CN113994166A - 具有管束的热交换器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于提供流体(24，25)之间的热交换的热交换器(10)，包括：管束(17)，在第一管连接器和第二管连接器(13，14)之间延伸，并且被配置为在第一管连接器和第二管连接器(13，14)之间引导第二流体(25)，管(17a‑17n)分布在管(17a‑17n)的层(22)中，其中，管层(22)中的每一层的多个管(17a‑17n)各包括两个弯曲部(B1，B2)，使得相应管提供三个基本平行的流路部分(S1，S2，S3)，其中，相应管的流路部分的较长(S1)的长度(L1)至少比所述管的其他两个较短流路部分(S2、S3)的长度(L2)大1.7倍，其中，所述弯曲部(B1、B2)中的第一个弯曲部(B1)设置在较长流路部分(S1)和较短流路部分(S2)中的第一个较短流路部分之间，并且其中，所述弯曲部中的另一个弯曲部(B2)设置在第一较短流路部分(S2)和另一较短流路部分(S3)之间，其中，管(17a‑17n)的层中的每一个包括两个管子组(SG1，SG2)，其中，所述子组(SG1，SG2)中的一个子组的流路部分的较长流路部分(S1)连接到所述管连接器(13，14)中的第一个管连接器，并且其中，所述子组(SG1，SG2)中的另一个子组的所述流路部分的较长流路部分(S1)连接到所述管连接器(13，14)中的另一个管连接器，以及其中，在管层(22)中的所述管子组(SG1)的一个中的相应管的两个较短流路部分(S2，S3)之间的弯曲部(B2)布置成与在同一管层(22)的另一管子组(SG2)中的管的两个较短流路部分(S2，S3)之间延伸的弯曲部(B2)基本相对。

Description

具有管束的热交换器
技术领域
本公开涉及一种用于提供流体之间热交换的热交换器、一个或多个热交换器的使用以及包括一个或多个热交换器的太阳能发电厂。
背景技术
用于能源和/或发电厂系统(例如聚光太阳能发电厂系统)或借助于热交换器产生热量的其他工业系统中的热交换器的性能是重要的。这样的系统可以被配置为产生用于公用电网的工业过程热和/或电力。例如，用于加热的电源可以是聚光太阳能或其他类型的能源。
在为工业大型发电厂系统提供热交换器时，重量和效率等参数成为越来越相关的参数。
用于例如太阳能发电厂的热交换器可以包括容器中的管束，所述容器用于容纳流体，例如水、蒸汽、熔盐或热油，这取决于热交换器的用途和配置。EP 22 78 220 B1和EP 2322 854 B1公开了一种用于太阳能发电厂的热交换器的示例，该热交换器包括布置在容器中的管道/管。
然而，用于较大工业应用的现有热交换器解决方案可能存在与例如与物理尺寸相比的效率有关，以及热交换器上不希望的压力损失的缺点。
本公开可以例如提供一个或多个用于热交换器的解决方案，其例如可以以节省空间的方式提供稳定的热交换器解决方案，该方案具有减小压力损失和/或提高性能。
发明内容
本公开总体上特别涉及一种用于工业大型发电厂系统(例如用于为公用电网产生工业热和/或电力的聚光太阳能发电厂)，和/或用于其他大型工业应用，例如借助于太阳能或其他类型的电源产生例如工业过程热，的热交换器解决方案。其可用于产生加热流体(例如蒸汽)的系统中，并且因此可以例如是蒸发器单元/系统的一部分，但也可以是另一种类型的热交换器。
在本公开的一个或多个方面中，本公开涉及一种用于提供流体之间热交换的热交换器，其中，所述热交换器包括
-容器，被配置为容纳第一流体，
-第一管连接器和第二管连接器，每个管连接器包括腔，其中，第一和第二管连接器中的每一个包括分布在管连接器上的多个管连接点，以及
-管束，布置在所述容器内并在第一管连接器和第二管连接器之间延伸，其中，管束的管被配置为引导第二流体。
容器中的所述管束在管连接点处连接到第一管连接器和第二管连接器，使得管束的管的内部与第一管连接器和第二管连接器的腔流体连通，从而提供流路，该流路被配置为在第一管连接器和第二管连接器之间引导所述第二流体。热交换器被配置为通过管束的管的管壁在第一流体和第二流体之间的提供热传递，并且管束的所述管分布在管的层中。管的所述层中的每一层的多个管各包括两个弯曲部，其中，所述弯曲部中的每一个设置在相应管的沿所述容器的纵向方向延伸的两个流路部分之间，使得相应管提供三个基本平行的流路部分。相应管的所述流路部分的较长流路部分的长度可以比所述管的其他两个较短流路部分的长度大，例如至少大1.7倍。
尤其是在为大型系统(例如聚光太阳能发电厂)、工业加热和/或类似物制造热交换器时，热交换器重量、空间消耗和管中的压力损失等参数变得越来越重要。
例如，可以通过增加容器中布置管束的空间，调节热交换器性能以增加包括容器中的管束的这类热交换器的功率性能。然而，这可能例如增加热交换器的空间消耗、制造成本和重量。通过减少流路的数量来调整热交换器的性能以降低功率性能可能导致进一步的压力损失，这通常不是期望的结果。
使包含管束的容器更长和更窄可以允许更低的重量，从而降低热交换器的成本。然而，当增加容器的长度时，这也可能有大大增加管束中管内压力损失的风险。
因此，本发明人开发了一种解决方案，其中多个管(例如在管连接器之间提供流路的容器内部的管束的基本上所有管)设置有两个弯曲/弯曲部分，它们一起提供在容器的纵向方向上的三个平行流路部分。在该管布局中，一个流路部分的长度可以明显大于同一管的其他两个较短流路部分的长度，例如至少大1.7倍。例如，该管布局可以有助于为另外的管提供更多的空间，并因此在相应的管层中提供另外的流路。其结果可能是，在不增加热交换器尺寸的情况下，管束中的压力损失可以显著降低。
发明人已经看到的迹象表明，在热交换器的容器中利用这种管设计/布局可以提供将热交换器中的压力损失降低两倍以上，甚至降低三倍以上的机会。因此，例如，这可以有助于在利用热交换器的系统中以经济高效和节省空间的方式减少功耗。
此外，这种管设计还可以实现用于管束的更长和更窄的容器，同时具有降低的压力损失，从而有助于提供更经济高效、重量更轻的容器。
例如，上述热交换器解决方案可以特别适用于被配置为提供高于5MW热功率，例如高于10MW热功率，例如高于20MW热功率或高于25MW热功率，的热功率的热交换器。
例如，在本公开的方面中，管的层可以被配置为在操作期间布置在管连接器之间的容器内部的水平或垂直平面中。
在本公开的一个或多个方面中，管层和/或管束中的流路的数量可以等于相应管层和/或管束中较长流路部分的数量。
所述弯曲部中的第一个弯曲部设置在较长流路部分和所述较短流路部分中的第一个较短流路部分之间，并且所述弯曲部中的另一个弯曲部设置在所述第一较短流路部分和另一较短流路部分之间。
已有迹象表明，这种管布局可有助于提供优化的空间消耗，并因此有助于提供可用于另外的管的另外的空间。至少从制造角度来看，它也可能是有利的，并且可有助于能够减少总的热交换器重量，同时获得流路中较低的压力损失。
管的层中的每一个包括两个管子组，其中，所述子组中的一个子组的所述流路部分的较长流路部分连接到所述管连接器中的第一个管连接器，并且其中，所述子组中的另一个子组的所述流路部分中的较长流路部分(S1)连接到所述管连接器中的另一个管连接器。发明人已经完成的工作表明，这可能是特别有利的解决方案，其中容器中的空间的利用得到优化，同时获得降低的压力损失，和/或其可能更容易制造。
此外，在管层中的所述管子组中的一个管子组中的相应管的两个较短流路部分之间的弯曲部布置成与在同一管层的另一管子组中的管的两个较短流路部分之间延伸的弯曲部基本相对。
发明人已经看到的迹象表明，管层的这种管布局可以例如有助于提供一种解决方案，该解决方案对于制造和/或提供提高容器中空间的利用率以优化流路的数量和热交换器的性能的解决方案来说可以不那么复杂和/或更经济。
在管层中所述管子组中的一个管子组中的相应管的两个较短流路部分之间并且彼此相对布置的弯曲部在本公开的方面中可以布置在管连接器之间的中间部分处。例如，在管连接器之间的从在管连接器之间绘制的设想的中线开始并垂直于容器的纵向延伸的长度的5％-15％内。
在本公开的一个或多个方面中，相应管的所述较长流路部分的一部分可在容器的纵向方向上延伸，与相应管的较短流路部分的一部分相邻。这可以提供“并排”布局，例如，该布局有助于进一步减少容器内的空间消耗，从制造角度来看，这也可能是有利的，并且因此可有助于减少总的热交换器重量，同时获得流路中较低的压力损失。
在本公开的一个或多个方面中，应当理解，流路可以延伸，使得管子组中的一个管子组的较长流路部分从管连接器的第一个管连接器(例如，布置在容器的第一端部)延伸，并继续进入设置在较长流路部分和较短流路部分中的第一较短流路部分之间的弯曲部。因此，第一子组的第二较短流路部分可以连接到第二管连接器。以类似的方式，另一子组的较长流路部分从另一管连接器(例如，布置在容器的另一端部分)延伸，并从那里继续进入该另一管子组的较长流路部分和较短流路部分中的第一较短流路部分之间设置的弯曲部。因此，第二/另一子组的第二较短流路部分可连接到第一管连接器。
在本公开的一个或多个方面中，较长(例如基本上直的/线性的)流路部分之间的连接可以通过将较长流路部分与相应的管连接器的期望的管连接点互连的中间管连接部分来提供。
在本公开的一个或多个方面中，将所述较长流路部分与所述子组中的一个子组的较短流路部分连接的弯曲部可放置在所述管连接器中的第一管连接器附近，并且将所述较长流路部分与所述子组中另一个子组的较短流路部分连接的弯曲部放置在所述管连接器中的另一管连接器附近。
在本公开的一个或多个方面中，相应管的所述较长流路部分(例如在管层中)，可在容器的纵向方向上延伸，与第一子组和第二子组(SG1，SG2)的较短流路部分相邻并平行。
例如，这可以有助于提供可更容易制造的分层管布局和/或提供其中提高容器中空间的利用率的解决方案。
在本公开的一个或多个方面中，所述第一子组和第二子组的较短流路部分可布置在第一子组和第二子组的较长流路部分之间并与其平行。发明人已经看到的迹象表明，这可以提供一种易于制造的节省空间的解决方案，并且可以有助于提供一种方案，其中在相应的管层中可以实现增加流路的数量。
在本公开的一个或多个方面中，多个管的层各包括两个管子组，并且其中，管层中的所述管子组中的一个管子组中的相应管的两个较短流路部分基本上与同一管层的另一管子组中的管的较短流路部分连续布置。
例如，该解决方案尤其可以提供节省空间并因此提供空间优化解决方案，其中可以以低成本和节省空间的方式降低压力损失。它还可以提供从制造角度来看可能有利的解决方案。
在本公开的一个或多个方面中，每个管子组可以包括多个彼此相邻布置的管，使得在相应子组的所述第一弯曲部和第二弯曲部的一个或多个所述管的顶部延伸到同一子组的一个或多个其他管的所述第一弯曲部和第二弯曲部的槽中。
例如，这可以有助于优化管层中的管的空间消耗，并因此提供一种解决方案，其中可以在管层中提供增加数量的流路。
在本公开的一个或多个方面中，第一子组中的流路的数量和第二子组中的流路的数量可以相等和/或相同。
从空间消耗的角度和/或为了在管层的管中提供改进的和更均匀的第二流体流动来看，这可能是有利的。应当理解，在本公开的其他方面中，第一子组中的流路的数量和第二子组中的流路的数量可以不相等和/或相同。
在本公开的一个或多个方面中，一个或多个所述子组可以包括至少两个或三个管，例如至少四个管，例如至少六个管，例如至少八个管，其并排布置，例如在由所述管层限定的平面中。
例如，与热交换器的物理尺寸相比，这可以增加热交换器的性能。
在本公开的一个或多个方面中，管束中至少70％(例如至少80％或90％)的所述子组包括至少三个，例如至少四个管，例如至少六个管。
在本公开的一个或多个方面中，管束中至少％(例如至少80％)的所述子组包括至少三个，例如至少四个管，例如至少六个管。
在本公开的一个或多个方面中，每个管层中的较长流路部分的数量和较短流路部分的数量相同。例如，在进一步的实施例中，这可适用于管束的所有管层。例如，在管层的总共32个流路部分的情况下，在垂直于延伸穿过管层的容器的纵向方向的横截面中计数，这些流路部分中的16个将是较长流路部分，并且其余的16个流路部分将是较短流路部分。
在本公开的一个或多个方面中，在垂直于容器的纵向方向延伸并延伸穿过管束的横截面中计数的所述管束中的较长流路部分的数量和较短流路部分的数量可以相同。
在本公开的一个或多个方面中，每个所述子组的管提供较宽的子组部分和较窄的子组部分，从而在所述较窄的子组部分附近提供空间。因此，子组中的一个的较宽的子组部分可以延伸到邻近另一子组的较窄的子组部分的所述空间中。
例如，这可以有助于提供节省空间的解决方案，其中可以获得降低的管中的压力损失，并且可以有利于制造。例如，这可以适用于管束的多个层(例如所有层)中的每一层。较宽的子组部分可以放置在容器腔的一半中，而较窄的子组部分放置在容器腔的另一半中(在容器的纵向方向上确定)。
在本公开的一个或多个方面中，一个或多个所述管层可以包括至少四个流路，例如至少八个流路，例如至少十二个流路，例如至少十八个流路，其并排布置，例如基本上在由管层限定的平面中。
通常，在本公开的一个或多个方面中，所述管层可以各自包括4至24个管，例如8至16个管，优选偶数个管。例如，在一些方面，管的层可以包括至少四个管，例如至少六个管，例如至少八个管，例如至少十个管。
在本公开的一个或多个方面中，相应管层中的所述流路的长度可以变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％，和/或其中，所述管束中的所述流路的长度变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％。管布局可以有助于提供解决方案，其中例如可以在管束中获得更均匀分布的流动。
在本公开的一个或多个方面中，所述第一流体和第二流体中的一种可以是熔盐或热油，和/或其中，所述第一流体和第二流体(24，25)中的另一种可以是水和/或蒸汽。
例如，在将水蒸发成蒸汽的蒸发器单元解决方案中，在本公开的实施例中，优选的是管束的管内的流体可以被配置为热油或熔盐或另一种传热介质，例如液体，并且放置在管束和容器壁之间的容器腔内的其他流体可以是水和/或蒸汽。
在本公开的一个或多个方面中，所述热交换器可以是蒸发器单元/装置的一部分，并且被配置为通过在所述管束的管内的所述流体中的另一个流体提供该流体的相变，从所述容器腔内的所述流体中的第一个流体产生蒸汽。
提供每个管的平行的较长流路部分和两个较短流路部分的管布局可以特别适用于从水产生蒸汽的蒸发器单元解决方案。用于这种蒸发器单元的热交换器可能需要相当长，以便为连接热交换器和用于接收在热交换器中产生的蒸汽的蒸汽容器/鼓的多个提升管提供空间。因此，本公开可有助于提供一种解决方案，该解决方案可特别适用于例如蒸发器单元的较长和较窄的热交换器。
在本公开的一个或多个方面中，所述蒸发器单元可以包括一个或多个所述热交换器和另一蒸汽容器。
在本公开的一个或多个方面中，所述蒸发器单元可以包括用于流体(例如水)的入口，其中，所述蒸发器单元包括提升管设置，例如多个提升管，所述提升管设置被配置为使得供应到所述蒸发器单元并在所述蒸发器单元的一个或多个热交换器中蒸发的流体通过所述提升管设置循环到所述蒸汽容器，以及其中，蒸汽容器包括用于所述蒸发蒸汽的蒸汽出口。
这种蒸发器单元可以特别适合于工业高功率系统(例如聚光太阳能系统)、工业加热系统和/或类似的系统中使用。
在本公开的一个或多个方面中，蒸汽容器可以包括分离设置，用于在蒸汽进入出口之前从蒸发器单元的一个或多个热交换器接收的所述蒸汽中分离液体。
在本公开的一个或多个方面中，蒸汽容器与蒸发器单元的一个或多个热交换器流体连通，以便向热交换器供水。通常，在本公开的方面中，所述多层管可以沿横向于容器的纵向方向的方向分布。
在本公开的一个或多个方面中，管的层可以在横向于容器纵向方向的方向上具有不同的宽度，并且其中，较小宽度的层比较大宽度的层包括更少的管，例如使得管的层的宽度适合于容器的横截面形状。
在本公开的各方面中，管的层的宽度可适合于容器的横截面形状。例如，这可以有助于提高热交换器的性能。例如，在本公开的方面中，容器可以具有基本上圆形的横截面形状。
在本公开的方面中，最小宽度的管的层的宽度可以是最大宽度的管的层的宽度的80％或更小，例如70％或更小。
在本公开的一个或多个方面中，所述三个基本平行的流路部分可以是并排布置在同一管的层中的直线流路部分。
在本公开的一个或多个方面中，所述管连接器可以是延伸到(例如在基本上垂直于容器的纵向方向的方向上)容器的腔中的管状管连接器。
本公开还涉及根据上述公开的一个或多个热交换器在蒸发器单元中的使用，其中，所述蒸发器单元包括
-一个或多个所述热交换器和另一个蒸汽容器，
-用于流体(例如水)的入口，
-提升管设置，被配置为使得供应到蒸发器单元并在蒸发器单元的一个或多个所述热交换器中蒸发的蒸汽被配置为循环到蒸汽容器，以及
-用于所述蒸发蒸汽的蒸汽出口。
这可以提供上述效果中的一个或多个，并因此提供改进的蒸发器单元/设置。
此外，本公开涉及一种太阳能发电厂，该太阳能发电厂包括根据上述公开的一个或多个热交换器。
在太阳能发电厂的一个或多个方面中，所述一个或多个热交换器可以布置在所述太阳能发电厂的蒸发器单元中。
在所述太阳能发电厂的一个或多个方面中，所述一个或多个热交换器可以被布置成配置为提供所述太阳能发电厂的过热器、再热器和/或省煤器。
此外，本公开涉及一种用于产生蒸汽的蒸发器单元，其中，所述蒸发器单元包括
根据上述方面中任一项的一个或多个热交换器和蒸汽容器，其中，蒸发器单元包括提升管设置，例如多个提升管，所述提升管设置被配置为使得供应到蒸发器单元并在一个或多个热交换器中蒸发的流体通过所述提升管设置循环到/将循环到蒸发器单元的所述蒸汽容器，以及
其中，蒸汽容器包括用于所述蒸汽的蒸汽出口。
此外，本公开在又一方面涉及一种用于提供流体之间热交换的热交换器，其中，所述热交换器包括：
-容器，被配置为容纳第一流体，
-第一管连接器和第二管连接器，每个管连接器包括腔，其中，第一管连接器和第二管连接器中的每一个包括分布在管连接器处的多个管连接点，以及
-管束，布置在所述容器内并在第一管连接器和第二管连接器之间延伸，其中，管束的管被配置为引导第二流体，
容器中的所述管束在管连接点处连接到第一管连接器和第二管连接器，使得管束的管的内部与第一管连接器和第二管连接器的腔流体连通，从而提供流路，该流路被配置为在第一管连接器和第二管连接器之间引导所述第二流体，
其中，所述热交换器配置为通过管束的管的管壁在第一流体和第二流体之间提供热传递。管束的管可以分布在管的层中。管的层中的每一层的多个管可以各包括两个弯曲部，其中，所述弯曲部中的每一个设置在相应管的沿所述容器的纵向方向延伸的两个流路部分之间，使得相应管提供三个基本平行的流路部分。相应管的所述流路部分中较长流路部分的长度大于所述管的其他两个较短流路部分的长度，多个所述管的层可以各包括两个管子组，并且其中，管层中的所述管子组中的一个管子组中的相应管的两个较短流路部分基本上与同一管层的另一管子组中的管的较短流路部分连续布置。
在根据上述的热交换器的一个或多个方面中，再进一步方面可以是根据本文公开的热交换器。这里要理解的是，在进一步的实施例中，相应管的所述较长流路部分的长度可以比相应管的其他两个较短流路部分的长度大低于1.7倍，例如，比相应管的其他两个较短流路部分的长度大1.3倍或1.5倍。
通常理解，第一子组和第二子组的相互连续的可比较的、较短流路部分的长度可以具有相同的长度，这例如从流动分布的角度和/或制造成本优化的角度来看是有利的。然而，在本公开的其他方面中，在同一管层中彼此相对和彼此连续布置的较短流路部分的长度可以不同。
本公开还涉及根据本文公开的热交换器的使用，用于在系统中(例如在太阳能发电厂)提供工业热和/或电力。
此外，本公开涉及一种系统，例如太阳能发电厂或另一类型的系统，例如工业热系统，包括根据本文公开的一个或多个热交换器。
附图说明
下面将参考附图详细描述本公开的方面，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的包括管束的热交换器，
图2示出了根据本公开的实施例的用于热交换器的子组布局中的管的层，
图3和图4示出了根据本公开的进一步实施例的用于提供相应管的较长流路部分和较短流路部分的热交换器的管布局，
图5示出了根据本公开的进一步实施例的热交换器，
图6示出了根据本公开的实施例的管连接器，
图7示出了根据本公开的实施例的蒸发器单元，
图8示出了根据本公开的实施例的太阳能发电系统，
图8a示出了根据本公开的实施例的蒸汽涡轮机设置，以及
图9示意性地示出了根据本公开的实施例的管束的一部分。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的热交换器10。热交换器被配置为在第一流体和第二流体24、25之间提供热交换。热交换器包括容器11，例如提供内部腔11a的管状金属容器。
容器11包括用于第一流体24的入口110b和出口110a，第一流体24是例如熔盐、热油、水和/或蒸汽或取决于热交换器配置和用途的任何其他合适流体。在进一步的实施例中，容器可以包括用于第一流体24的多个入口110b和/或多个出口110a。
在本公开的实施例中，第一流体24是传热流体，该传热流体被配置为将热量从管束17的管内的流体24通过管壁传递到布置在容器11的腔11a中的第二流体25。在其他实施例中，可以从流体25向管束17的管中的流体24提供热传递。
第一管连接器和第二管连接器13、14延伸穿过容器的侧壁11并进入容器的腔11a。在本公开的实施例中，这些通常可以是具有管状形状的管连接器，也称为管头。下面结合图6更详细地描述这种管连接器。第一管连接器和第二管连接器13、14中的每一个包括围绕各自管状管连接器13、14的周边分布在管连接器13、14处的多个管连接点16。
包括多个管的管束17布置在热交换器10的容器11的内部，该管束的管在第一管连接器和第二管连接器13、14之间延伸，并在管连接点16处连接到管连接器。
管束17的管被配置为引导流体，例如水和/或蒸汽、熔盐、热油或取决于热交换器10的使用和配置的任何其他合适的流体。因此，管连接器借助于管束17的管流体连通。
为简单起见，在图1和图2中仅可见单个管层22。此外，在图1和图2中，为简单起见，管层22中的管/流路的数量也减少到6条流路。然而，图1和图2中的层22实际上可以包括两倍数量的流路/管17a-17n或甚至更多(例如，见图5)，并且这些路径/管可以布置在管层22的所示管之间，以便例如提供更节省空间的管束17解决方案。
管束17的管在管连接点16处连接到第一管连接器和第二管连接器13、14，使得管束17的管内部与第一管连接器和第二管连接器13、14的腔15流体连通。因此，每个管提供被配置为在第一管连接器和第二管连接器13、14之间引导管束的管中的流体24的流路。因此，通过管束17的管壁，在管中的流体24和腔11a中的流体25之间提供热传递。
在本公开的实施例中，诸如熔盐或热油等的流体24可以被配置为在管束17的管中流动。这里，可以在容器腔11a中提供诸如水和/或蒸汽的流体25，以便通过从管束17的管中的流体24通过管束的管子壁向第一流体25传递热量来提供水的蒸发或蒸汽的进一步加热。在其他配置中，管束17的管中的流体24可以是例如水或蒸汽，并且容器腔11a中的流体25可以是例如熔盐或热油。然而，这可能取决于热交换器的用途和配置。因此，在本公开的一些实施例中，容器腔11a中的流体可以被配置为将热传递到管束的管中的流体24，而在本公开的其他实施例中，可以是管束17的管中的流体24被配置为将热传递到容器腔11a中的流体25。如果热交换器10安装在蒸发器单元/解决方案中，则后一示例可能是优选的，例如见图7及其描述。
例如，在本公开的实施例中，热交换器10可以被配置为过热器、蒸发器单元、再热器、省煤器、预热器和/或类似物的一部分或提供过热器、蒸发器单元、再热器、预热器和/或类似物。
管束17的管是分布在多个基本上平行的管层17a-17n中的本公开的实施例，其中一层22在图1和1a中示出。根据本公开的各方面的包括多个管层22的管束17的实施例将在后面结合进一步的图进行更详细的描述，例如见图5和图6。
在本公开的实施例中，管束17的每个管17a-17n可以具有10mm和50mm之间，例如18mm和30mm之间，例如大约25mm，的外径。
在本公开的实施例中，管束17的管的壁厚可以在0.5mm至10mm之间，例如在1mm至7mm之间，例如在1.5mm至6mm之间。
在本公开的实施例中，包围管束17并围绕管束并在容器11的纵向方向LD上延伸的容器11的壁的壁厚度可以大于10mm，例如大于20mm，例如大于50mm。在本公开的实施例中，容器11的壁的壁厚可以低于400mm，例如低于300mm，例如低于200mm。例如，在本公开的实施例中，容器11的壁的壁厚可以在10mm至400mm的范围内，例如在10mm至300mm之间，例如在20mm至200mm之间。
因此，在本公开的实施例中，热交换器的容器11通常可以是管状的，并且被配置为在系统中运行，其中在运行期间容器11的腔11a中的压力可以高于5巴，例如高于25巴，例如高于100巴，例如高于120巴或高于150巴。在本公开的实施例中，热交换器可以被设计成处理容器腔11a中低于300巴、例如低于250巴、例如低于200巴的压力。
在本公开的实施例中，热交换器可以被设计成处理容器腔内的压力，该压力在4巴至300巴的范围内，例如在25巴至250巴的范围内，例如在50巴至250巴的范围内，或在100巴至250巴的范围内。
在本公开的实施例中，热交换器可以被设计和配置为提供高于5MW的热功率，例如高于10MW热功率，例如高于20MW热功率或高于25MW热功率。
在本公开的实施例中，热交换器可以被设计/配置为提供不超过最大600MW热功率，例如不超过300MW热功率，例如不超过200MW热功率或不超过120MW热功率。这可能包括热交换器中的热损失，在运行期间，热损失可能不超过2％。
例如，可以通过测量传热流体的入口和出口温度之间的差以及每时间单位传热流体的流量来确定热功率。
图2示意性地示出了根据本公开实施例的图1所示的管束17的管17a-17n的层22的部分分解视图。
从图2可以看出，在本公开的实施例中，层22的管可以被划分为两个管子组SG1、SG2。这些子组SG1、SG2中的每一个的管提供相应子组SG1、SG2的较宽的子组部分SGb和较窄的子组部分SGn。由此，较窄的子组部分SGn提供了紧邻较宽的子组部分的空间7，并且子组SG1、SG2中的一个的较宽的子组部分SGb可以被配置为紧邻另一个子组的较窄的子组部分延伸到该空间7，见图1和图4。
对于每个子组SG1、SG2，当在垂直于容器11的纵向方向LD延伸的横截面中观察时，由于由弯曲部B1、B2提供的管布局，较宽的子组部分SGb包括比较窄的子组部分SGn多三倍的流路部分。
管层22的管17a-17n各包括两个弯曲部B1、B2。这些弯曲部B1、B2中的每一个设置在相应管17a-17n的两个流路部分S1、S2、S3(见图3)之间。这些流路部分S1、S2、S3沿容器11的纵向方向LD延伸，使得相应管提供三个基本平行的流路部分S1、S2、S3，包括较长的S1流路部分和两个较短的S2、S3流路部分。
在本公开的优选实施例中，第一子组SG1中的流路的数量和第二子组SG2中的流路的数量可以相同。
例如，从图1和图2可以看出，当在垂直于容器的纵向方向LD延伸并穿过层22的较长和较短流路部分S1、S2、S3的截面平面P1中计数时，管层22中的较长S1流路部分的数量和较短S2流路部分的数量可以相同。在图1的示例中，在所述横截面平面P1中，在层22中计数有六个较长的S1和六个较短的S2、S3流路部分。
在实施例中，管层和/或管束17中的流路的数量可以等于较长的S1流路部分的数量。
图3和图4示意性地示出了根据本公开的进一步实施例的管束17的流路/管层22的两个流路17c、17k，其形式为每个子组SG1、SG2的一个流路。应当理解，管层22可以包括彼此相邻布置的几个这样的管，例如见图1和图2，但是为了说明目的，在图3至图4中仅示出了两个。
弯曲部中的第一个B1设置在较长流路部分和较短流路部分中的第一个之间，并且其中，所述弯曲部B1、B2中的另一个B2设置在第一较短流路部分S2和另一较短流路部分S3之间。相应管17a-17n的较长流路部分S1的一部分在容器11的纵向方向上延伸，与相应管17a-17n的较短流路部分S2、S3的一部分相邻。
在本公开的各个方面中，相应管17a-17n的流路部分S1-S3中的较长S1的长度L1可以比相应管的其他两个较短流路部分S2、S3的长度L2大至少1.7倍，例如比相应管的其他两个较短流路部分S2、S3的长度大至少1.8倍或至少1.9倍。在本公开的进一步方面，相应管17a-17n的流路部分S1-S3中的较长流路部分S1的长度L1可以比相应管的其他两个较短流路部分S2、S3的长度L2大至少1.3倍或1.5倍。
在本公开的一个或多个实施例中，较长(例如基本上直的/线性的)流路部分之间的连接可以通过将较长流路部分与相应的管连接器的期望的管连接点互连的中间管连接部分来提供。
平行流路部分S1S3的该长度L1、L2可以在弯曲部B1、B2和设置在上述中间管连接部分的相应管上的另一弯曲部之间测量，以便将相应管引导到管连接器13、14的管连接点16(管连接器在图3和图4中未示出，见图1或图2)。因此，如图所示，流路部分S1、S2、S3优选地可以是线性的、直的、平行布置的流路部分。
可以看出，相应子组的管17c的流路部分S1、S2、S3彼此平行并且并排/相邻布置。
在图3中，分别由图3的管17c和17k提供的两条流路按照它们将在热交换器的容器11中的方式布置，使得较宽的子组部分靠近较窄的子组部分延伸到空间7中。
这提供了在管层22中的管子组SG1中的一个中的相应管的两个较短流路部分S2、S3之间的弯曲部B2(在这种情况下是管17c的弯曲部B2)被布置成与在同一管层22的另一个管子组SG2中的管的两个较短流路部分S2、S3之间延伸的弯曲部B2(在这种情况下是管17k)基本相对。
如图2和图4所示，第一子组和第二子组的弯曲部B2的这些顶部可以彼此面对，并且方向相对。
因此，如图2和图4所示，在本公开的实施例中，管子组SG1中的一个中的相应管的较短流路部分S2、S3可以与另一管子组SG2中的管的两个较短流路部分S2、S3基本上连续地布置。这是由于较宽的子组部分SGb的一部分紧靠较窄的子组部分SGn延伸到/布置所提供的空间7中，其是由于管布局而提供的。
管层22中的相应管17a-17n的较长流路部分S1在容器11的纵向方向LD上延伸，与管层22中的第一子组和第二子组SG1、SG2中的较短流路部分S2、S3相邻并平行。例如，这可以设置成使得第一子组和第二子组SG1、SG2的较短流路部分S2、S3布置在第一子组和第二子组SG1、SG2的较长流路部分S1之间并与其平行。
在垂直于容器11的纵向方向LD的平面P1中并且设置在例如较短的S2、S3流路部分的中间部分/区域处的层22的横截面视图中，本公开的实施例中的管层22中的平行流路部分S1、S2、S3的总数可以是层22中的流路17a-17n的数量的两倍。这些流路的四分之三是相同子组SG1、SG2的一部分，因为弯曲部B1和B2提供子组SG1的一个流路，SG提供/计数三个平行流路部分S1、S2、S3，并且剩余的流路部分是同一管层22中的另一子组的较长的S1流路部分。
从图1和图2中可以看出，每个管层22可以包括多个管，这些管彼此相邻地布置并被划分成两个子组SG1、SG2。
因此，层22中的每个管可以彼此相邻布置(例如，见图2)，使得在层22的第一弯曲部和第二弯曲部B1、B2处的管的顶部延伸到由同一层22的其他管的第一弯曲部和第二弯曲B1、B2提供的槽中。这可以如图1-图4所示，使得对于每个子组SG1、SG2，在相应子组SG1、SG2的第一弯曲部和第二弯曲部B1、B2处的管的顶部延伸到由相同子组的其他管的第一弯曲部和第二弯曲部B1、B2提供的槽中。
图5示意性地示出了根据本公开的实施例的热交换器10在垂直于容器11的纵向方向的平面(例如图4的平面P1的位置)中的横截面视图的示例。管束17布置在热交换器腔11a中。
可以看出，管束包括彼此平行布置的多个管层22。如本公开的实施例中所示，相邻管层22(彼此上方/下方)可以以交错的方式布置。此外，在本公开的实施例中，管层中的管的数量可以在层之间不同，例如，使得层中的管的数量适合于腔11a的宽度，例如，使得在布置在腔11a的最宽部分的管层22处放置更多数量的管，而在布置在腔11a的更窄部分的层22中的管的数量减少/降低。因此，管层22可以在横向于容器纵向方向的方向上具有不同的宽度，并且较小宽度的层比较大宽度的层22包括更少的管17a-17n。在本公开的方面中，最小宽度的管层22的宽度(例如，见顶层和底层)可以是最大宽度的管层的宽度的80％或更小，例如70％或更小。
在本公开的一些实施例中，热交换器可以包括挡板设置18，例如，一个或优选地多个由例如金属制成的挡板/屏障/壁。这些18沿容器11的纵向方向分布在腔11a中(尽管只示出了一个挡板设置18)，并且在垂直于容器的纵向方向的平面内延伸。挡板可以布置成提供管层22支撑和/或帮助减少管22的振动。例如，挡板可以由多个较小的金属片制成，这些金属片一起形成具有用于管束的管的孔/开口的金属壁。
如图5所示，管束的管可以在布置在管头的入口/出口110a、110b和管连接器的底端13a、14a之间的管连接点处连接到管连接器13、14。
容器11可以包括(如果根据本公开的实施例，热交换器用于蒸发器单元)多个提升管连接器114a，每个被配置为连接到提升管，用于将蒸汽引导到布置在热交换器上方的汽鼓。
图6示意性地示出了根据本公开的实施例的管连接器13、14，其被配置为布置在容器11中，并在例如图1所示的管连接点16处连接到管束17的管。
如图所示，管束17的管分布在多个平行管层22中，这些平行管层22限定平行管层平面P2，在本示例中，这些平行管层平面P2被配置为基本上水平地延伸，并且垂直于管连接器的纵向方向LDPC。
在本公开的实施例中，多个这些层22，例如所有层22，可以包括如图1-图4中关于一个或多个所描述的管布局。
例如，管连接器13、14的纵向方向LDPC可以垂直于容器11的纵向方向LD延伸，并且管层22的管沿着管连接器13、14的长度连接到管连接器，并分布在管连接器周围。例如，管连接器可以具有管状形状。例如管连接器13、14可以被配置为在操作期间在容器中垂直延伸。
流体24进入管连接器13、14的一个管连接器中的腔15，并从那里分布并从腔15强制进入管束17的管，以在管层的管17a-17n和容器11的腔11a中的第一流体24之间提供热交换。然后，流体24进入管连接器13、14的另一个管连接的腔15，并从那里被配置为从容器11的腔11a中输送出去。
通常理解，流体24的流动以迫使流体24进入管束17的管内，例如，可以借助于一个或多个压力诱导设备来提供，例如泵，例如电泵(未示出)。
在本公开的实施例中，所述子组SG1、SG2中的一个或多个可以包括至少三个管17a-17n，例如至少五个管，例如至少八个管(17a-17n)，其在诸如由管层22限定的平面P2中并排布置。
一个或多个管层22，例如管束17的至少30％或40％或甚至至少60％或70％的管层22可以包括至少四个流路，例如至少六个或八个流路，例如至少十二个流路，例如至少十八个流路，其基本上在由相应管层22限定的平面P2中并排布置。
在本公开的实施例中，相应管层22中的每个流路的总长度可以变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％，和/或所述管束17中的所有流路的总长度可以变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％。
通常理解，如关于图1至图6中的一个或多个实施例所公开的管布局可特别适用于蒸发单元的热交换器10中的管束。然而，在本公开的进一步实施例中，管布局可用于热交换器10，用于任何其他合适的目的，例如用于过热器、再热器、省煤器和/或类似物。
图7示意性地示出了根据本公开的实施例的蒸发器单元110的横截面图，该蒸发器单元110包括两个热交换器10和与蒸发器单元110的热交换器10流体连通的另一蒸汽容器111。蒸汽容器111优选地放置在热交换器10的上方，并且被配置为借助于管束17的管中的流体25与容器11的腔11a中的流体(例如水和/或蒸汽)之间的热交换通过管束17的管壁接收在热交换器10中产生的蒸汽。
蒸发器单元110包括用于水/蒸汽24的入口112，该水/蒸汽24通过一个或多个管/下降管113被引导到热交换器110。水由容器11内的相应热交换器10中的管束17加热，并且从那里产生的蒸汽通过提升管设置/一个或多个提升管114进入蒸汽容器111，提升管114为蒸汽提供到汽鼓/蒸汽容器111的流体连接。热交换器10容器可以借助于至少四个，例如至少五个，例如至少八个，例如至少十二个提升管设置114，例如沿热交换器容器11的长度分布的提升管连接到蒸汽容器111。这些在热交换器的腔11a和蒸汽容器111的内部之间提供流体连通。
在本公开的实施例中，汽鼓/容器111中来自热交换器10的蒸汽进入分离设置115，例如用于从蒸汽中分离水滴/液滴的一个或多个旋流器(cyclone)和/或V形器(chevron)。在该分离设置115中与蒸汽分离的水通过出口/排水沟115a离开分离器装置115，并再次进入蒸汽容器111，并且蒸汽容器111中的蒸汽通过蒸汽出口116离开蒸发器单元。例如，蒸汽在用于涡轮机(图7中未示出)之前，可以从这里进入过热器，或者被配置为进一步去除蒸汽中的水或者用于使用来自出口116的蒸汽的另一合适的布置。
如图7所示，在本公开的实施例中，蒸发器单元110的热交换器10可以水平地布置，使得热交换器纵向方向基本上水平地延伸。图7中示出了用于蒸发器单元的两个热交换器10，但在本公开的进一步实施例中，这也可以是一个或两个以上。
在本公开的其他实施例中(未示出)，蒸发器单元/装置110可以包括一个或多个垂直布置的热交换器10(使得容器11的纵向方向垂直延伸)，并且蒸汽容器/鼓可以布置在垂直布置的热交换器上方/在上方的水平处，并通过一个或多个用于由热交换器产生的蒸汽的提升管114连接到热交换器。
如图7所示，管束17可以提供具有基本矩形横截面的管束，但在其他实施例中，管束17可以具有适合于容器壁形状的横截面，例如如图5所示。此外，在图7中省略了挡板设置，但在进一步的实施例中，挡板设置可以安装在容器11中。
图8示意性地示出了根据本公开的实施例的用于为公用电网发电的太阳能发电厂1的一部分。
根据太阳能发电厂的额定容量和/或太阳光中的能量的量，太阳能发电厂可以被配置为产生例如10MW至1000MW之间的电力，例如25MW至800MW之间的电力，例如50或100MW以上的电力。
太阳能发电厂包括加热系统，该加热系统包括多个太阳能吸收器2，该太阳能吸收器被控制以保持朝向被布置为被太阳加热的加热单元101反射太阳光，从而太阳能吸收器2补偿太阳在天空中的表观运动。太阳能吸收器的定位通常由控制驱动机构2a的软件解决方案控制。为简单起见，图8仅示出了一个太阳能吸收器，但是应当理解，太阳能发电厂可以包括例如20到2000000个太阳能吸收器，例如100到350000个太阳能吸收器，并且所有的太阳能吸收器都被定向为将反射的太阳光传输到一个或多个加热单元101。
加热系统包括图8中的加热单元101，该加热单元包括容器，该容器包含由阳光加热的流体，例如熔盐或热油。
加热单元101包括通向管连接102的出口101a，该管连接102将热油或熔盐24分别引导到过热器120和再热器130。
通常理解，在本公开的其他实施例中，加热系统可以包括太阳能吸收器解决方案，该太阳能吸收器解决方案包括多个太阳能吸收器，并且其中每个太阳能吸收器被布置成(借助太阳光)加热在太阳能吸收器之间运行的一个或多个管中的熔盐或热油。在本公开的进一步实施例中，加热系统可以包括菲涅耳反射器加热解决方案。
系统1包括：
·过热器120，
·一个或多个再热器130、131，
·省煤器150，以及
·蒸发器单元110。
这些(120，130，131，150，110)中的一个或多个优选地包括根据上面关于图1至图7中的一个或多个描述的一个或多个实施例的一个或多个热交换器10。
在本公开的实施例中，过热器120和再热器130从加热单元101接收的热油或熔盐可以具有200℃至750℃之间的温度，例如300℃至650℃之间的温度。
过热器
过热器通过入口120b从加热单元101接收熔盐或热油，并且在进一步加热/过热的蒸汽通过蒸汽出口120x被馈送到蒸汽涡轮机(图1中未示出)之前，借助于过热器120的热交换器10利用熔盐或热油来进一步加热通过蒸汽入口120y从蒸发器单元110接收的蒸汽。
通过出口120a离开过热器120的热交换器10的热油或熔盐被馈送到蒸发器单元110的热交换器10。
在本公开的实施例中，通过出口120x离开过热器120到蒸汽涡轮机的蒸汽的压力可以处于10巴至200巴之间，例如25巴至180巴之间，并且具有高于从蒸发器单元接收的蒸汽的温度的温度，例如150℃至500℃之间的温度，例如250℃至450℃之间的温度。
第一再热器
该系统还包括再热器设置，该再热器设置包括第一再热器130，该第一再热器通过入口130b接收来自加热单元101的热油或熔盐。再热器130的功能是在蒸汽进入蒸汽涡轮机的低压部分之前，通过再热器130的热交换器10对蒸汽进行再加热。
熔盐或热油通过出口130a离开第一再热器130，并被馈送到蒸发器单元110的热交换器10的入口110b。
在本公开的实施例中，离开第一再热器的蒸汽在低压部分(见图1a)再进入涡轮机之前可以处于10-50巴的压力和150℃至750℃之间的温度，例如在350℃至650℃之间。
蒸发器单元
蒸发器单元110布置成通过入口120y接收热水和/或蒸汽。
热水和/或蒸汽在蒸发器单元110的一个或多个热交换器10中被加热以提供水向蒸汽的相变，并且该蒸汽通过蒸汽出口110x离开蒸发器单元并被引导到过热器120的入口120y。
稍后更详细地描述蒸发器单元110的实施例，例如参考图7。
熔盐或热油通过出口110a离开蒸发器单元110的一个或多个热交换器10，并由管系统分别引导到省煤器150和第二再热器131的热交换器10。
在本公开的实施例中，进入蒸发器单元110的熔盐或热油24可以处于/具有250℃至550℃之间的温度，例如350℃至500℃之间的温度。
在本公开的实施例中，通过蒸汽出口110x离开蒸发器单元110到过热器的蒸汽可以具有180℃至400℃之间的温度，例如250℃至350℃，优选地压力在12巴至200巴之间，例如在25巴至180巴之间。
第二再热器
第二再热器131在入口131b处从蒸发器单元110接收该熔盐或热油，并在第二再热器的热交换器10中使用，以加热通过入口131y从蒸汽涡轮机接收的蒸汽，然后将蒸汽通过出口131x馈送/引导到第一再热器130的入口130y，其中，在蒸汽从出口130x(例如，在本公开的实施例中)重新进入蒸汽涡轮机140之前，蒸汽被从加热单元101接收的熔盐或热油24进一步加热，压力在15巴至50巴之间，例如在20巴至30巴之间，温度在250℃至750℃之间，例如在300℃至500℃之间。
在本公开的实施例中，来自第二再热器131的出口131x的蒸汽的压力可以处于10巴至35巴之间，例如16巴至30巴之间，并且具有低于第一再热器130的出口130x的温度，例如250℃至450℃之间的温度，例如280℃至400℃之间的温度。
传热流体(例如熔盐或热油24)在出口131a处离开第二再热器131的热交换器10，并返回到加热单元101的入口101b，以被阳光加热。
省煤器(ECONOMIZER)
省煤器150从蒸发器单元110的热交换器10的出口110a在入口150b处接收熔盐或热油。如上所述，该水和/或蒸汽通过出口150x离开省煤器150的热交换器10，并被馈送/引导到蒸发器单元110的入口110y进行蒸发之前，该熔盐或热油用于加热从蒸汽涡轮机通过入口150y接收的水和/或蒸汽。
在本公开的实施例中，进入省煤器150的水/蒸汽可以具有例如在180℃和350℃之间的温度，例如在200℃和300℃之间，并且在12巴和200巴之间的压力，例如大约16-185巴。当传热流体熔盐或热油24在出口150a处离开省煤器150的热交换器10时，它返回到加热单元101的入口101b，以被阳光加热。
图8a示意性地示出了本公开与蒸汽涡轮机140的操作相关的实施例，蒸汽涡轮机140由借助于例如一个或多个热交换器10(例如图8的系统的一个或多个热交换器10)产生的蒸汽驱动。为简单起见，在图8a中未示出熔盐或热油的电路。
蒸汽涡轮机设置连接到发电机G，该发电机G被配置为产生电力EP并将电力EP输送到公用电网UG。例如，蒸汽生成器140可以通过入口装置140y1从过热器120(见图8)接收蒸汽到蒸汽涡轮机设置140的高压部分141。
蒸汽在高压部分141处在蒸汽涡轮机设置140中降低压力和温度。例如，在本公开的实施例中，高压部分141可以将蒸汽在300℃至450℃之间的温度下，例如在350℃至400℃之间的温度下，从例如95巴至130巴之间的压力，例如100巴至115巴之间的压力，降低到在150℃至250℃之间的温度下，例如在190℃至220℃之间的温度下，例如15巴至25巴之间的压力，例如18-22巴之间的压力。
然后，蒸汽从出口140x1进入第二再热器131，随后进入第一再热器130，然后通过入口140y2a再次引入到蒸汽涡轮机设置140的低压部分142，以向蒸汽涡轮机提供进一步的能量。
然后，蒸汽通过出口140x2离开低压部分并进入冷凝单元，冷凝单元使蒸汽冷凝，然后来自冷凝单元160的水进入泵170，泵170在水再次进入省煤器150之前对水加压。
通常理解，蒸汽可以由冷凝单元冷凝，并且是至少从冷凝器经过省煤器并到达蒸发器的液态水。从蒸发器，驱动蒸汽涡轮机的流体可以是蒸汽形式，通过过热器、蒸汽涡轮机和再热器。
通常理解，关于图8和图8a公开的系统1的一个或多个热交换器10可以是根据关于图1至图7中的一个或多个描述的本公开的各种实施例的热交换器10。
通常理解，太阳能发电厂1的各种热交换器装置110、120、130、101、150内部的管的布局在不同的热交换器中可以是不同的。例如，关于图1至图7中的一个或多个所公开的管束的管的布局可用于蒸发器单元110。然而，管束17的另一第二管布局可能更适用于过热器、再热器和/或省煤器中使用的其他热交换器10。例如，这种第二管布局可以包括具有管层的管束，但是其中管束的管彼此相邻地布置并且以蜿蜒的方式在管连接器之间延伸在一起，从而在管连接器之间的管上提供多个顶部，以及使得管束的管的顶部被布置成延伸到由管束的其它管上的一个或多个管的顶部提供的凹槽中。第二布局中的这些顶部可以在横向于容器的纵向方向的方向上延伸。
图9示意性地示出了根据本公开的实施例的热交换器中的管束17的一部分。在本公开的一个或多个实施例中，水平间距HPI(见在同一管层22中的两个相邻管17a、17b之间)可以高于1.1×D，例如高于1.2×D，其中D是外管直径。例如，该水平间距HPI可能在管径的1.2到4倍之间。在本公开的一个或多个实施例中，相邻管之间的每个层22中的间距HPI可以不大于3.5×D，例如不大于3×D。从图9还可以看出，相邻布置(上/下)的两个相邻层的管可以交错布置。
通常，应当理解，即使上面提到的关于图1至图7描述的热交换器解决方案可用于热交换器系统，例如关于图8至图8a的一个或多个实施例描述的聚光太阳能发电厂，但它也可用于其他类型的工业应用。例如，传热流体可以通过过剩的功率加热，例如过剩的热量或过剩的电力，它可以通过其他类型的可再生能源提供的功率加热，例如风能、波浪能、水力发电(例如，水储存在高处或由于重力而自然流动，并且当需要电力时被引导流过涡轮机)，它可以通过生物量或任何其他合适类型的电源加热。
此外，应当理解，其中使用热交换器的系统可以不必借助于关于图8a所描述的涡轮机来产生电力。它还可用于其他工业过程加热应用，例如在需要工业规模加热的生产工厂/设施中，例如食品加工或用于任何其他类型的加热，它可用于较大温室设施的加热系统中，其中借助于加热系统的热超出了由太阳通过温室的窗玻璃提供的热，它可用于区域供暖系统中用于产生热量，以便在区域供暖系统中分配给家庭和/或企业和/或类似物。在本公开的实施例中，来自热交换器的输出，例如蒸汽，也可用于产生将用于工业加热应用的热和电力的组合。
自然地可以理解，取决于热交换器的应用，上述热交换器容器中的压力和/或第一和/或第二流体24、25的温度的示例可以改变，并适合于热交换器10将要安装在其中的相关用途和系统。
通常，应当理解，本公开不限于上述特定示例，而是可以在例如权利要求书中规定的本公开的范围内以多种形式进行修改。因此，例如，可以组合上述描述和/或说明的实施例中的一个或多个以提供本公开的进一步实施例。

Claims (28)

1.一种用于提供流体(24，25)之间热交换的热交换器(10)，其中，所述热交换器(10)包括
-容器(11)，被配置为容纳第一流体(24)
-第一管连接器(13)和第二管连接器(14)，每个管连接器(13，14)包括腔(15)，其中，所述第一管连接器和所述第二管连接器(13，14)中的每一个包括分布在管连接器(13，14)上的多个管连接点(16)，以及
-管束(17)，布置在所述容器(11)内并在所述第一管连接器和所述第二管连接器(13，14)之间延伸，其中，所述管束(17)的管(17a-17n)被配置为引导第二流体(24，25)，
其中，所述容器(11)中的所述管束(17)在所述管连接点(16)处连接到所述第一管连接器和所述第二管连接器(13，14)，使得所述管束(17)的所述管(17a-17n)的内部与所述第一管连接器和所述第二管连接器(13，14)的所述腔(15)流体连通，从而提供流路，所述流路被配置为在所述第一管连接器和所述第二管连接器(13，14)之间引导所述第二流体(25)，
其中，所述热交换器(10)被配置为通过所述管束(17)的所述管(17a-17n)的管壁在所述第一流体(24)和所述第二流体(25)之间提供热传递，
其中，所述管束(17)的所述管分布在所述管(17a-17n)的层(22)中，
其中，所述管的层(22)中的每一层的多个管(17a-17n)各包括两个弯曲部(B1，B2)，其中，所述弯曲部(B1，B2)中的每一个设置在相应管(17a-17n)的沿所述容器(11)的纵向方向延伸的两个流路部分(S1，S2，S3)之间，使得相应管提供三个基本平行的流路部分(S1，S2，S3)，
其中，相应管的所述流路部分的较长(S1)的长度(L1)至少比所述管的其他两个较短流路部分(S2、S3)的长度(L2)大1.7倍，
其中，所述弯曲部(B1、B2)中的第一个弯曲部(B1)设置在较长流路部分(S1)和较短流路部分(S2)中的第一个较短流路部分之间，并且其中，所述弯曲部(B2)中的另一个弯曲部(B2)设置在所述第一个较短流路部分(S2)和另一较短流路部分(S3)之间，
其中，所述管(17a-17n)的层中的每一个包括两个管子组(SG1，SG2)，其中，所述子组(SG1，SG2)中的一个子组的所述流路部分的较长流路部分(S1)连接到所述管连接器(13，14)中的第一个管连接器，并且其中，所述子组(SG1，SG2)中的另一个子组的所述流路部分的较长流路部分(S1)连接到所述管连接器(13，14)中的另一个管连接器，以及
其中，在管层(22)中的所述管子组(SG1)的一个管子组中的相应管的两个较短流路部分(S2，S3)之间的弯曲部(B2)布置成与在同一管层(22)的另一管子组(SG2)中的管的两个较短流路部分(S2，S3)之间延伸的弯曲部(B2)基本相对。
2.根据权利要求1所述的热交换器(10)，其中，所述相应管(17a-17n)的所述较长流路部分(S1)的一部分在所述容器(11)的所述纵向方向上延伸，与所述相应管(17a-17n)的较短流路部分(S2、S3)的一部分相邻。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中，所述相应管(17a-17n)的所述较长流路部分(S1)在所述容器(11)的所述纵向方向上延伸，与第一子组和第二子组(SG1，SG2)两者的所述较短流路部分(S2，S3)相邻并平行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述第一子组和第二子组(SG1，SG2)的所述较短流路部分(S2，S3)布置在第一子组和第二子组(SG1，SG2)的较长流路部分(S1)之间并与其平行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，多个所述管(17a-17n)的层(2)各包括两个管子组(SG1，SG2)，并且其中，管层(22)中的所述管子组(SG1)的一个管子组中的相应管的所述两个较短流路部分(S2，S3)基本上与同一管层(22)的另一管子组(SG2)中的管的较短流路部分(S2，S3)连续布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，每个管子组(SG1，SG2)包括多个彼此相邻布置的管，使得在相应子组(SG1，SG2)的所述第一弯曲部和所述第二弯曲部(B1，B2)处的一个或多个所述管的顶部延伸到同一子组的一个或多个其他管的所述第一弯曲部和第二弯曲部(B1，B2)的槽中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，第一子组(SG1)中的流路数量和第二子组(SG2)中的流路数量相等和/或相同。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，一个或多个所述子组(SG1，SG2)包括至少两个或三个管(17a-17n)，例如至少四个管，例如至少六个管，例如至少八个管(17a-17n)，其并排布置，例如在由所述管层(22)限定的平面(P2)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，在垂直于延伸穿过所述管层的所述容器的所述纵向方向的横截面(P1)中计数的每个管层(22)中的较长(S1)流路部分的数量和较短(S2)流路部分的数量相同。
10.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述子组(SG1，SG2)中的每一个的管提供较宽的子组部分(SGb)和较窄的子组部分(SGn)，从而在所述较窄的子组部分(SGn)附近提供空间(7)，以及
其中，子组(SG1，SG2)中的一个子组的较宽的子组部分(SGb)延伸到邻近另一子组的较窄的子组部分(SGn)的所述空间(7)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，一个或多个所述管层(22)包括至少四个流路，例如至少八个流路，例如至少十二个流路，例如至少十八个流路，其并排布置，例如基本上在由管层(22)限定的平面(P2)中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，相应管层(22)中的所述流路的长度变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％，和/或其中，所述管束中的所述流路的长度变化小于10％，例如小于5％，例如小于2％。
13.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述第一流体和所述第二流体(24，25)中的一种是熔盐或热油，和/或其中，所述第一流体和所述第二流体(24，25)中的另一种是水和/或蒸汽。
14.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述热交换器(10)是蒸发器单元(110)的一部分，并且被配置为通过在所述管束(17)的管(17a-17n)内的流体(24，25)中的另一个流体提供第一个流体的相变，从所述容器腔(11a)中的所述流体(24，25)中的第一个流体产生蒸汽。
15.根据权利要求14所述的热交换器(10)，其中，所述蒸发器单元(110)包括一个或多个所述热交换器(10)和另一个蒸汽容器(111)。
16.根据权利要求15所述的热交换器(10)，其中，所述蒸发器单元(110)包括流体，例如水，的入口(112)，
其中，所述蒸发器单元(110)包括提升管设置(114)，例如多个提升管，其被配置为使得供应到所述蒸发器单元并在所述蒸发器单元(110)的所述一个或多个热交换器(10)中蒸发的流体通过所述提升管设置(114)循环到所述蒸汽容器(111)，以及
其中，所述蒸汽容器(111)包括用于所述蒸发蒸汽的蒸汽出口(116)。
17.根据权利要求16所述的热交换器(10)，其中，所述蒸汽容器(111)包括分离设置(115)，用于在蒸汽进入出口(116)之前从所述蒸发器单元(110)的所述一个或多个热交换器(10)接收的所述蒸汽中分离液体。
18.根据权利要求15-27中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述蒸汽容器(111)与所述蒸发器单元(110)的所述一个或多个热交换器(10)流体连通(113)，以便向所述热交换器(10)供水。
19.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，管(17a-17n)的所述层(22)在横向于所述容器(11)的纵向方向(LD)的方向上具有不同的宽度，并且其中，较小宽度的层(22)比较大宽度的层(22)包括更少的管(17a-17n)，例如使得管(17a-17n)的层(22)的宽度适合于所述容器(11)的横截面形状。
20.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述三个基本平行的流路部分(S1、S2、S3)是并排布置在管(17a-17n)的同一层(22)中的直线流路部分。
21.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其中，所述管连接器(13、14)是例如在基本上垂直于所述容器(11)的纵向方向的方向上，延伸到所述容器(11)的腔(11a)中的管状管连接器。
22.一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)在蒸发器单元(110)中的使用，其中，所述蒸发器单元(110)包括
-一个或多个所述热交换器(10)和另一个蒸汽容器(111)，
-用于流体，例如水，的入口(112)，
-提升管设置(114)，被配置为使得供应到所述蒸发器单元并在所述蒸发器单元(110)的一个或多个所述热交换器(10)中蒸发的蒸汽被配置为循环到所述蒸汽容器(111)，以及
-用于所述蒸发蒸汽的蒸汽出口(116)。
23.一种太阳能发电厂(10)，包括一个或多个根据权利要求1至21中任一项所述的热交换器(10)。
24.根据权利要求23所述的太阳能发电厂，其中，一个或多个热交换器(10)布置在所述太阳能发电厂(10)的蒸发器单元(110)中。
25.根据权利要求23-24中任一项所述的太阳能发电厂，其中，所述一个或多个热交换器(10)被布置成配置为提供所述太阳能发电厂的过热器、再热器和/或省煤器。
26.一种用于产生蒸汽的蒸发器单元，其中，所述蒸发器单元包括
一个或多个根据权利要求1-21中任一项所述的热交换器；以及
蒸汽容器(111)，
其中，所述蒸发器单元(110)包括提升管设置(114)，例如多个提升管，其被配置为使得供应到所述蒸发器单元并在一个或多个热交换器(10)中蒸发的流体通过所述提升管设置(114)循环到所述蒸发器单元的所述蒸汽容器(111)，以及
其中，所述蒸汽容器(111)包括用于所述蒸汽的蒸汽出口(116)。
27.根据权利要求1-21中任一项所述的热交换器(10)的使用，用于在系统中，例如在太阳能发电厂中，提供工业热和/或电力。
28.一种系统，例如太阳能发电厂，包括一个或多个根据权利要求1-21中任一项所述的热交换器。
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