CN117889569A - 用于膜拉伸单元的太阳能热过程温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膜拉伸单元1以及用于膜拉伸单元的太阳能热过程温度控制系统10。过程温度控制系统10包括至少一个太阳能热发生器110和热存储单元210。热消耗器回路300连接到热存储单元，以便能够提取所存储的热能，从而为膜拉伸单元1供应热能。

Description

用于膜拉伸单元的太阳能热过程温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于膜拉伸单元的太阳能热过程温度控制系统以及对应的膜拉伸单元。

背景技术

膜的制造，并且特别是工业规模的膜拉伸单元的操作，与高能量转化有关。

起始材料，典型地至少聚合物，以颗粒和/或粉末形式提供以用于膜制造，并且在典型地包括不同温度水平的多个过程步骤中转化成膜，例如双轴定向膜。

这种膜制造过程中最大的能量消耗者通常是聚合物起始材料(例如，颗粒和/或粉末)的干燥、挤出以及单轴或双轴拉伸。拉伸例如借助于机器方向定向器(也称为MDO)、横向方向定向器(也称为TDO)或同步拉伸单元进行，在同步拉伸单元中，膜同时在横向方向和机器方向上被拉伸。

在膜制造中，起始材料(颗粒和/或粉末)通常最初被进给到一台(或多台)挤出机。典型的挤出机包括温度受控的(可加热)圆筒，一个或两个塑化螺杆可以在圆筒中旋转。(一个或多个)螺杆的目的是输送塑料颗粒(或塑料粉末)以及在上游形成的塑料熔体，使起始材料塑化并且经由剪切(摩擦)均质化，以及生成足够的压力以在压力下压制塑料熔体，然后连续通过模具开口(挤出模具)。根据膜制造的类型，可以使用不同的挤出模具。

在吹膜(吹膜单元)的制造中，塑料熔体经由挤出机被压制，例如通过(温度受控的)管状模具。然后用空气吹制所得熔融管，并在外部冷却，并且如果适用的话，在内部用(限定的温度受控的)冷却空气冷却。将已冷却的膜管放平，并且然后卷起。

在平膜的制造(也称为平膜挤出)中，塑料熔体在挤出机之后典型地借助于(温度受控的)狭缝式模具形成平膜。借助于狭缝式模具形成的膜(也称为流延膜)可以例如在冷辊上挤出，并且然后被拉伸。

原则上，膜可以顺序或同步拉伸。在顺序拉伸中，膜最初例如在机器方向上被拉伸，并且然后在横向方向上被拉伸。在同步拉伸中，拉伸在机器方向和横向方向上同时发生。

塑料膜的机器方向拉伸(MDO步骤)典型地包括控制已挤出的塑料幅材的温度，并引导(流延)膜经过(温度受控的)辊。塑料幅材可以通过以不同速度旋转的辊在机器方向上拉伸。

在顺序拉伸的情况下，塑料膜的后续横向方向拉伸(TDO步骤)典型地包括控制已挤出塑料幅材的温度(在烘箱中)和在横向方向上的后续拉伸。为此，膜典型地被夹住，并且然后沿其宽度牵引(拉伸)。双轴拉伸膜然后可以被卷起。

在同步拉伸中，已挤出的膜最初被控制温度，并且然后被进给到例如同步拉伸单元(例如，同步拉伸烘箱)。在同步拉伸单元中，膜典型地被夹住，并且然后在其宽度和长度上被牵引(拉伸)。

在对应的烘箱中，如在横向方向拉伸和同步拉伸中典型地使用的，待拉伸的膜在拉伸过程之前被加热，并且然后在拉伸过程中和拉伸过程期间保持在预定的温度。随后，已拉伸的膜可以在烘箱中冷却。

特别地，必须为同步拉伸、机器方向拉伸和横向方向拉伸提供大量热能。目前，对于这种供应存在不同的生成构思(例如，电加热、经由热油加热、经由气体燃烧器供热和诸如此类的供热)。在热油的使用中，热油的温度经由加热系统，例如，诸如油、气或煤锅炉来控制。也就是说，仍然主要使用化石燃料(煤、天然气、石油……)，这导致所制造的膜具有不利的CO₂e足迹。

因此，本发明的目的是消除前述缺点，并减少化石燃料在膜制造中的使用，或者甚至避免化石燃料的使用。特别地，要减少CO₂e排放。

发明内容

该目的通过根据权利要求1的太阳能热过程温度控制系统以及根据权利要求15的膜拉伸单元以及根据权利要求的过程温度控制系统在膜拉伸单元中的应用来解决。本发明的另外的方面是从属权利要求的部分。

特别地，该目的通过用于膜拉伸单元的太阳能热过程温度控制系统来解决。该过程温度控制系统包括至少一个太阳能热发生器，该至少一个太阳能热发生器集成到热生成回路中，其中热生成回路输送第一传热流体。

太阳能热发生器将太阳能转化为可用的热能。特别地，所述至少一个太阳能热发生器包括太阳能热收集器，太阳能热收集器聚焦入射辐射(例如，集中太阳能(CSP)系统)，以便将第一传热流体加热到最大可能温度。

例如，太阳能热发生器可以将第一传热流体加热到至少250℃、至少300℃、至少400℃、至少450℃、至少500℃或至少550℃。

此外，过程温度控制系统包括至少一个热存储单元。热能可以经由第一热生成回路供给到热存储单元，所述热能由所述至少一个太阳能热发生器生成。热存储单元因此被配置成存储热能。

取决于构造、所使用的存储介质、热存储单元的大小和热存储单元的热绝缘，热存储单元可用于短期热存储和/或长期热存储。短期热存储单元能够存储一定量的热量，以用于独立于太阳加热(一个或多个)消耗器几分钟到一小时。借助于长期热存储单元，(一个或多个)消耗器也可以独立于太阳被加热几个小时(例如，至少2小时、至少3小时、至少4小时、至少5小时、至少6小时、至少7小时、至少8小时、至少9小时、至少10小时、至少11小时或至少12小时)。

使用热存储单元的存储介质可以是第一传热流体(直接存储)或中间回路传热流体(间接存储)。类似地，可以使用其他存储介质。

过程温度控制系统包括输送第二传热流体的至少一个热消耗器回路。此第二传热流体可以不同于第一传热流体。类似地，相同的传热流体可用于第一传热流体和第二传热流体。

热消耗器回路连接到所述至少一个热存储单元，以便能够提取所存储的热能。

特别地，热消耗器回路可以包括供应部段和返回部段，其中(一个或多个)消耗器可以在供应部段与返回部段之间集成到热消耗器回路中，使得供应部段中的第二传热流体的温度高于返回部段中的第二传热流体的温度。

此外，过程温度控制系统包括至少一个温度控制装置。温度控制装置包括至少一个传热流体出口，以用于供应(一个或多个)消耗器。传热流体出口因此布置在供应部段与返回部段之间。

所述至少一个温度控制装置被配置成在所述至少一个传热流体出口(和因此(一个或多个)消耗器)处供应处于限定温度的第二传热流体，以便直接或间接地向膜拉伸单元的至少一个构件供应限定的温度受控的传热流体。因此，可以向膜拉伸单元供应热能。

因此，过程温度控制系统能够向膜拉伸单元供应热能，所述热能借助于至少一个太阳能热发生器生成。这使得CO₂e排放减少。

过程温度控制系统还可以包括第一热交换器。此第一热交换器可以连接在所述至少一个热存储单元与热消耗器回路之间。特别地，可以控制第一热交换器，使得可以监测从热存储单元传递到热消耗器回路的热能。例如，可以控制热交换器的流入和/或流出(例如，流率、流量……)。因此，可以在热消耗器回路的供应部段中控制第二传热流体的温度。

过程温度控制系统还可以包括第二热交换器。此第二热交换器可以连接在所述至少一个热存储单元与热生成回路之间。特别地，可以控制第二热交换器，使得可以监测从热生成回路传递到热存储单元的热能。例如，可以控制第二热交换器的流入和/或流出(例如，流率、流量……)。因此，可以在热存储单元中控制存储介质的温度。

特别地，热存储单元可以集成到中间回路中，中间回路输送中间回路传热流体。此中间回路传热流体可以不同于第一传热流体和/或第二传热流体。类似地，相同的传热流体可以用于第一传热流体和/或第二传热流体和/或中间回路传热流体。

如果使用不同的传热流体，传热流体可以适应相应的要求。具有非常高比热容的传热流体可以用于例如热存储单元，以便能够在小空间内存储尽可能多的能量。相比之下，粘性较小并且因此可以更容易地传送到(一个或多个)加热单元和/或消耗器的传热流体，对于热生成回路和/或热消耗器回路是有利的。此外，传热流体的沸点可以适应相应的应用温度。

因此，所述至少一个太阳能热发生器可被配置成在至少250℃(或至少300℃，或至少400℃，或至少450℃，或至少500℃或至少550℃)的温度下向热存储单元或第二热交换器供应第一传热流体。在这种情况下，第一传热流体可以是油或熔融盐，其沸点例如高于前述温度。类似地，水可以用作传热流体，其在太阳能热发生器中在压力下蒸发。

第一传热流体、第二传热流体和/或中间回路传热流体可选自以下传热流体之一：

水，

热油，或

熔融盐，

其中第一传热流体、第二传热流体和/或中间回路传热流体可以不同。典型地，传热流体是液体。然而，可以使用气态传热流体(蒸汽)，特别是在(一个或多个)热发生器中。

所述至少一个热存储单元可被配置成存储至少180℃或至少210℃且特别是至少240℃的传热流体。例如，热存储单元可被配置成存储范围从180℃至560℃或从210℃至500℃或从240℃至400℃的温度。特别地，存储在热存储单元中的传热流体的温度取决于热存储单元的尺寸(例如，体积、几何大小、绝缘等)、所用流体的类型和热存储单元的类型。应当理解，热存储单元中的温度不必均匀地分布，并且特别地，可以存在不同的温度区域。

特别地，热存储单元可以是分层存储单元。在这种分层存储单元中，存储介质以不同的温度分层存在，其中温度从顶部到底部降低。因此，此分层存储单元可以连接到具有不同温度水平的热消耗器回路。如果需要大量的能量，这使得能够提取大量的能量。

所述至少一个太阳能热发生器可以包括线性集中太阳能发生器，特别是至少一个抛物面槽式收集器和/或至少一个菲涅耳收集器。

在抛物面槽式收集器的情况下，直接的太阳辐射借助于一个或多个抛物面盘集中到位于(一个或多个)抛物面盘焦点中的接收器上。

在菲涅尔收集器的情况下，若干主镜对准使得它们将直接的太阳辐射反射到安装在中央的接收器上。为了最小化主镜的准确度要求，可以使用二次集中器(例如，抛物面盘)，其将主镜反射的太阳光线聚焦到接收器上。

抛物面槽式收集器或菲涅耳收集器中使用的接收器包括例如管，诸如钢管，其可以被抽真空的玻璃管包围，以最小化热损失。该管输送第一传热流体。该管也可以被涂覆。在这种情况下，管的涂层确保对太阳辐射的高吸收率以及尽可能低的发射率，以进一步最小化热损失。第一传热流体可达到的温度水平高达550℃，或者甚至更高。

所述至少一个太阳能热发生器可以是跟踪热发生器，所述至少一个热发生器因此可以跟踪太阳的当前位置。为此，可以提供控制器，该控制器确定太阳本身的当前位置或者包含相关数据。基于太阳的当前位置，可以控制致动器来实现对(一个或多个)太阳能热发生器的跟踪。特别地，所述至少一个太阳能热发生器可以包括单轴跟踪。

在抛物面槽式收集器中，(一个或多个)抛物面盘可以经由伺服马达单轴地跟踪以用于单轴跟踪。通过这种方式，能够以较少的构造费用获得高能量产率。在菲涅尔收集器中，可以经由位置可变的主镜进行跟踪。特别地，可以将若干主镜分组，并且然后分组跟踪，以便最小化控制工程要求。

此外，过程温度控制系统可以包括至少一个泵。此泵/这些泵可以以这种方式集成到过程温度控制系统中，以循环第一传热流体、第二传热流体和/或中间回路传热流体。通过控制(一个或多个)泵，可以在对应的回路中控制传热流体的流动速度。因此，也可以控制所传递的热能的量。

特别地，温度控制装置可以被配置成将供应部段的传热流体与例如来自返回部段的较冷的传热流体混合，以便将处于限定温度的第二传热流体供应到所述至少一个传热流体出口。此外或备选地，温度控制装置可以被配置成控制过程温度控制系统的至少一个泵，以便控制分配给该泵的回路中的对应传热流体的流动速度。通过控制(一个或多个)泵，第二传热流体可以在限定的温度被供应到所述至少一个传热流体出口。

为此，至少一个可控泵可以位于热生成回路中和/或至少一个可控泵可以位于中间回路中和/或至少一个可控泵可以位于热消耗器回路中。

此外，过程温度控制系统可以包括至少一个附加加热装置。所述至少一个附加加热装置可以被分配给热消耗器回路，特别是供应部段和/或热存储单元。附加加热装置可以补偿太阳能热生成中的波动，特别是自然发生的波动(白天/夜晚、天气……)，和/或可以将温度水平升高到所需的温度水平。

附加加热装置可以是电附加加热装置，或者可以基于其他能源，诸如煤、油、气、粒料、碎片和/或诸如此类的物质。例如，如果附加加热装置被分配给热存储单元，则该加热装置可以是电加热叶片，其直接控制对应传热流体的温度。

此外，过程温度控制系统可以包括在所述至少一个消耗器出口下游的至少一个供应歧管。此供应歧管被配置成将第二传热流体分布给膜拉伸单元的不同消耗器。因此，不同的消耗器，诸如挤出机、机器方向定向器(MDO)、横向方向定向器(TDO)和/或诸如此类的设备，可以被供应热能。

此外，过程温度控制系统包括至少一个返回收集器和一个分布装置。返回收集器从至少一个消耗器取得返回的第二传热流体，并将返回的第二传热流体供应给分布装置。分布装置被配置成向热存储单元、第一热交换器和/或温度控制装置供应传热流体。分布装置可以是静态的。类似地，可以控制分布装置，以便控制对应的体积流率。为此，可以提供对应的阀。

该目的还通过膜拉伸单元来解决，该膜拉伸单元包括前述过程温度控制系统以及以下构件中的至少一个：

·干燥设备，其用于干燥起始材料，诸如聚合物颗粒和/或聚合物粉末；

·进给料斗，其可被控制温度，并且用于向挤出机供应用于膜制造的起始材料；

·挤出机，其可以被控制温度，并且使起始材料塑化，并将其作为塑料幅材或(流延)膜递送到冷辊；

·吹膜单元，其可以被控制温度，并且其被配置成制造吹膜；

·冷辊，其可以被控制温度，并且被配置成控制已挤出塑料幅材(流延膜)的温度；

·机器方向定向器，其可以被控制温度，并且其被配置成在机器方向上拉伸已挤出的塑料幅材和/或吹膜；

·横向方向定向器，其可以被控制温度，并且其被配置成在横向方向拉伸已挤出的塑料幅材和/或吹膜；

·同步拉伸单元，其可以被控制温度，并且其被配置成在机器方向和横向方向上同步拉伸已挤出的塑料幅材和/或吹膜；

·牵引辊装置，其可以被控制温度，并且其被配置成确定膜厚度和/或对膜进行表面处理；

·缠绕装置，其可以被控制温度，并被配置成将膜卷绕成卷；和/或

·吸收式冷却机，其用于过程温度控制，特别是过程冷却。

膜拉伸单元被配置成使得构件中至少一个借助于过程温度控制系统被直接或间接地供应热能，以便以限定的方式进行温度控制。应当理解，膜拉伸单元的前述构件可以这样被控制温度，和/或这些构件的对应子组件(诸如辊、壳体、壳体部段和/诸如此类的子组件)可以被控制温度。

因此，膜拉伸单元，但是在任何情况下，膜拉伸单元的至少一个构件(或构件的子组件)可以被供应太阳能热能，从而可以替代目前所需的化石燃料。这带来膜制造的CO₂e排放平衡的改善。

构件的示例性子组件是温度受控辊、温度受控壳体、温度受控壳体部段和诸如此类的子组件。这些子组件可以直接或间接地被供应传热流体和热能。

特别地，膜拉伸单元的构件中至少一个可以连接到传热流体出口，以便直接供应传热流体。在直接供应的情况下，传热流体可以从传热流体出口直接输送到对应的构件(或其子组件)。例如，引导膜的辊可以让传热流体流过它，并且因此可以被控制温度。

示例性辊是冷辊、分配给机器方向定向器的辊(诸如(一个或多个)预热辊、(一个或多个)拉伸辊、(一个或多个)退火辊和/或诸如此类的辊)、牵引辊装置的(一个或多个)辊和/或缠绕装置的(一个或多个)辊。

类似地，温度受控的传热流体可以直接流过干燥设备的部件(特别是壳体部分和/或混合器……)、进给料斗、挤出机(特别是螺杆和/或圆筒，或另一个壳体部分)、(一个或多个)拉伸单元和/或吸收式冷却机的(一个或多个)壳体(部分)。

在间接供应的情况下，传热流体被供应到分配给相应构件(或子组件)的热交换器。例如，传热流体可以被输送通过热交换器，温度控制介质(诸如空气)通过该热交换器流入或吹入，以控制构件(特别是机器方向定向器、横向方向定向器和/或同步拉伸单元)的壳体或壳体部段的温度。这种温度控制介质可以被引入到待控制温度的壳体或壳体部段中。

特别地，膜拉伸单元可以包括一个或多个喷嘴箱，借助于喷嘴箱，空气被吹入拉伸单元的不同温度区或壳体部段。这种喷嘴箱特别地用作横向方向定向器和/或同步拉伸单元的子组件，以便尽可能精确地控制那里的膜温度。所述至少一个喷嘴箱可以借助于由过程温度控制系统提供的传热流体控制温度。

膜拉伸单元还可以包括至少一个附加加热装置，其中该附加加热装置被配置成向膜拉伸单元的构件中的至少一个供应附加热能。

附加加热装置可以补偿太阳能热生成中的波动，特别是自然发生的波动(白天/夜晚、天气……)，和/或可以将对应构件的温度水平升高到所需的温度水平。此外，这种附加加热装置能够借助于过程温度控制系统提供热基准水平。如果一个(或多个)构件需要更高的温度，附加加热装置可以供应附加地需要的热能，以便达到和/或维持所需的温度水平。

该目的还通过前述过程温度控制系统在前述膜拉伸单元中的应用来解决，其中过程温度控制系统直接或间接地向膜拉伸单元的构件中的至少一个(特别是其子组件)供应热能，以便以限定的方式控制其温度。

附图说明

附图示出了本发明的方面。特别地，

图1示出了包括直接热存储的过程温度控制系统的示意图；

图2示出了包括直接热存储的过程温度控制系统的示意图；

图3示出了包括直接热存储的过程温度控制系统的示意图；

图4示出了包括间接热存储的过程温度控制系统的示意图；

图5示出了膜拉伸单元的示意图，以及

图6示出了横向方向定向器(TDO)的示意图。

具体实施方式

特别地，图1示出了包括直接热存储的过程温度控制系统10的示意图。

过程温度控制系统10包括热生成回路100。太阳能热发生器110，特别是集中太阳能(concentrated solar power)CSP加热单元，诸如抛物面槽式收集器，被集成到此热生成回路100中。此太阳能热发生器110可以将太阳辐射转化成可用的热能。为此目的，第一传热流体112在热生成回路100中输送，并且借助于太阳能热发生器110被加热到例如大约550℃。分配给热生成回路100的泵124可以循环第一传热流体112(例如水、蒸汽、热油、熔融盐……)。

此外，过程温度控制系统10包括至少一个热存储单元210。用于存储的热能可以经由第一热生成回路100供应给热存储单元210，所述热能由所述至少一个太阳能热发生器110生成。在这里示出的实施例中，热存储单元210取得第一传热流体112。因此，存储介质是第一传热流体，使得热能被直接存储。

经由热交换器230，输送第二热传送流体312的热消耗器回路300连接到热存储单元210。因此，热能可以从热存储单元210提取。如图1中所示，热交换器230可以布置在热交换器的外部。也可以将热交换器布置在热存储单元内。热交换器可以是板式热交换器、管状热交换器和/或类似物。此热交换器可以由直流电流、交流电流或交叉电流供电。

热消耗器回路300包括供应部段320和返回部段340，其中第二传热流体312在供应部段320中的温度高于在返回部段340中的温度。此外，热消耗器回路300包括至少一个温度控制装置330。此温度控制装置330包括连接到供应歧管500的至少一个传热流体出口350。

此供应歧管500被配置成将第二传热流体312分布给膜拉伸单元1的不同消耗器(构件)(参见图5)。因此，不同的消耗器，诸如挤出机，机器方向定向器(MDO)，横向方向定向器(TDO)等，可以被供应热能。如果只有一个消耗器被供应传热流体312，其可以连接到传热流体出口350。供应歧管500因此是任选的。因此，返回收集器400也是任选的，例如，如果传热流体312从仅一个消耗器返回。

为了尽可能精确地控制温度，温度控制装置330被配置成混合供应部段320的第二传热流体312和返回部段340的第二传热流体312，以在所述至少一个传热流体出口350处提供处于限定温度的第二传热流体312。

自图1的过程温度控制系统10还包括至少一个返回收集器400和一个分布装置342。返回收集器400从膜拉伸单元的至少一个消耗器取得返回的第二传热流体312，并将返回的第二传热流体312供应给分布装置342。分布装置342然后将返回的第二传热流体312供应给热交换器230。在那里，它可以再次从热存储单元210吸收热能，并被输送到供应部段320。

特别地，输送或循环第二传热流体312的泵322、326可以设置在热消耗器回路300中。类似地，这些可以借助于温度控制装置330来控制。

此外，过程温度控制系统10包括至少一个附加加热装置324，该至少一个附加加热装置324集成到热消耗器回路300中。因此，如果需要附加热能，可以提供附加热能。经由可控阀323，传热流体312可以被输送到附加加热装置324，并且因此被附加地加热。可控阀323可以是比例阀，其允许控制流量。特别地，阀323可以借助于温度控制装置330来控制。

图2示出了包括直接热存储的另一过程温度控制系统10的示意图。此过程温度控制系统10不同于图1中所示的过程温度控制系统10，特别是在热消耗器回路300的设计方式方面。

图2中所示的过程温度控制系统10的热消耗器回路300包括供应部段320和返回部段340，其中第二传热流体312的温度在供应部段320中比在返回部段340中更高。

此外，热消耗器回路300包括至少一个温度控制装置330。此温度控制装置330包括连接到供应歧管500的至少一个传热流体出口350。

此供应歧管500被配置成将第二传热流体312分布到膜拉伸单元1的不同消耗器(构件)(参见图5)。因此，不同的消耗器，诸如挤出机，机器方向定向器(MDO)，横向方向定向器(TDO)和诸如此类的消耗器，可以被供应热能。如果仅一个消耗器要被供应传热流体312，该消耗器可以连接到传热流体出口350。供应歧管500因此是任选的。因此，返回收集器400也是任选的，例如，如果传热流体312从仅一个消耗器返回。

为了尽可能精确地控制温度，温度控制装置330被配置成混合供应部段320的第二传热流体312和返回部段340的第二传热流体312，以在所述至少一个传热流体出口350处供应处于限定温度的第二传热流体312。为此，设置了阀330a、330b和330c。

此外，自图2的过程温度控制系统10包括至少一个返回收集器400。返回收集器400从膜拉伸单元的至少一个消耗器取得返回的第二传热流体312，并将返回的第二传热流体312尤其供应至阀330a和阀330c。经由阀330c，返回的第二传热流体312可以被输送到热交换器230。在那里，它可以再次从热存储单元210吸收热能，并被输送到供应部段320。

阀330a、330b和330c可以是受温度控制装置330控制的可控阀。特别地，阀330a、330b和330c可以是比例阀，其允许控制流量。借助于对阀330a、330b和330c的目标控制，传热流体312可以被混合并且在限定的温度供应到热交换器210和/或传热流体出口350。

特别地，泵321可以设置在热消耗器回路300中，其输送或循环第二传热流体312。任选地，泵222也可以设置在热存储单元210与热交换器230之间，用于输送对应的传热流体。这些泵321、222也可以借助于温度控制装置330而可控制。

此外，过程温度控制系统10包括至少一个附加加热装置324，该至少一个附加加热装置324集成到热消耗器回路300中。因此，如果需要附加热能，可以提供附加热能。经由可控阀323，传热流体312可以被输送到附加加热装置324，并且因此被附加地加热。可控阀323可以是比例阀，其允许控制流量。特别地，阀323可以借助于温度控制装置330来控制。

图3示出了包括直接热存储的另一过程温度控制系统10的示意图。此过程温度控制系统10不同于图1和图2中所示的过程温度控制系统，特别是在热消耗器回路300的设计方式方面。

泵222将传热流体从热存储单元210输送到热交换器230。泵331在热交换器230的上游。此外，热消耗器回路300包括并联连接到热交换器230的多个(例如这里两个)附加加热装置324a、324b。在每种情况下，泵332、333在附加加热装置324a、324b的上游。

返回收集器400从膜拉伸单元的至少一个消耗器取得返回的第二传热流体312，并将返回的第二传热流体312供应给泵331、332、333。

这些泵222、331、332、333可以借助于温度控制装置330来控制，以便控制分配给泵的回路中的对应传热流体的流动速度。借助于泵222，可以在热交换器230中控制分配给热存储单元210的传热流体的流动速度。借助于泵331，可以在热交换器230中控制传热流体312的流动速度。因此，可以控制经由(一个或多个)泵222和/或331从热存储单元210提取的热能的量。

经由泵332和333，可以在附加加热装置324a、324b中控制传热流体312的流动速度。因此，传递到传热流体312的热能的量在这里也可以被控制。

在传热流体312已经经过(一个或多个)附加加热装置324a、324b和/或热交换器230的分支之后，分支被混合并供应到传热流体出口350或供应歧管500。如上文已经描述，供应歧管500是任选的，并且如果仅一个消耗器要被供应传热流体312，则可以省略供应歧管500。因此，返回收集器400也是任选的，例如，如果传热流体312从仅一个消耗器返回。

图4示出了包括间接热存储的过程温度控制系统10的示意图。此过程温度控制系统10不同于图1中所示的过程温度控制系统10，特别是在热存储单元210被集成到过程温度控制系统10中的方式方面。在图4中所示的系统中，第一传热流体212不直接输送到热存储单元210中，而是通过热交换器215输送。此热交换器215集成到中间回路200中，热交换器210也集成在中间回路200中。中间回路200输送中间回路传热流体212。此中间回路传热流体212可以不同于第一传热流体112和/或第二传热流体312。

由太阳能热发生器110生成的能量最初被传递到第一传热流体112(在太阳能热发生器110中)，并且然后被传递到热交换器215中的中间回路传热流体212以用于存储，以便存储在热存储单元210中(间接存储)。

图5以非常简化的形式示出了膜拉伸单元1的示意图，该膜拉伸单元被配置用于膜9的双轴拉伸。此膜拉伸单元1包括构成膜制造的各个过程步骤的若干构件。特别地，膜拉伸单元1被配置用于膜9的顺序双轴拉伸。

待加工的起始材料，即聚合物(颗粒和/或粉末)，最初经由包括进给料斗2的比例配料器供应到挤出机3，并在挤出机3中熔化。

借助于(一个或多个)挤出机3下游的喷嘴单元3a(例如狭缝式模具)，聚合物熔体被施加到冷辊4并冷却。由此形成的膜9然后借助于机器方向定向器(MDO)5在机器方向即纵向地拉伸。实质上并且取决于过程，这种机器方向拉伸在大约80℃至大约140℃的温度范围发生。

随后，将膜进给到横向方向定向器(TDO)6中，并在这里在横向方向上拉伸。关于图6再次详细描述拉伸。实质上并且取决于过程，这种横向方向拉伸在大约80℃至大约200℃的温度范围发生，其中用于拉伸的温度范围取决于材料。对于PA、PET和PP膜，此温度范围约为80℃至200℃。横向方向定向器(TDO)的烘箱可以被控制温度在较高水平，例如在从80℃至240℃的范围内。

然后，借助于牵引辊装置7(称为牵引辊)将膜9从烘箱拉出，并且随后借助于缠绕装置8卷绕。

类似地，拉伸不必顺序地进行，而是可以同步进行。同步拉伸与顺序拉伸之间的区别在于，在同步拉伸中，膜同时在机器方向(纵向方向)和横向方向上被拉伸。这发生在所谓的同步拉伸单元中(例如，同步拉伸烘箱)。同步拉伸单元被控制温度，并且使被夹住的膜加速使得此膜在机器方向和横向方向上被同步拉伸。因此不需要单独的机器方向定向器。

借助于前述过程温度控制系统10(参见图1、图2、图3或图4)，单个构件(例如，进给料斗2、挤出机3、冷辊4、机器方向定向器(MDO)5、横向方向定向器(TDO)6、牵引辊装置7和/或缠绕装置8)可以被控制温度。因此，太阳能可以用于膜制造，并且可以减少化石燃料的使用。

下面的示例说明了这一点。假设太阳能热发生器包括线性菲涅尔收集器。在达到5000m²的太阳能热发生器的情况下，在大约250℃的传热流体的温度水平下，对于340W/m2的平均直接法向辐照度(DNI)，产生大约3,520MWh的热能。对于目前由化石燃料煤供应的TDO和MDO装置，总年热量需求约为15,000MWh，这等于23％或1.471tCO₂e。

如上面的示例所证实，在用于膜拉伸单元的热生成的情况下，使用集中太阳能具有显著的节能潜力。

图6示出了横向方向定向器(TDO)的示意图。还可以想到的是，拉伸单元是同步拉伸单元。横向方向定向器6包括烘箱612、传送系统614以及补偿装置616。

烘箱612具有牵拉方向R，该牵拉方向R是待拉伸的膜9的行进方向。烘箱612的横向方向Q横向于牵拉方向R并且水平地延伸，而竖直方向H竖直地延伸。

烘箱612沿着牵拉方向R具有不同区，用于处理待拉伸的膜9。

在也被称为预热区的第一区622中，膜被加热。在随后的第二区624(“拉伸区”)中，膜在横向方向Q上被拉伸，使得它在第二区624的端部处比在开始处具有更大的宽度。

在拉伸完成后，膜9然后穿过第三区626(称为“热处理区”、“进一步加热区”和/或“退火区”)，其中膜9的松弛可能在高温下发生。

然后，膜9穿过第四区628和第五区630(“冷却区”)，其中膜在第五区630中被冷却。

第四区628被称为中性区，并且用于将第三区626与第五区630分开。例如，中性区是没有通风的空的空间。

传送系统614以已知的方式包括两个传送轨632，这两个传送轨632相对于拉伸单元6和烘箱612的中心平面M镜像对称地定位，并且至少部分地延伸到烘箱612中。

在进入区634以及引出区636中，传送轨632在烘箱612外部延伸，拉伸单元6的待拉伸的膜在进入区634和引出区636中被进给和移除。

膜9以已知的方式被传送系统614的夹具(未示出)夹住，该夹具沿着传送轨632被引导，并且在牵拉方向R上被传送通过烘箱612。膜在由传送系统614在烘箱612中限定的膜轨道F中运行。膜轨道F与中心平面M相交

特别地，烘箱612的区634、622、624、626、628、630和636可以借助于过程温度控制系统10以限定的方式被控制温度。

此外，若干喷嘴箱(未示出)位于烘箱612中，其在膜幅材F的方向上输送热(温度受控的)空气。借助于热空气，烘箱的内部以及膜9被加热、冷却或保持在预定温度。空气可以借助于过程温度控制系统10经由横向方向定向器的合适的热交换器被控制温度。

附图标记列表

1膜拉伸单元

2进给料斗

3挤出机

4冷辊

5机器方向定向器(MDO)

6横向方向定向器(TDO)

7牵引辊装置

8缠绕装置

9膜

10过程温度控制系统

100热生成回路

110太阳能热发生器

112第一传热流体

124泵

200中间回路

210热存储单元(缓冲存储)

212中间回路传热流体

215热交换器(发生器侧)

222泵

230热交换器(消耗器侧)

300热消耗器回路

312第二传热流体

320供应部段

322泵

321泵

323阀(用于附加加热)

324附加加热装置

324a附加加热装置

324b附加加热装置

326泵

330温度控制装置

330a阀

330b阀

330c阀

331泵

332泵

333泵

340返回部段

342分布装置

350传热流体出口

400返回收集器

500供应歧管

612烘箱

614传送系统

616补偿装置

622预热区

624拉伸区

626热处理区、进一步加热区和/或退火区

628中性区

630冷却区

632传送轨

634进入区

636引出区

H烘箱612的竖直方向

Q烘箱612的横向方向

R牵拉方向

M横向方向定向器的中心平面

Claims (18)

1.一种用于膜拉伸单元(1)的太阳能热过程温度控制系统(10)，所述过程温度控制系统(10)包括

至少一个太阳能热发生器(110)，所述至少一个太阳能热发生器集成到热生成回路(100)中，其中所述热生成回路(100)输送第一传热流体；

至少一个热存储单元(210)，热能经由所述第一热生成回路(100)供应到所述至少一个热存储单元，所述热能已经由所述至少一个太阳能热发生器(110)生成，其中所述热存储单元(210)被配置成存储所述热能；

至少一个热消耗器回路(300)，所述至少一个热消耗器回路输送第二传热流体(312)，其中

所述热消耗器回路(300)连接到所述热存储单元(210)以便能够提取所存储的热能，并且其中

所述至少一个温度控制装置(330)包括至少一个传热流体出口(350)并且被配置成

向所述至少一个传热流体出口(350)供应处于限定温度的第二传热流体，以便向膜拉伸单元(1)的至少一个构件直接或间接地供应限定的温度受控的传热流体。

2.根据权利要求1所述的过程温度控制系统(10)，还包括第一热交换器(230)，所述第一热交换器连接在所述至少一个热存储单元(210)与所述热消耗器回路(300)之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，还包括第二热交换器(215)，所述第二热交换器连接在所述至少一个热存储单元(210)与所述热生成回路(100)之间。

4.根据权利要求2和3所述的过程温度控制系统(10)，其中所述热存储单元(210)被集成到中间回路(200)中，所述中间回路输送中间回路传热流体(212)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，所述至少一个太阳能热发生器(110)被配置成将温度至少为550℃的第一传热流体(112)供应给所述热存储单元(210)或所述第二热交换器(215)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，所述第一传热流体(112)、所述第二传热流体(312)和/或所述中间回路传热流体(212)选自以下传热流体：

水，

热油，或

熔融盐，其中

所述第一传热流体(112)、所述第二传热流体(312)和/或所述中间回路传热流体(212)能够不同。

7.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，所述至少一个热存储单元(210)被配置成存储温度为至少180℃、或至少210℃、特别是至少240℃的传热流体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，所述至少一个太阳能热发生器(110)包括线性集中太阳能发生器，特别是至少一个抛物面槽式收集器和/或至少一个菲涅耳收集器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，所述至少一个太阳能热发生器(110)是包括至少一个单轴跟踪的跟踪加热发生器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，还包括至少一个泵(124，322，326)，所述至少一个泵集成到所述过程温度控制系统(10)中以循环所述第一传热流体(112)、第二传热流体(312)和/或中间回路传热流体(212)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，其中，

所述热消耗器回路(300)包括供应部段(320)和返回部段(340)，其中所述温度控制装置(330)被配置成将所述供应部段(320)的传热流体与例如来自所述返回部段(340)的较冷的传热流体混合，以便将处于限定温度的所述第二传热流体供应到所述至少一个传热流体出口(350)，和/或其中

所述温度控制装置(330)被配置成启动所述过程温度控制系统的至少一个泵(124、322、326、331、332、333)，以便控制分配给所述泵的、在所述回路中的对应传热流体的流动速度，从而将处于限定温度的所述第二传热流体供应到所述至少一个传热流体出口(350)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，还包括至少一个附加加热装置(324)，其中所述至少一个附加加热装置(324)被分配给所述热消耗器回路(300)、特别是所述供应部段(320)、和/或所述热存储单元(210)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，还包括至少一个供应歧管(500)，所述至少一个供应歧管连接在所述传热流体出口(350)的下游，并且被配置成将所述第二传热流体分布给膜拉伸单元(1)的不同消耗器。

14.根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)，还包括至少一个返回收集器(400)和分布装置(342)，其中所述返回收集器(400)从至少一个消耗器取得所述第二传热流体并将所述第二传热流体供应至所述分布装置(342)，其中所述分布装置(342)被配置成将所述传热流体供应至所述热存储单元(210)、所述第一热交换器(230)和/或所述温度控制装置(330)。

15.一种膜拉伸单元(1)，包括

根据前述权利要求中任一项所述的过程温度控制系统(10)；以及以下构件中的至少一个：

干燥设备，

进给料斗(2)，

挤出机(3)，

吹膜单元，

冷辊(4)，

机器方向定向器(5)，

横向方向定向器(6)，

同步拉伸单元，

牵引辊装置(7)，

缠绕装置(8)，和/或

吸收式冷却机，其中

所述膜拉伸单元(1)被配置成使得所述构件中至少一个构件借助于所述过程温度控制系统(10)被直接或间接地供应热能，以便以限定的方式被控制温度。

16.根据权利要求15所述的膜拉伸单元(1)，其中，所述构件中的至少一个构件连接到所述热传送流体出口(350)，以被直接供应传热流体。

17.根据权利要求15或16中任一项所述的膜拉伸单元(1)，还包括至少一个附加加热装置，其中所述附加加热装置被配置成向所述膜拉伸单元(1)的构件(2、3、4、5、6、7、8)中的至少一个构件供应附加热能。

18.根据权利要求1至14中任一项所述的过程温度控制系统(10)在根据权利要求15至17中任一项所述的膜拉伸单元中的应用，其中，所述过程温度控制系统(10)直接或间接地向所述膜拉伸单元(1)的所述构件中的至少一个构件供应热能，以便以限定的方式控制所述构件的温度。