面槽式太阳能发电设备或菲涅尔太阳能发电设备中产生电能，首先借助于照射太阳能在合适的接收器中加热传热介质。为使太阳能热力发电设备高效运行，使用传热介质，例如，可加热至400℃以上的温度的熔融盐。加热后的熔融盐然后用于将水预热、蒸发和过热。采用熔融盐可以使太阳能发电设备即使是在没有太阳照射的情况下——例如在夜间——也能运行。为此目的，将加热后的熔融盐储存在容器中，即使当可获得的太阳照射太小时，也能通过使水蒸发并过热来从容器获取熔融盐。可以使用源自储存系统的具有比从其取出用于将水蒸发和过热的盐熔体的区域低的温度的区域的热盐熔体来将水预热。可通过可设置在一个或多个设备中的一个或多个中间加热级来支持水的蒸发和水蒸气的过热。当在合适的热交换器中放热以将水蒸发和过热之后，熔融盐被导入第二容器中。

只要可再次获得足够高的太阳照射，就经接收器将熔融盐从第二容器导出，熔融盐在所述接收器中被重新加热。用于熔融盐的合适的盐例如是碱金属的硝酸盐或亚硝酸盐，例如硝酸钾、亚硝酸钾、硝酸钠或亚硝酸钠或它们的混合物。合适的盐例如是所谓的太阳盐，即一种混合比为60：40的硝酸钠与硝酸钾的混合物。

由于在蒸发器中要蒸发的液体的体积因相变而增大，并且此外过热器通常鉴于气体的传热系数低而与蒸发器不同地构造，所以蒸发和过热在两个不同的热交换器中发生。这种情况下，热交换器也可设置在具有高温区段和低温区段的单个设备中。

由于盐在接收器中被加热到的高温，可能形成分解产物。分解反应原则上在许多传热介质的情况下是可逆的。然而，在低温下的再生由于两种效应而明显减少。一方面，高挥发性成分例如气体在传热介质中的可溶性有限。如果它们的可溶性极限过度，则分解产物的脱气意味着反应组分不再聚集以用于逆反应，这是因为它们处于不同相态并且相极限的克服例如受扩散阻力妨碍。此问题可通过使热交换器在足够高的压力下运行来解决。另一方面，部分分解的熔融盐的冷却引起再生反应的反应速度下降。通常，反应速度以指数方式取决于温度。在温度迅速下降的情况下，例如由于其功能而在热交换器中常见的，迅速达到再生速度变得如此之低以致于不再可能再生的温度。在多个工作循环中，分解产物可能蓄积到传热介质的特性已以使得其不适于传热的程度改变为止。一种有害的变化例如在于形成过高的腐蚀性。

例如，如果采用硝酸盐和亚硝酸盐作为传热介质，则高温引起分解成氧化物和氮氧化物。该分解反应是可逆的，在低温下并且当滞留时间足够长时，例如在存在一氧化氮的情况下再次从硝酸盐和氧化物形成亚硝酸盐。为了再生，例如，一部分盐从该过程获取并且在合适的设备中再次再生。这需要另外在设备方面进行开支，并且还需要保持为了再生而获取的熔融盐部分有存货并且按需将它给送到盐传送管路中。而且，必须为了再生设置必要的装置。特别是当在运行期间形成的气体分离并且冲出时，必须再次提供这些气体以用于再生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于传热的装置，其包括低温热交换器和高温热交换器，这使得可以再生传热介质。

该目的借助于一种用于传热的装置实现，所述装置包括低温热交换器和高温热交换器，各热交换器借助于连接管路相互连接，使得传热介质相继流经高温热交换器和低温热交换器，在连接管路中设置有至少一个滞留时间储存容器。

通过在高温热交换器与低温热交换器之间设置滞留时间储存容器，传热介质首先向要加热的流体传热，结果传热介质的温度降低。滞留时间储存容器为要再生的传热介质提供了处于较低温度下的充足时间。因此，例如，已在高温下发生并且在低温下可逆的传热介质的分解可在滞留时间储存容器中再次抵消/撤销。这种情况下滞留时间储存容器的选定温度优选地如此之低，以致于一方面再生反应被热力学地辅助。另一方面，温度优选保持足够高，使得大比例的部分地热分解的传热介质能以动力学控制的方式再生。结果，传热介质可使用更长时间以及被大量循环使用，并且不必以比较短的时间间隔从该过程获取传热介质的一部分或全部传热介质并传送它以用于外部再生或甚至处置。

为了允许再生，尤其有利的是，由于分解而形成的副产物未从该过程被除去，而是可在滞留时间储存容器中获得以用于传热介质的再生。或者，也可以可选地传送再生所需的物质。然而，优选将可逆分解期间生成的副成分用于滞留时间储存容器中的再生。

为了再生足够大比例的传热介质，选择的再生时间必须足够长。通过选择足够大的反应体积，在保证运行的电流强度的情况下，获得足够长的再生时间。例如，对于在450℃下的硝酸盐与亚硝酸盐的混合物，滞留时间储存容器可具有如此之大的尺寸，以使得可获得半小时的再生时间。

可通过升高一氧化氮的局部压力来支持再生。

为了避免高成本的滞留时间储存容器并且使得可采用较小的、成本更划算的储存容器，可添加再生催化剂以便使反应加速。有效的再生催化剂是水。将再生催化剂在压力下注入滞留时间储存容器上游的传热介质中。可通过降低压力和脱气来将气态催化剂从滞留时间储存容器下游的传热介质分离出来。为了添加再生催化剂，在一个实施例中，根据本发明的装置因此具有用于再生催化剂的添加点，所述添加点位于滞留时间储存容器的上游。

在硝酸盐和亚硝酸盐的情况下，过量的水可促进进一步的分解。为了避免水引起的分解，作为再生催化剂添加的水必须被定量给送。可通过分析装置监视和调节再生催化剂的定量给送。例如，可采用MS、FTIR和NDIR测量系统作为控制回路中的过程分析传感器。例如在传热介质流的气体空间中，这些可确定压力下降之后的水或氮氧化物。控制回路中的替代测量方法是氧酸度(

/oxoacidity potential)的电化学确定。为了定量给送再生催化剂，该装置因此优选包括借以控制和/或调整再生催化剂的添加的控制单元或调整单元。这种情况下，控制单元或调整单元设置成使得上述监视和控制步骤能以自动化的方式执行。

高温热交换器和低温热交换器可以是结构上独立的单元。然而，可替代地，也可以的是，高温热交换器和低温热交换器分别形成一个热交换器的区段，并且连接管路从低温热交换器的供传热介质流过的区域分支并且传入高温热交换器的供传热介质流过的区域中。

在一个优选实施例中，低温热交换器与高温热交换器之间供传热介质流过的区域具有流动屏障，并且连接管路将低温热交换器的供传热介质流过的区域和高温热交换器的供传热介质流过的区域相互连接，以使得传热介质从形成高温热交换器的区段经由连接管路流出到形成低温热交换器的区段中或从形成低温热交换器的区段经由连接管路流出到形成高温热交换器的区段中。

合适的流动屏障例如是借以封闭供传热介质流过的管路的分隔层板或分隔板。可替代地，也可以设置用于形成低温热交换器的区段的第一通流区域和用于形成高温热交换器的区段的在结构上与第一通流区域分离的第二通流区域。为此目的，例如，在管束式热交换器或板式热交换器的情况下，可以设置相互邻接并且供传热介质流过的两个单独的外壳。

传热介质和要加热的流体采用顺流或逆流方式流经低温热交换器和高温热交换器。采用交叉流方式或交叉流与逆流或交叉流与顺流的组合方式的通流也是可以的。这种情况下，高温热交换器和低温热交换器中的流动路线也可以是不同的，例如在高温热交换器中采用顺流方式并且在低温热交换器中采用逆流方式，反之亦然。然而，优选地，流分别均采用逆流方式或均采用顺流方式通过低温热交换器和高温热交换器。尤其优选传热介质和要加热的流体采用逆流方式流经高温热交换器和低温热交换器。

此外，传热介质可首先流经低温热交换器并且然后流经高温热交换器，或首先流经高温热交换器并且然后流经低温热交换器。优选地，传热介质首先流经高温热交换器并且然后流经低温热交换器。该组合尤其在流采用逆流方式经过高温热交换器和低温热交换器两者并且传热介质首先流经高温热交换器并且此后流经低温热交换器的这种情况下是优选的。

独立于流动方向和传热介质流经热交换器的次序，根据本发明，滞留时间储存容器始终设置在低温热交换器与高温热交换器之间的连接管路中。

为了允许所用的全部传热介质的再生，必须避免这种状况，即由于相互混合，传热介质的一部分在导入滞留时间储存容器内之后立即被再次获取的情况。

为此目的，例如可以采用供传热介质流过的蛇形管形式构成滞留时间储存容器。这种情况下，通过蛇形管的供传热介质流过的管路的长度和直径来设定滞留时间。在直径相同的情况下，管路越长，或在管路长度相同的情况下，直径越大，则当体积流量一定时在管路中的滞留时间越长。

可替代地，也可以使用包括层板的储存容器作为滞留时间储存容器，每个层板都具有流出部，并且流出部设置成使得它们分别交替地设置在相对两端。传热介质由此分别经流出部流出到位于下方的层板上，经由层板流出到后者的流出部并经该流出部流到位于下方的层板上。这引起在滞留时间储存容器中的蜿蜒流动并进而引起全部传热介质的充分滞留时间。这种情况下，可借助于层板的数量和储存容器的几何形状来设定滞留时间的长度。

在一个优选实施例中，滞留时间储存容器包括两个储存单元，各个储存单元经由从第一储存单元的下部区域到相邻的第二储存单元的上部区域的连接部分别在从低温热交换器到高温热交换器的方向上相互连接。作为这种构型的结果，传热介质无可否认地在每个单独的储存单元中充分混合，但由于传热介质必须经过多个储存单元，所以在此滞留时间也保持足够长。此外，由于储存单元从上方充填并从下方清空，或相反地从下方充填并从上方清空，可在储存单元中设定借以在很大程度上避免其充分混合的分层流动。

在本发明的一个实施例中，两个储存单元之间的连接部包括单元间间隙，从单元间间隙到第二储存单元的上部区域的连接部形成有溢流口并且从单元间间隙到第一储存单元的下部区域的连接部由带孔口的隔板形成，使得在储存单元的从高温热交换器到低温热交换器的通流的情况下，液体分别经隔板的下部区域中的孔口流入单元间间隙中并经由溢流口从单元间间隙流出到第二储存单元中，或在沿反方向流动的情况下经由溢流口流入单元间间隙中并经隔板的下部区域中的孔口从单元间间隙流出到第一储存单元中。

可替代地，也可以分别借助于一个或多个平行延伸的管路实现两个储存单元之间的连接。

此外，优选地，至少一个储存单元借助于罩盖封闭，使得在储存单元中的液体与罩盖之间形成有气体空间。尤其优选地，全部储存单元都借助于罩盖封闭，以便特别是在气态副产物由于传热介质的分解而形成时避免气态副产物排出到周围环境中的状况。

如果仅一个储存单元借助于罩盖封闭，则可利用该储存单元以便例如传送可借以再生传热介质的气体。这种情况下，另外有利的是传热介质在储存单元中充分混合，使得比例尽可能大的传热介质与气体接触。为此目的，优选的是气体经由合适的添加装置注入传热介质中。

为使传热介质在它分解而形成气态副产物时可很好地再生，有利的是管路从至少一个气体空间分支并且浸入位置较接近低温热交换器的储存单元的液体中或浸入两个相邻的储存单元的连接部中的液体中，相邻的储存单元中的至少一个具有比管路从其气体空间分支的储存单元的温度低的温度。此实施例尤其在传热介质的再生在降低的温度下改善时是有利的。如果采用其中再生在升高的温度下改善的传热介质，则管路不应当浸入位于较接近低温热交换器的相邻的储存单元中，而是浸入位置较接近高温热交换器的储存单元中。如果在运行期间传热介质首先流经低温热交换器并且此后流经高温热交换器，则优选地管路恰好沿反方向延伸，也就是说，在低温下再生较好的情况下延伸到位置较接近高温热交换器的储存单元中，而在高温下再生较好的情况下延伸到位置较接近低温热交换器的储存单元中。

借助于从气体空间分支的管路，气体可从气体空间流出到具有不同温度的另一储存单元中并且可在其中在更适合再生的温度下与传热介质反应。

这种情况下，在相邻的储存单元中，形成了由于不理想的绝热或在滞留时间由于储存单元中的热交换效应而更长的情况下引起的温差。此外，可由于在吸热再生的情况下的能量吸收或在放热再生的情况下的放热而出现的温差。

除其中仅一个管路从储存单元的至少一个气体空间分支的构型以外，也可以的是两个管路从气体空间分支。如果第一管路传入位置较接近低温热交换器的储存单元中，则第二管路浸入位置较接近高温热交换器的储存单元的液体中。相应地，如果第一管路传入位置较接近高温热交换器的储存单元中，则第二管路浸入位置较接近低温热交换器的储存单元中。

除合适的滞留时间和气体以适于再生的温度导入储存单元中以外，浸入另一储存单元的液体中的管路特别是具有可补偿气体空间中的压力差的优点。

此外，为了实现气体可沿仅一个方向以定向方式从气体空间流出，还可以设置从可借以打开或封闭管路的相应气体空间阀分支的一个或多个管路。

为了允许整个装置中的气体补偿，尤其优选的是全部储存单元都借助于罩盖封闭并且管路在罩盖处从除位置最接近低温热交换器的储存单元以外的全部储存单元分支，并且传入位置较接近低温热交换器的相邻的储存单元中或该储存单元与位置较接近低温热交换器的相邻的储存单元的连接部中，并且气体出口从位置最接近低温热交换器的储存单元的罩盖分支。

如果可替代地或附加地还设置了浸入位置较接近高温热交换器的储存单元的液体中的管路，则另外尤其优选的是，全部储存单元都借助于罩盖封闭并且管路从除位置最接近高温热交换器的储存单元以外的全部储存单元从罩盖分支出来，并且浸入位置较接近高温热交换器的相邻的储存单元的液体中。

除管路分别浸入相邻的储存单元中以外，任何其它构型当然也是可以的。因此，例如，管路可以不传入直接相邻的储存单元中，而是例如分别跳过至少一个储存单元。这种情况下，管路然后可从其中不再存在对应的位置较接近低温热交换器或较接近高温热交换器的储存单元的储存单元的气体空间例如分别传出到位置最接近低温热交换器的储存单元中或位置最接近高温热交换器的储存单元中。可替代地，也可以设置多个气体出口并从其中不再存在任何对应的位置较接近低温热交换器或较接近高温热交换器的储存单元并且管路可传入其中的储存单元获取气体。

为了实现液体中的特别良好的气体分布，尤其在气体包含由于传热介质的分解而生成并且可通过传热介质的可逆反应而重新用于再生的副成分时，优选的是在管路的浸入液体中的至少一端形成有气体分配器，借助于气体分配器将流经管路的气体以小气泡的形式分配到液体中。尤其优选的是在管路的浸入液体中的全部端部形成有气体分配器，借助于气体分配器将流经管路的气体以小气泡形式分配到液体中。对应的气体分配器可例如采用具有许多小孔口的封闭板的形式构成。为了保持压力损失尽可能低，这种情况下有利的是在管路的端部设置借助于该板封闭的直径加宽部。或者，也可使用任何其它气体分配器，例如环形分配器或其中设置了可供气体逸出的小孔口的管路。此外，可借助于常规配件或储存单元中的填充物实现大的气/液界面。

为了使气体在液体中的接触时间尽可能长，另外优选的是从罩盖分支的管路在储存单元被充填至溢流口时至少浸入液体的下部三分之一。气体因此长距离经液体向上流动，直至它到达储存单元的气体空间。由于作为浸入的结果，必须克服液体中的液压压力以使得气体可从管路流出到液体中，所以另外优选在管路中收纳压缩机，借助于该压缩机将气体输送到相邻的储存单元的液体中或单元间间隙中。这种情况下，该压缩机设计成使得可克服管路端部处的液体的液压压力以使得气体相应地流经管路。使用压缩机的又一个优点在于来自储存单元的气体空间的气体可以有定向出口。与不带压缩机的实施例相反，即使当气体空间中的压力仍低于管路传入液体中的部位的压力，气体也可被获取并传送到相邻的储存单元。

在本发明的一个实施例中，在两个相邻的储存单元之间的连接部中设置有用于传送液体的装置。借助于用于传送液体的装置，不论静液压力如何都可以将液体传送到相邻的储存单元中。例如，即使当两个储存单元被充填至相同高度时或即使当被提取了液体的储存单元具有比液体被传送到其中的相邻的储存单元低的充填液位，这也允许输送。由此不论各个储存单元中的充填液位如何，都确保了装置的运行。因此，例如，不必全部储存单元都立置在相同高度并充填至相同高度。用于传送液体的装置还使得可以将优选分别具有同样的充填高度的同样地构成的储存单元安置在不同的高低水平处。

通常采用泵作为用于传送液体的装置。这种情况下，可使用任何泵，例如潜水泵，其可提供期望的液体吞吐量并且适于传送所使用的传热介质。

如果在两个相邻的储存单元之间形成有供输送液体通过的单元间间隙，则有利的是将用于传送液体的装置定位在第一储存单元的下部区域中的孔口内。为了使液体能够既从第一储存单元输送到相邻的第二储存单元中又沿反方向输送，可以使用分别具有相反的传送方向的两个泵并且然后分别运行借以沿期望方向传送液体的泵。可替代地，也可以采用一个泵，可借助于该泵使传送逆转，使得借助于同一个泵，可按需将液体从第一储存单元传送到相邻的第二储存单元中或相反地从第二储存单元传送到第一储存单元中。

当两个储存单元经由管路连接时，可将用于传送液体的装置安放在管路中的任意位置。特别地，当两个储存单元经由管路连接时，优选用于传送液体的装置是其中可逆转传送方向的泵。可替代地，在这种情况下，也可以为管路配置旁通部，第一泵设置在管路中的旁通部区域中并且第二泵设置在旁通部中，使得液体要么经管路要么经旁通部传送，这取决于传送方向。此外，除带旁通部的构型以外，当然也可以将两个相邻的储存单元分别与两个管路连接，用于传送液体的装置用于每个管路中，并且用于传送液体的装置在管路中的传送方向是对向的。

特别地，与用于在两个储存单元之间传送液体的装置相结合，优选在储存单元中安装设置成使得液体在达到最大充填液位时传送到相邻的储存单元中的充填液位控制装置。由此在最大充填液位被超过时可以以定向方式从储存单元除去液体。由此可以确保例如液体上方始终存在最小气体空间。此外，可避免会引起压力上升的储存单元的过充填。

除其中液体在达到最大充填液位时被传送到相邻的储存单元中的充填液位控制装置以外，也可以设置这样的充填液位控制装置，即该充填液位控制装置设置成使得液体在不足最低充填液位时从相邻的储存单元传出到该储存单元中。这一点特别是对于可靠的运行而言会是必要的，以便例如避免泵可能干运转的状况。

如果各个存储单元要具有不同温度，例如从位置最接近高温热交换器的储存单元一直到位置最接近低温热交换器的储存单元的温度降低，则应避免储存单元之间的温度补偿，并且此外，应补偿归咎于温度变化的热膨胀，当然也可以将耐热和耐压的绝热材料导入储存单元之间。这种情况下特别优选隔热层收纳在未经由单元间间隙相互连接的采用螺旋布置的相邻的储存单元之间。

为了充填或排泄，可以在储存单元之间设置连接部。一方面，这些连接部必须设计得如此之窄，以致于仅少量盐被传送通过它们并且仅发生可忽略不计的泄漏。另一方面，连接部必须设计得足够大，以允许滞留时间储存容器在操作员可接受的时间内充填和排泄。

只要介质在串联连接的两个热交换器中被加热并且传热介质有利地立即储存在比第一热交换器的输送温度低并且比第二热交换器的出口温度高的温度下以例如用于再生，就可采用根据本发明的装置。

特别有利地，根据本发明的装置可在流体在第一热交换器中蒸发并且在第二热交换器中过热时使用，并且采用可在用于过热的高温下分解并且可在低一些的温度下再次再生的传热介质。

在其中流体首先蒸发并且然后过热的应用中，低温热交换器是蒸发器并且高温热交换器是过热器。例如，可使用水作为蒸发并且然后过热的流体。过热的水例如用于这样的发电设备中，即在该发电设备中，过热的蒸汽驱动涡轮，继而借助于该涡轮驱动用于发电的发电机。

特别优选地，根据本发明的装置用于太阳能发电设备中，特别是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，或塔式太阳能发电设备中。

在用于太阳能发电设备中时，所采用的传热介质优选是熔融盐，例如碱金属的硝酸盐和/或亚硝酸盐的混合物，特别是亚硝酸钠、硝酸钠、亚硝酸钾、硝酸钾或其任何混合物。

由于特别是亚硝酸盐可在高温下分解成氧化物和硝酸盐，其中一氧化氮被分离，该反应是可逆的，所以根据本发明的装置尤其优选用于在其中所使用的传热介质是也包含亚硝酸盐的熔融盐的太阳能发电设备中使蒸汽过热。在滞留时间储存容器中，盐可借助于在低温下发生并且其中再次由硝酸盐、氧化物和一氧化氮形成亚硝酸盐的反应而再生。

附图说明

示例性实施例在附图中示出并且在以下说明中更详细地说明。

在附图中：

图1示出具有低温热交换器、高温热交换器和滞留时间储存容器的装置的图示，

图2示出具有串联连接的多个储存单元的滞留时间储存容器，

图3示出又一个替代实施例中的滞留时间储存容器，

图4示出第四替代实施例中的滞留时间储存容器，

图5示出本发明的一个实施例，其中高温热交换器和低温热交换器设置在一个设备中。

具体实施方式

图1概略地示出具有低温热交换器、高温热交换器和滞留时间储存容器的装置。

具有低温热交换器3和高温热交换器5的装置1可例如用于水的蒸发和过热。这种情况下，低温热交换器3是蒸发器且高温热交换器5是过热器。

低温热交换器3和高温热交换器5可例如如这里所示分别被设计为管束式热交换器。然而，可替代地，可对热交换器采用本领域的技术人员已知的任何其它类型的结构。因此，例如，也可使用板式热交换器、螺旋式热交换器或不同类型的热交换器的任意组合。

此外，低温热交换器3和高温热交换器5在结构上组合成一个设备也是可行的。

在运行中，要加热的流体经由流入部7进入低温热交换器3中并在低温热交换器中被加热。如果低温热交换器3是蒸发器，则流体在其中蒸发，从而产生饱和蒸汽，在适合的情况下甚至已经是稍微过热的蒸汽。在低温热交换器3中加热的流体在出口9处被获取并且经由流入部11传送到高温热交换器。在高温热交换器5中，流体被进一步加热，或如果高温热交换器5是过热器，则作为蒸汽输送的流体在高温热交换器5中过热。加热的流体或过热的蒸汽然后在出口13处从高温热交换器出来并且可被传送以进一步使用，例如在装置1用于发电设备例如太阳能发电设备中时传送到用于驱动用于发电的发电机的涡轮。

如果低温热交换器3和高温热交换器5形成一个结构单元，则在形成低温热交换器3的部分中被加热的流体直接进入形成高温热交换器5的部分中。

为了加热流体，使用传热介质。在这里所示的实施例中，传热介质采用逆流方式被运送到要加热的流体。传热介质经由传热介质流入部15传送到高温热交换器5。在高温热交换器5中，传热介质向要加热的流体传热并且随后经由传热介质流出部17离开高温热交换器5。根据本发明，形成传热介质流出部17的管路传入滞留时间储存容器19中。

在运行通过滞留时间储存容器19之后，传热介质经由传热介质流入部21被传送到低温热交换器3。在低温热交换器3中，传热介质向要加热的流体传热并且随后经由传热介质流出部23离开低温热交换器3。

在滞留时间储存容器19中，如果再生可以在比传热介质被加热到的最高温度低的温度下进行，并且此外，如果传热介质在最高温度下可逆地改变，则传热介质例如可再生。这些传热介质例如是如上面已经提到的亚硝酸盐，所述亚硝酸盐在高温下反应以形成氧化物和硝酸盐，其中一氧化氮被分离出。在低温下并且在滞留时间足够长时，硝酸盐和氧化物将再次与一氧化氮反应而形成亚硝酸盐。

在图1所示的实施例中，滞留时间储存容器19具有多个储存单元25。传热介质在运行通过高温热交换器5之后经由第一管路27导入滞留时间储存容器19的第一储存单元中。这种情况下，第一管路27传入下部区域中，使得传热介质在底部导入第一储存单元中并且已经容纳于储存单元中的传热介质向上移位。储存单元25在顶部被封闭，并且第二管路29从罩盖分支并且在第二储存单元25的下部区域中终止。移位的传热介质因此被压入第二管路29中并经第二管路压入第二储存单元25中。这可利用任何数量的储存单元重复，储存单元的数量取决于它们的尺寸和传热介质在滞留时间储存容器19中的期望滞留时间。

管路然后从最后一个储存单元25分支并形成通向低温热交换器3的流入部21。

作为对这里示出的流动方向的替代，也可以的是传热介质分别在低温热交换器3和高温热交换器5中采用顺流方式被运送到要加热的流体。这种情况下，同样，传热介质可首先流经高温热交换器5并且此后流经低温热交换器3。此外，也可以的是，独立于低温热交换器3和高温热交换器5的通流，传热介质首先流经低温热交换器3并且此后流经高温热交换器5。

图2示出由多个储存单元构成的滞留时间储存容器。

在图2所示的实施例中，滞留时间储存容器19包括多个储存单元25。在任何情况下，两个相邻的储存单元25均具有构造成使得一个储存单元25的下部区域与相邻的储存单元25的上部区域连接的连接部。该连接部在此以单元间间隙31的形式构成。为使可以实现经由单元间间隙31的液体输送，单元间间隙31经由下部孔口33与一个储存单元25的下部区域35连接并且经由上部孔口37与相邻的储存单元25的上部区域39连接。单元间间隙31和孔口33、37可例如以使得单元间间隙31借助于第一壁41关于一个储存单元25界定并且借助于第二壁43关于相邻的第二储存单元25界定的方式实现。这种情况下，第一壁41在储存单元25的底部45和单元间间隙31上方结束，使得下部孔口33形成在底部45与第一壁41之间。可替代地，当然也可以在第一壁41中形成足够大的孔口。相比之下，第二壁43在单元间间隙31与相邻的储存单元25之间立置在底部上，第二壁43在储存单元25的最大充填高度下方终止在溢流口47中，使得液体经由溢流口从一个储存单元25流出到单元间间隙31中。作为对溢流口47的替代，也可以在第二壁43中的相应位置形成可供液体流经的孔口。

气体空间49位于各储存单元25中的液体上方。气体空间49借助于罩盖51封闭。管路53从气体空间49分支。这种情况下，管路53确定路径成使得其传入相邻的储存单元25的液体中。为使最后一个储存单元25中不建立过压，该最后一个储存单元设置有可供取出气体的气体出口55。从气体出口55取出的气体可排出到周围环境或优选地例如经由单独的气体流入部再次传送到储存单元25。

液体经由流入部57导入滞留时间储存容器中并经由流出部59排出。这种情况下，要么流入部57位于储存单元25的下部区域中并且流出部位于上部区域中或单元间间隙31的端部处，要么流入部位于上部区域中并且流出部位于下部区域中。

图3示出又一实施例中的滞留时间储存容器。

在图3所示的实施例中，滞留时间储存容器具有多个层板61。层板61构造成使得液体经由流入部57流到最上方层板上。这种情况下，流入部位于层板的一侧。在层板的背离流入部的一侧，形成有同时用作用于位于下方的层板61的流入部的流出部63。液体经流出部63流到位于下方的层板61上并且经由层板61流到再次设置在相反侧的又一流出部63。这重复到已达到滞留时间储存容器的流出部59为止。通过流入部和流出部63分别设置在相对两端，液体以曲折方式流经滞留时间储存容器19。

滞留时间储存容器的第四实施例在图4中示出。

与图1至3所示的实施例相反，图4所示的滞留时间储存容器19采用蛇形管65的形式设计。传热介质经由流入部57流入蛇形管65中，流经蛇形管，结果实现了期望的滞留时间，并且然后经流出部59离开蛇形管65。

在图1、3和4所示的实施例中，所形成的气体呈分散的气泡形式连同传热介质一起被带走，使得对于再生而言，如果存在充足的滞留时间，则传热介质可直接与出于再生目的而形成的副产物直接反应。

图5示出本发明的一个实施例，其中高温热交换器和低温热交换器设置在一个设备中。

在图5所示的实施例中，高温热交换器5和低温热交换器3分别形成在装置1的一个区段中。这种情况下，要蒸发和过热的介质例如水经由流入部7传送到被用作蒸发器的低温热交换器3。在低温热交换器3中，要蒸发的介质流经U形形式的第一管束67。在U形管束67的管的与流入部7相反的一端，蒸发的介质从形成低温热交换器3的区段被获取并且借助于饱和蒸汽管路69传送到形成高温热交换器5的区段。U形形式的第二管束71在形成高温热交换器5的区段中延伸，作为饱和蒸汽传送的介质在所述区段中过热。

为了蒸发和过热，在这里图示的实施例中，使用采用逆流方式被运送到要蒸发和过热的介质的传热介质。为此目的，在形成高温热交换器5的区段和形成低温热交换器3的区段中分别设置有转向板73。这种情况下，转向板73定位成使得U形形式的管束67、71的管路绕转向板73被引导。因此，传热介质也沿U形管束67、71的管路绕转向板73流动。

在流经形成高温热交换器5的区段之后，传热介质被传导到滞留时间储存容器19中，行进通过该滞留时间储存容器并离开滞留时间储存容器19进入形成低温热交换器3的区段，沿第一U形管束67的收纳于流经形成低温热交换器3的区段中的管路并绕转向板73流经形成该低温热交换器3的区段，并且此后从低温热交换器经由传热介质流出部23被获取。

为了再生热交换介质，可向滞留时间储存容器19添加再生催化剂。该再生催化剂例如在流入部被定量供给到滞留时间储存容器19中，经由用于再生催化剂的添加点75进入传热介质中。

可替代地，当然也可以在任何期望部位将再生催化剂定量供给到滞留时间储存容器19中。然而，优选地，再生催化剂的定量供给发生在从高温热交换器5流入滞留时间储存容器19或传热介质流出部17中的区域中，所述传热介质流出部与滞留时间储存容器19相通。

如果所使用的再生催化剂是水，则水优选地不论高温热交换器和低温热交换器的设计如何都与滞留时间储存容器19的流动方向下游的传热介质分离。为此目的，例如可以降低压力，使得溶解于传热介质中的水变成气相。在相分离之后，水然后可从气相凝结。凝结的水优选地作为再生催化剂再次被定量供给到滞留时间储存容器19中。

附图标记列表

1 装置

3 低温热交换器

5 高温热交换器

7 低温热交换器的流入部

9 低温热交换器的流出部

11 高温热交换器的流入部

13 高温热交换器的流出部

15 高温热交换器的传热介质流入部

17 高温热交换器的传热介质流出部

19 滞留时间储存容器

21 低温热交换器的传热介质流入部

23 低温热交换器的传热介质流出部

25 储存单元

27 第一管路

29 第二管路

31 单元间间隙

33 下部孔口

35 下部区域

37 上部孔口

39 上部区域

41 第一壁

43 第二壁

45 底部

47 溢流口

49 气体空间

51 罩盖

53 管路

55 气体出口

57 滞留时间储存容器的流入部

59 滞留时间储存容器的流出部

61 层板

63 流出部

65 蛇形管

67 第一U形管束

69 饱和蒸汽管路

71 第二U形管束

73 转向板

75 用于再生催化剂的添加点

Claims (20)

1.一种用于通过从传热介质向串联连接的两个热交换器中的待被加热的介质传递热量以对其进行加热的装置，包括低温热交换器(3)和高温热交换器(5)，所述低温热交换器(3)和高温热交换器(5)借助于连接管路相互连接，使得传热介质相继流经所述高温热交换器(5)和所述低温热交换器(3)，其中在所述连接管路中设置有至少一个滞留时间储存容器(19)，为传热介质提供充足的时间来再生。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述高温热交换器(5)和所述低温热交换器(3)分别形成一热交换器的区段，并且所述连接管路从所述低温热交换器的供所述传热介质流过的区域分支并且传入所述高温热交换器的供所述传热介质流过的区域中。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述低温热交换器(3)与所述高温热交换器(5)之间的供所述传热介质流过的区域具有流动屏障，并且所述连接管路将所述低温热交换器(3)的供所述传热介质流过的区域和所述高温热交换器(5)的供所述传热介质流过的区域相互连接，以使得所述传热介质从形成所述高温热交换器(5)的区段经由所述连接管路流出到形成所述低温热交换器(3)的区段中或从形成所述低温热交换器(3)的区段经由所述连接管路流出到形成所述高温热交换器(5)的区段中。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述滞留时间储存容器(19)包括至少两个储存单元(25)，并且各个所述储存单元(25)经由从第一储存单元(25)的下部区域到相邻的第二储存单元(25)的上部区域的连接部在从所述低温热交换器(3)到所述高温热交换器(5)的方向上相互连接。

5.如权利要求4所述的装置，其中，两个储存单元(25)之间的连接部包括单元间间隙(31)，从所述单元间间隙(31)到所述第二储存单元(25)的上部区域的连接部形成有溢流口(47)并且从所述单元间间隙(31)到所述第一储存单元(25)的下部区域的连接部由带孔口(33)的隔板(41)形成，使得在所述储存单元(25)的从所述高温热交换器(5)到所述低温热交换器(3)的通流的情况下，液体分别经所述隔板(41)的下部区域中的孔口(33)流入所述单元间间隙中并经由所述溢流口(47)从所述单元间间隙(31)流出到所述第二储存单元(25)中，或在沿反方向流动的情况下经由所述溢流口(47)流入所述单元间间隙(31)中并经所述隔板(41)的下部区域中的孔口(33)从所述单元间间隙(31)流出到所述第一储存单元(25)中。

6.如权利要求4所述的装置，其中，至少一个储存单元(25)借助于罩盖(51)封闭，使得在所述储存单元(25)中的液体与所述罩盖(51)之间形成气体空间(49)。

7.如权利要求6所述的装置，其中，管路(53)从至少一个气体空间(49)分支并且浸入位置较接近所述低温热交换器(3)的储存单元(25)的液体中或浸入两个相邻的储存单元(25)的连接部中的液体中，所述相邻的储存单元(25)中的至少一个储存单元具有比供所述管路(53)从其气体空间(49)分支的储存单元(25)的温度低的温度。

8.如权利要求7所述的装置，其中，另外，管路从储存单元(25)的至少一个气体空间(49)分支并且浸入位置较接近所述高温热交换器(5)的储存单元(25)的液体中。

9.如权利要求4所述的装置，其中，全部所述储存单元(25)都借助于罩盖(51)封闭，并且管路(53)在所述罩盖(51)处从除位置最接近所述低温热交换器(3)的储存单元以外的全部储存单元(25)分支，并且传入位置较接近所述低温热交换器(3)的相邻的储存单元(25)中或传入该储存单元(25)与位置较接近所述低温热交换器(3)的相邻的储存单元(25)的连接部中，并且气体出口(55)从位置最接近所述低温热交换器(3)的所述储存单元(25)的罩盖(51)分支。

10.如权利要求4所述的装置，其中，全部所述储存单元(25)都借助于罩盖(51)封闭，并且管路从除位置最接近所述高温热交换器(5)的储存单元以外的全部储存单元(25)从所述罩盖(51)分支出来，并且浸入位置较接近所述高温热交换器(5)的相邻的储存单元(25)的液体中。

11.如权利要求7所述的装置，其中，在所述管路(53)的浸入液体中的至少一端形成有气体分配器，流经所述管路(53)的气体借助于所述气体分配器以小气泡的形式分布在液体中。

12.如权利要求7所述的装置，其中，两个储存单元(25)之间的连接部包括单元间间隙(31)，从所述单元间间隙(31)到所述第二储存单元(25)的上部区域的连接部形成有溢流口(47)并且从所述单元间间隙(31)到所述第一储存单元(25)的下部区域的连接部由带孔口(33)的隔板(41)形成，使得在所述储存单元(25)的从所述高温热交换器(5)到所述低温热交换器(3)的通流的情况下，液体分别经所述隔板(41)的下部区域中的孔口(33)流入所述单元间间隙中并经由所述溢流口(47)从所述单元间间隙(31)流出到所述第二储存单元(25)中，或在沿反方向流动的情况下经由所述溢流口(47)流入所述单元间间隙(31)中并经所述隔板(41)的下部区域中的孔口(33)从所述单元间间隙(31)流出到所述第一储存单元(25)中，当所述储存单元(25)被充填至所述溢流口(47)时，从所述罩盖(51)分支的所述管路(53)至少浸入液体的下部三分之一。

13.如权利要求7所述的装置，其中，在所述管路(53)中收纳有压缩机，气体借助于所述压缩机输送到相邻的储存单元(25)的液体中或输送到所述单元间间隙(31)中。

14.如权利要求4所述的装置，其中，在两个相邻的储存单元(25)之间的连接部中设置有用于传送液体的装置。

15.如权利要求1所述的装置，其中，所述低温热交换器(3)是蒸发器并且所述高温热交换器(5)是过热器。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，用于再生催化剂(75)的添加点位于滞留时间储存容器(19)的上游。

17.如权利要求16所述的装置，其中，设置了借以控制和/或调整所述再生催化剂的添加的控制单元或调整单元。

18.如权利要求1所述的装置，其中，所述传热介质是熔融盐。

19.如权利要求16或17所述的装置，其中，所述再生催化剂是水。

20.如权利要求1至19中任一项所述的装置作为太阳能发电设备中的蒸发器和过热器的用途。

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