DE19718694A1 - Granulat für Solarabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Granulat für Solarabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Granulat für Solarabsorber, wo es in strahlendurchlässigen Be­ hältern oder Rohren direkt von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmetauscherme­ dium durchströmt wird. Solche Solarabsorber sind beispielsweise durch die deutschen Offenlegungsschriften Nr. 30 01 184, 30 05 472, 30 31 541 und 44 31 124 bekannt. Die Er­ findung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Granulates, wobei dieses naturgemäß einen möglichst hohen Absorptionsgrad für Wärmestrahlung erhal­ ten bzw. beibehalten soll.
Sofern bei den oben genannten Veröffentlichungen, welche in der Hauptsache die Kon­ struktion der Solarabsorber betreffen, etwas zum Werkstoff des Granulates gesagt ist, handelt es sich entweder um schwarzes Kunststoffgranulat (DE 30 31 541 A1) oder um glasige anorganische Massen, wie Hochofenschlacke oder Schmelzbasalt (DE 30 01 184 A1). Bei Kunststoffgranulat ist zu befürchten, daß unter Einwirkung von Sonnenstrahlung eine relativ schnelle Veränderung und Verschlechterung der Eigenschaften einsetzt. Bei den erwähnten Granulaten aus anorganischem Material, wie Hochofenschlacke oder Schmelzbasalt lassen sich wegen naturgemäß wechselnder Zusammensetzung die bei flüssigen Wärmetauschermedien, wie beispielsweise Wasser, wichtigen Eluatwerte nicht vorhersagen und damit garantieren. In beiden Fällen sind wegen der grundsätzlich glasigen Beschaffenheit keine maximalen Strahlungs-Absorptionswerte erreichbar.
Außerdem ist es ohne Angabe einer Zweckbestimmung ganz allgemein bekannt, die Granulat-Grünkörper auf Teller-Granulierern mit einer Farbschicht zu überziehen (EP 0 678 482 A2, Anspruch 8).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles und wenig eluierbares Granulat mit hohem Strahlungsabsorptionsgrad zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die Anforderungen an ein Granulat für den genannten Anwendungszweck erfüllt, nämlich:
  • - Rundkorn mit einem Durchmesserbereich von 1 . . . 20 mm mit möglichst geschlossenen Poren;
  • - Schüttdichte in der Größenordnung von 0,3 kg/dm3;
  • - Druckfestigkeit des Einzelkorns über 1 N/mm2;
  • - Färbung und Oberflächenstruktur derart, daß eine im Wärmetauschermedium stabile UV/Vis-Absorption im Wellenlängenbereich von 325 . . . 900 nm über 95% erzielt wird;
  • - Ultraviolettbeständigkeit;
  • - geringe Wasseraufnahme;
  • - chemische Beständigkeit, insbesondere gegenüber Wasser sowie Wasser- Polypropylen-Glykol-Gemischen als Wärmetauschermedien (Im 100h/100°C-Test darf wegen der Anwesenheit von Kupfer und Phosphorlot im Wärmekreislauf ein pH-Wert von 9 nicht überschritten werden);
  • - Temperaturbeständigkeit bis 400°C und Nichtbrennbarkeit.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Ein Gemisch aus 94 Masse% auf unter 25 µm zerkleinertem Behälter-Recycling-Glas, 4 Masse% Braunstein als Treibmittel und 2 Masse% Bentonit als Bindemittel wird auf einem Tellergranulierer unter Besprühen mit Wasser zu einem Rohgranulat mit 13% Feuchtegehalt, einer glänzenden "Lederhaut" und einer Korngröße von 2 . . . 4 mm verarbeitet. Nach dem Trocknen auf einen Feuchtegehalt unter 1 Masse% wird das Granulat wiederum auf einem Tellergranulator gleichmäßig mit einer 10%igen Suspension von Kobaltcarbonat in Wasser besprüht, wobei der Einsatz von Kobaltcarbonat bezogen auf die Masse des getrockneten Granulates etwa 0,5 Masse% beträgt. Dann wird das Granulat in einer rotierenden Trommel mit Magnesiumoxid als Trennmittel vermischt. In einem Drehrohrofen erfolgt bei max. 970°C das Blähen. Dann muß das Trennmittel Magnesiumoxid entfernt werden, welches weiß gefärbt ist und den Absorptionsgrad stark beeinträchtigen würde. Zugleich ist die vollständige Entfernung desselben infolge der Weißfärbung leicht zu kontrollieren. Die Entfernung des Trennmittels erfolgt durch ein Hochdruckwäsche mit Wasser, bis das ablaufende Wasser nicht mehr erkennbar getrübt ist, durch eine Behandlung mit 12%iger technischer Salzsäure und schließlich durch eine Neutralisierungswäsche mit Wasser.
Das fertige Produkt weist folgende Eigenschaften auf:
Schüttdichte 0,27 . . . 0,29 kg/dm3
Korngröße 2,0 . . . 5,6 mm
Druckfestigkeit nach DIN 422613 6,5 kN
Einzelkornfestigkeit 2,5 N/mm2 für Korngröße 3 . . . 4 mm 1,5 N/mm2 für Korngröße 5 . . . 6 mm
Chemische Beständigkeit pH-Wert von < 8,04 auf 8,35 (100h/102°C) (d. h. wie gefordert unter pH-Wert 9)
Absorptionskoeffizient (UV/Vis 325-900 nm) 0,97

Claims (3)

1. Granulat für Solarabsorber, wo es von einem Wärmetauschermedium durchströmt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mit Kobaltoxid gefärbten oder beschichteten Schaumglasgranulats.
2. Verfahren zur Herstellung eines Granulats nach Anspruch 1 durch Granulieren eines Gemisches aus Glasmehl, Blähmittel und Bindemittel, Trocknen des Granulates, Beschichten desselben mit einer Kobaltverbindung und danach mit einem Trennmittel sowie Blähen des auf diese Weise erhaltenen Granulates, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel zur Freilegung der Kobaltoxidschicht nach dem Blähen rückstandslos entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmittel Magnesiumoxid dient, das nach dem Blähen nacheinander durch eine Hochdruckwäsche mit Wasser, eine Wäsche mit verdünnter Säure und eine Neutralisierungswäsche mit Wasser entfernt wird.
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