EP4419850A1 - Stabilisierung von salzen in hochtemperatur-nitratsalzsystemen - Google Patents

Stabilisierung von salzen in hochtemperatur-nitratsalzsystemen

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EP4419850A1
EP4419850A1 EP22808739.1A EP22808739A EP4419850A1 EP 4419850 A1 EP4419850 A1 EP 4419850A1 EP 22808739 A EP22808739 A EP 22808739A EP 4419850 A1 EP4419850 A1 EP 4419850A1
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EP
European Patent Office
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nitrate salt
gas
salt melt
melt
stabilizing gas
Prior art date
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Pending
Application number
EP22808739.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Freerk Klasing
Veronika SÖTZ
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Pending legal-status Critical Current

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    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/20—Working fluids specially adapted for solar heat collectors
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    • C09K5/12—Molten materials, i.e. materials solid at room temperature, e.g. metals or salts
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids

Definitions

  • the present invention relates to a method for the thermal stabilization of nitrate salt melts by means of a stabilization gas, the stabilization gas containing oxygen, at least one nitrous gas and optionally nitrogen. Furthermore, the present invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • molten salts are used to store and transport the absorbed solar heat.
  • State of the art is the use of nitrate salt melts (alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates, and mixtures of alkali metal nitrates and alkaline earth metal nitrates) in corresponding high-temperature systems for heat transfer and/or for heat storage.
  • the nitrate salt or the nitrate salt mixture is used at temperatures above the respective melting point in order to maintain its fluidity.
  • the molten salt is heated by solar heat supply and then contains thermal energy, which is transported with the molten salt to other parts of the system (the solar thermal power plant) and used and/or stored there.
  • the salt is heated up to a maximum temperature (thermal stability limit) which is individual for the respective salt or the respective salt mixture.
  • a maximum temperature for example, for a mixture of 60% by weight sodium nitrate and 40% by weight potassium nitrate, it is 565°C.
  • the main reason for this is the thermal decomposition of the molten salt at higher temperatures, which adversely affects material properties and produces environmentally harmful gases.
  • the use of nitrate salt melts in the high-temperature range is specifically described below using the example of solar tower power plants with molten salt energy storage. This power plant technology with integrated energy storage has been in commercial operation for a number of years on a 100 MW scale.
  • a molten salt consisting of 60% by weight of sodium nitrate and 40% by weight of potassium nitrate is usually heated to about 565° C. by concentrated solar radiation.
  • the heated salt then flows into an insulated tank for temporary storage.
  • Hot molten salt from the storage tank flows into a power generation component where the thermal energy contained in the molten salt is converted into electrical energy.
  • the integration of the storage unit also enables electricity to be produced at night and when it is cloudy.
  • nitrate salt melts can be made possible by stabilizing gases.
  • Stabilizing gases allow working with known nitrate salt melts Temperatures that are higher than those currently customary without reducing the service life of the power plants, in particular solar power plants, due to the increased corrosiveness of the molten salts.
  • the object on which the present invention is based is achieved by a method for stabilizing nitrate salt melts in thermal power plants, in particular solar power plants, comprising: a) providing a nitrate salt melt, the nitrate salt being selected from alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates and mixtures of one or several alkali metal nitrates and alkaline earth metal nitrates, and transport the nitrate salt melt in lines provided for this purpose, b) introducing a quantity of heat AQp a t at a defined position, the quantity of heat being provided in particular by means of solar energy, to the melt, characterized in that spatially and temporally, before, at the same time as or after step b), a stabilizing gas is fed to the nitrate salt melt, the stabilizing gas comprising oxygen, at least one nitrous gas and optionally nitrogen.
  • the nitrate salt melt is made available in lines in a power plant, in particular a solar power plant, and is used there to absorb and transport and possibly store the heat, which is transferred directly or indirectly to the melt from the sun, for example.
  • the molten salt (nitrate salt melt, melt) is transported in pipelines and, if necessary, stored in tanks. By supplying a quantity of heat, the melt is further heated - even beyond the thermal stability limit of the melt.
  • the thermal stability limit is the temperature above which the molten salt decomposes under the current normal operating conditions.
  • the thermal stability limit of solar salt for example, is 565 °C.
  • the amount of heat is localized at a defined position fed. This can lead to decomposition of the salt melt locally at this point, which affects the process in the power plant as a whole, since decomposition products are produced and the melt is no longer fully available for transporting or storing the heat.
  • the formation of gaseous decomposition products in particular can lead to oversaturation of the gas in the melt and thus to the formation of gas bubbles. These gas bubbles are disadvantageous, however, since they impede the transfer of heat during the introduction of heat.
  • thermal stability of nitrate salt melts at any temperature and in particular also at temperatures above the intended maximum temperatures (thermal stability limit) of the respective nitrate salts can be improved by supplying a stabilizing gas.
  • the object on which the present invention is based is achieved by a device for carrying out the method described above, the device comprising the following components: a) at least one, in particular one, recording unit for recording thermal energy, in particular from solar radiation, b) at least one, in particular one, first storage unit (hot storage) in which a nitrate salt melt can be stored after it has absorbed thermal energy from the receiving unit, c) at least one, in particular one, consumer in which the thermal energy from the nitrate salt melt is converted into electrical energy, d) at least one, in particular one, second storage unit (cold storage) in which the nitrate salt melt can be stored after the thermal energy has been converted into electrical energy, and d) lines in which a nitrate salt melt is circulated the device also has e) at least one first sub-component, in which a stabilizing gas is fed to the nitrate salt melt, the at least one first sub-component being arranged upstream or downstream of the at least one absorption unit for
  • the device according to the invention also has f) at least one second subcomponent, in which the stabilizing gas is at least partially recovered from the nitrate salt melt, the at least one second subcomponent in the flow direction of the nitrate salt melt after the at least one first subcomponent and after the at least one Acquisition unit for absorbing thermal energy is arranged.
  • the device is in particular a solar thermal power plant in which the nitrate salt melt is used to absorb, store and/or transport heat. If the arrangement of individual components is described as “before” or “after” in relation to another component, this is to be understood in terms of the flow direction of the molten nitrate salt in the power plant. Preferred embodiments of the method and the device are described in more detail below, with all features being able to be combined with one another in any desired manner and, where relevant, apply to both the method and the device according to the invention.
  • nitrate salt melt is a melt of one or more alkali metal nitrates and/or alkaline earth metal nitrates or mixtures of one or more alkali metal nitrates and alkaline earth metal nitrates.
  • Nitrate salt within the meaning of the present invention can thus be an alkali metal nitrate. It can also be a mixture of 2, 3 or more alkali metal nitrates. The same applies to the alkaline earth metal nitrates.
  • a nitrate salt can also comprise 2, 3 or more alkaline earth metal nitrates.
  • a nitrate salt is also used when mixtures of one or more alkali metal nitrates with one or more alkaline earth metal nitrates are present.
  • the nitrate salt melt can be a melt of solar salt, a mixture of 60% by weight sodium nitrate and 40% by weight potassium nitrate.
  • this has a specific melting point above which the nitrate salt is liquid at ambient pressure. If this melting temperature is exceeded, the nitrate salt is liquid and is present as a melt. In this form, it can be transported in a thermal power plant, in particular a solar power plant, and pumped in the lines provided for this purpose.
  • the nitrate salt melt is charged with a stabilizing gas in at least a first subcomponent of a power plant.
  • a stabilizing gas in at least a first subcomponent of a power plant.
  • one, two, three or more first partial components can be present.
  • the stabilizing gas is a gas mixture that contains, in particular, oxygen, at least one nitrous gas and optionally nitrogen.
  • the stabilizing gas particularly preferably consists of oxygen, at least one nitrous gas and nitrogen, and the stabilizing gas particularly preferably consists of oxygen and at least one nitrous gas.
  • Nitrous gases within the meaning of the present invention are NO, NO2 and N2O, in particular NO and NO2.
  • the stabilizing gas ensures that the nitrate salt melt remains thermally stable. Normally, the nitrate salt melt not only decomposes at temperatures above the thermal stability limit, but also below it.
  • the addition of the stabilizing gases now makes it possible for the nitrate salt melt not to decompose. This allows for more effective and longer operation of a thermal power plant.
  • the stabilizing gas prefferably supplied to the nitrate salt melt before the amount of heat is supplied. This is intended to prevent or at least significantly reduce decomposition during the supply of heat from the nitrate salt.
  • the stabilizing gas it is also possible for the stabilizing gas to be supplied only after the amount of heat has been supplied.
  • the stabilizing gas ensures that there is no further decomposition of the nitrate salt melt and that any decomposition products that are present are converted back into a nitrate salt.
  • the stabilizing gas is added according to the invention.
  • the molten salt is usually supersaturated with the stabilizing gas, resulting in a two-phase flow in which the molten salt and the stabilizing gas are present separately from one another.
  • the excess stabilization gas is again separated from the molten salt before it is passed on through the lines to the storage system or the downstream power plant process.
  • such a separation of the stabilizing gas can take place in at least one second partial component.
  • one, two, three or more second partial components can be present.
  • a device according to the invention preferably has one or two second subcomponents. Each of the second sub-components present is arranged after a first sub-component in the direction of flow of the molten salt. For example, it is possible for a first subcomponent to be present first, followed by a second subcomponent, again followed by a first subcomponent, followed by a second subcomponent. According to the invention, it is also possible for two first partial components to be present first, followed by two second partial components.
  • the heat input it is also possible for the heat input to not only take place at one position.
  • the heat input takes place in particular in such a way that the total amount of heat AQp a t, which is transported through the molten salt, is divided into at least two, in particular three or more, partial heat amounts AQpati, AQpat2, AQp a t3, etc., and each of the partial amounts of heat is introduced into the molten salt at a different position from one another.
  • this has the advantage that areas in which gas oversaturation with bubble formation is to be expected be kept as low as possible, so that the heat transfer is not inhibited and also that unwanted gas accumulations in the system, which negatively affect operation, do not occur.
  • the method according to the invention has the steps that before or after the last introduced partial heat quantity AQp a t2 or partial heat quantities AQp a t2, AQpats, etc., a stabilizing gas is supplied to the nitrate salt melt.
  • the nitrate salt melt it is possible for the nitrate salt melt to be supersaturated by the stabilizing gas. According to the invention, it is also possible for saturation to occur, since the gas solubility increases with increasing temperature of the molten salt.
  • the amount of heat AQp a t is therefore not added completely at just one position in the method according to the invention, but in two, three or more partial amounts of heat at several positions, with a stabilizing gas being added to the molten salt between the respective positions . It is also possible according to the invention that one, two or three or more partial amounts of heat are supplied first and the stabilizing gas is added to the molten salt only before the last and/or penultimate supply of the partial amount of heat is supplied.
  • the stabilizing gas is added after at least 70%, preferably at least 80%, in particular at least 90% of the total amount of heat has been supplied in the form of partial amounts of heat.
  • the excess stabilizing gas is separated from the molten salt.
  • the method according to the invention therefore provides that the stabilizing gas is at least partially separated from the nitrate salt melt itself and then reused.
  • the thermal decomposition of the nitrate salt melt results in the formation of nitrous gases in particular, which are toxic on the one hand and can lead to corrosion of the components of a power plant on the other. According to the invention, these are now deposited in the area of the so-called second partial component. A corresponding separation can take place due to gravity, so that there is an automatic separation between liquid nitrate salt melt and the gases that form.
  • the second sub-component has a device for gas separation, such as in particular a cyclone and in particular such a device.
  • a device for gas separation such as in particular a cyclone and in particular such a device.
  • more than one, namely two or three or more so-called second partial components can also be present.
  • a device according to the invention therefore preferably has one or two so-called first subcomponents and/or one or two so-called second subcomponents.
  • oxygen and nitrous gases are used to stabilize the nitrate salt.
  • the nitrate salt is regenerated by supplying the stabilizing gas.
  • the stabilizing gas for example, a mixture of sodium nitrate and potassium nitrate, which consists of 60% by weight sodium nitrate and 40% by weight potassium nitrate.
  • the stability gas is supplied and reacts with the nitrate salt melt.
  • the consumption of oxygen is usually up to 80 g of oxygen per kilogram of solar salt.
  • the consumption of nitrous gases is up to 40 g NOx per kilogram of solar salt.
  • Solar salt is preferably used as a nitrate salt or in the form of the corresponding melt for the purposes of the present invention.
  • other nitrate salts or salt mixtures as defined above, are used.
  • oxygen and nitrous gases possibly also nitrogen, are consumed for regeneration.
  • the stabilizing gas therefore preferably has no further components which could react with the nitrate salt.
  • the stabilizing gas preferably has at least 20% by volume, in particular 35% by volume or more, preferably at least 50% by volume, preferably 60% by volume or more, particularly preferably at least 70% by volume, particularly preferably at least 80 % by volume, particularly preferably 85% by volume or more, particularly preferably 90% by volume or more and in a particularly preferred embodiment 95% by volume of oxygen (O2).
  • the proportion of nitrous gases is at least 500 ppm, preferably at least 2,500 ppm, in particular at least 5,000 ppm, particularly preferably at least 10,000 ppm, preferably at least 30,000 ppm or 50,000 ppm or more, particularly preferably 100,000 ppm or more based on the total volume of the stabilization gas.
  • the stabilizing gas can thus consist exclusively of oxygen and nitrous gases.
  • a mixture containing 80% by volume of oxygen and 20% by volume can be used as the stabilizing gas % by volume of nitrous gases.
  • the stabilizing gas may contain 90% by volume oxygen and 10% by volume nitrous gases. Mixtures which contain only oxygen and nitrous gases are preferred according to the invention, the proportion of oxygen being in particular 80% by volume to 98% by volume and the remainder being nitrous gases.
  • the stabilizing gas also contains nitrogen, to the extent that this is necessary.
  • the pressure at which the stabilizing gas is fed to the nitrate salt melt is preferably 1 bar or more, preferably 2 bar or more, particularly preferably 5 bar or more.
  • the pressure should not exceed 10 bar, since higher pressures locally cause the material stress in the power plant to be very high.
  • the pressure must be at least 1 bar so that no ambient air penetrates into the system and no vacuum is created that could damage components.
  • the stabilizing gas can preferably be at least partially separated from the nitrate salt melt. As already stated, this is preferably done on at least one second subcomponent. Depending on the temperature in the solar power plant, it is sufficient to feed the stabilizing gas obtained from the nitrate salt melt back into the nitrate salt melt at another point in the power plant, namely in the first sub-component. In such an embodiment, the stabilizing gas is obtained entirely from the nitrate salt melt. According to the invention, however, it is also possible for the stabilizing gas to be obtained only partially from the nitrate salt melt. In this embodiment, the stabilization gas obtained from the nitrate salt melt is provided with additional gas/gas mixture from an external source.
  • oxygen and nitrogen are provided and mixed with the gas mixture obtained from the nitrate salt melt, so that a stabilization gas according to the invention is obtained therefrom which is then fed to the nitrate salt melt in the area of the first sub-component.
  • the stabilization gas can thus be provided in part using an external source.
  • the stabilizing gas can be provided as a whole, that is to say both oxygen and optionally nitrogen and also nitrous gases, and these can then be fed to the nitrate salt melt in the form of a suitable mixture.
  • the stabilizing gas is at least partially separated from the nitrate salt melt. Enrichment with the required gases then takes place, so that a stabilizing gas with the required mixture is obtained. This mixture of stabilizing gas is then fed to the nitrate salt melt.
  • the charging of the nitrate salt melt with stabilizing gas can take place before or after the introduction of heat into the salt melt.
  • the application of stabilizing gas preferably takes place before the heat is introduced into the molten salt. This reduces subsequent thermal degradation. If the stabilizing gas is applied after the heat input, this brings about a partial, possibly even complete, regeneration of decomposed nitrate salt.
  • the application of stabilizing gas takes place in particular between the introduction of heat and can also take place additionally after the last introduction of heat.
  • the absorption of the stabilizing gas into the molten salt can be accelerated by increasing the liquid-gas interface, for example by injecting the stabilizing gas into the molten nitrate salt or by turbulent mixing in the first partial component.
  • a gas mixture for salt stabilization is returned locally to the nitrate salt melt in the first subcomponent. This makes possible effective use of the stabilizing gas at the points in the reactor where thermal decomposition of the nitrate salt melt usually occurs, so that the decomposition of the nitrate salt melt is effectively prevented.
  • the stabilizing gas is taken from the nitrate salt melt in the region of the second partial component. It thus serves to separate the stabilization gas from the two-phase system consisting of the liquid nitrate salt melt with dissolved gases and the gas atmosphere. It is particularly preferred if the second partial component is arranged in the device according to the invention in such a way that there are no longer any pronounced fluid movements. It is also particularly preferred that the stabilization gas is separated off in such a way that there is no pronounced fluid movement of the nitrate salt melt, so that dissolved gases remain in the salt melt and are not separated off.
  • the second sub-component thus enables the stabilization gas to be removed and returned to the first sub-component, so that there is preferably no requirement, or possibly only a small requirement, for gases supplied from outside.
  • the formation of exhaust gases is significantly reduced.
  • the gases formed in the nitrate salt melt are specifically removed in the second sub-component and reused in the same system for the purpose of stabilization.
  • the stabilizing gas is introduced locally, as a result of which the targeted introduction of stabilizing gas either suppresses the decomposition process of the nitrate salt or regenerates the nitrate salt that has been temporarily decomposed.
  • FIG. 1 The basic structure of a solar receiver is shown in FIG. 1 and the components shown for carrying out the method according to the invention are shown in FIGS. 2, 3 and 4 .
  • Fig. 1 shows a typical structure of a known solar receiver in a solar thermal power plant according to the present invention.
  • This consists of a heliostat field, a tower with a receiver, the two-tank liquid salt storage facility and a power plant block.
  • Direct solar radiation is concentrated on the receiver by the heliostats and converted there into heat at high temperatures.
  • this heat is transferred to the liquid salt heat transfer medium, i.e. the nitrate salt melt, and then temporarily stored in a hot tank.
  • Hot salt i.e. hot molten nitrate salt
  • the nitrate salt melt cooled down by this process is then temporarily stored in a cold tank, from where it can be made available to the receiver again when the sun is shining.
  • FIGS. 2 and 3 show an embodiment in which there is no second sub-component.
  • the first and second sub-components are realized with an intermediate process, namely the introduction of heat.
  • the heat input can, for example, by a solar receiver or thereby heat absorbed.
  • the nitrate salt melt is brought into contact with the stabilizing gas at a lower temperature before the heat is introduced.
  • the mixture of molten nitrate salt and stabilizing gas produced in this way is then forwarded to a receiving unit, in which the heat is introduced.
  • the nitrate salt melt which has dissolved gases and above which there is also a gas phase with the stabilizing gas, is less sensitive to material decomposition than the pure nitrate salt melt.
  • the stabilizing gas is separated in the second sub-component and returned to the first sub-component.
  • FIG. 1 An alternative embodiment of the device according to the invention is shown in detail in FIG. In this, the first and second sub-components are combined.
  • the heat is introduced, which causes the molten salt to decompose.
  • the stabilizing gas is introduced into the nitrate salt melt in the first sub-component.
  • a regeneration of the salt takes place for a certain duration of flow of the nitrate salt melt in the device up to the area of the second partial component, in which the separation of the gas from the melt takes place.
  • a stabilized nitrate salt is obtained, which can be further used in a solar power plant.
  • the method according to the invention and the device according to the invention reduce the formation of toxic gases, which can escape into the environment as exhaust gas, for example. Furthermore, the corrosiveness of the melt is reduced, so that the service life of the power plants or the individual components can be significantly extended, which means that economical operation is possible.
  • the first subcomponent can be a have active gas production with compressors. In a preferred embodiment, this can also have an injection system that enables the stabilization gas to be sprayed into the nitrate salt melt. Passive gas transport by means of a liquid jet vacuum pump is also conceivable, with the pumping power coming from the kinetic energy of the nitrate salt melt.
  • the surface area between the nitrate salt melt and the stabilizing gas can also be increased, for example, by means of a stirrer, a static mixer or a ceramic membrane disk. Increasing the boundary surfaces improves the entry of gas into the nitrate salt melt and thus improves stabilization.
  • this can also have active or passive circulation for the nitrate salt melt.
  • Active recirculation can be made possible, for example, by means of a centrifugal pump, passive by means of a liquid jet liquid pump, to name just one example.
  • the second sub-component has a cyclone for gas separation.
  • the gas it is also possible for the gas to be separated in the area of the second partial component solely by gravity.
  • the second partial component can also have devices for recirculation in the nitrate salt melt.
  • active or passive pumps such as a centrifugal pump for active recirculation or a liquid jet liquid pump for passive circulation, can be provided.
  • the second sub-component preferably also includes connection lines for the pressure, fill level and gas atmosphere settings in the Separation tank in which the separated stabilization gas is collected.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the amount of heat is not supplied completely, but divided into two partial amounts of heat AQpati and AQp at t2.
  • a first partial component is located between these two points, via which the stabilizing gas is supplied.
  • a two-phase flow also occurs in this embodiment.
  • the supply of the amount of heat AQp at t2 increases the gas solubility in the nitrate salt melt, so that after the supply of the second partial amount of heat AQp at t2 there is only one phase.
  • a second sub-component is unnecessary here.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Stabilisierung von Nitratsalzschmelzen in thermischen Kraftwerken, insbesondere Solarkraftwerken umfassend: a) Bereitstellen einer Nitratsalzschmelze, wobei das Nitratsalz ausgewählt ist aus Alkalimetallnitraten, Erdalkalimetallnitraten und Mischungen von einem oder mehreren Alkalimetallnitraten und Erdalkalimetallnitraten, und transportieren der Nitratsalzschmelze in dafür vorgesehenen Leitungen, b) Einbringen einer Wärmemenge ΔQ Pat an einer definierten Position, wobei die Wärmemenge insbesondere mittels Solarenergie bereitgestellt wird, zu der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach Schritt b) ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, wobei das Stabilisierungsgas Sauerstoff, wenigstens ein nitroses Gas und gegebenenfalls Stickstoff aufweist; sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Stabilisierung von Salzen in Hochtemperatur-Nitratsalzsvstemen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Stabilisierung von Nitratsalzschmelzen mittels eines Stabilisierungsgases, wobei das Stabilisierungsgas Sauerstoff, wenigstens ein nitroses Gas und gegebenenfalls Stickstoff aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei der solarthermischen Energieerzeugung werden Salzschmelzen zur Speicherung und zum Transport der aufgenommenen solaren Wärme eingesetzt. Stand der Technik ist die Verwendung von Nitratsalzschmelzen (Alkalimetallnitrate, Erdalkalimetallnitrate, und Mischungen von Alkalimetallnitraten und Erdalkalimetallnitrate) in entsprechenden Hochtemperatursystemen zur Wärmeübertragung und/oder zur Wärmespeicherung. Das Nitratsalz bzw. die Nitratsalzmischung werden bei Temperaturen oberhalb des jeweiligen Schmelzpunkts eingesetzt, um deren Fließfähigkeit zu erhalten. Die Salzschmelze wird durch solare Wärmezufuhr erhitzt und enthält dann thermische Energie, die mit der Salzschmelze an andere Stellen des Systems (des solarthermischen Kraftwerks) transportiert und dort genutzt und/oder gespeichert wird. Nach dem Stand der Technik wird das Salz bis zu einer Maximaltemperatur (thermisches Stabilitätslimit) erhitzt, die für das jeweilige Salz bzw. die jeweilige Salzmischung individuell ist. Für eine Mischung aus 60 Gew.-% Natriumnitrat und 40 Gew.-% Kaliumnitrat beträgt sie beispielsweise 565 °C. Grund dafür ist vor allem die thermische Zersetzung der Salzschmelze bei höheren Temperaturen, wodurch sich Materialeigenschaften nachteilig verändern und umweltkritische Gase entstehen. Die Verwendung von Nitratsalzschmelzen im Hochtemperaturbereich wird im Folgenden konkret am Beispiel von Solarturmkraftwerken mit Flüssigsalzenergiespeichern beschrieben. Diese Kraftwerkstechnologie mit integrierten Energiespeichern wird seit einigen Jahren im 100 MW-Maßstab kommerziell betrieben. In Solarturmkraftwerken wird üblicherweise eine Salzschmelze bestehend aus 60 Gew.-% Natriumnitrat und 40 Gew.-% Kaliumnitrat durch konzentrierte Solarstrahlung auf etwa 565 °C erhitzt. Das erhitzte Salz fließt dann in einen isolierten Tank zur Zwischenspeicherung. Heiße Salzschmelze aus dem Speichertank fließt wiederum in eine Stromerzeugungskomponente, wo die in der Salzschmelze enthaltene thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Integration der Speichereinheit ermöglicht die Stromproduktion auch nachts und bei Bewölkung.
Eine effektivere Nutzung der Solarenergie wäre durch eine Erhöhung der Temperatur möglich. Dies ist jedoch mit den üblichen Materialsystemen und Betriebsbedingungen nicht möglich. Grund dafür sind Zersetzungsprozesse und Materialinstabilität der Nitratsalzschmelzen, die sich mit steigenden Temperaturen beschleunigen und intensivieren. Bei Temperaturen über dem thermischen Stabilitätslimit ist die Bildung toxischer Gase und korrosiver Ionen und Verbindungen zu erwarten. Letztendlich ist dadurch eine verkürzte Speicherlebensdauer sowie die Notwendigkeit, zusätzliche Sicherheitskomponenten zu installieren, zu erwarten. Beides wirkt sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Nitratsalzsysteme und damit der Solarkraftwerke insgesamt aus.
Es besteht somit Bedarf an einer Stabilisierung der Nitratsalzschmelzen, so dass die Bildung korrosiver oder toxischer Verbindung möglichst unterbunden oder zumindest deutlich reduziert wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die thermische Stabilität von Nitratsalzschmelzen durch Stabilisierungsgase ermöglicht werden kann. Stabilisierungsgase ermöglichen das Arbeiten mit bekannten Nitratsalzschmelzen bei gegenüber den derzeit üblichen Temperaturen erhöhten Temperaturen, ohne dass die Lebensdauer der Kraftwerke, insbesondere Solarkraftwerke, auf Grund erhöhter Korrosivität der Salzschmelzen reduziert wird. In einer ersten Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Stabilisierung von Nitratsalzschmelzen in thermischen Kraftwerken, insbesondere Solarkraftwerken, umfassend: a) Bereitstellen einer Nitratsalzschmelze, wobei das Nitratsalz ausgewählt ist aus Alkalimetallnitraten, Erdalkalimetallnitraten und Mischungen von einem oder mehreren Alkalimetallnitraten und Erdalkalimetallnitraten, und transportieren der Nitratsalzschmelze in dafür vorgesehenen Leitungen, b) Einbringen einer Wärmemenge AQpat an einer definierten Position, wobei die Wärmemenge insbesondere mittels Solarenergie bereitgestellt wird, zu der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich und zeitlich, vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt b) ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, wobei das Stabilisierungsgas Sauerstoff, wenigstens ein nitroses Gas und gegebenenfalls Stickstoff aufweist.
Die Nitratsalzschmelze wird erfindungsgemäß in Leitungen in einem Kraftwerk, insbesondere Solarkraftwerk, zur Verfügung gestellt und dient dort der Aufnahme und dem Transport sowie ggf. der Speicherung der Wärme, welche beispielsweise von der Sonne direkt oder indirekt auf die Schmelze übertragen wird. Die Salzschmelze (Nitratsalzschmelze, Schmelze) wird in Leitungen transportiert und gegebenenfalls in Tanks gespeichert. Durch Zufuhr einer Wärmemenge wird die Schmelze weiter erwärmt - auch über das thermische Stabilitätslimit der Schmelze hinaus. Thermisches Stabilitätslimit ist dabei die Temperatur oberhalb derer sich die Salzschmelze bei den aktuell üblichen Betriebsbedingungen zersetzt. Das thermische Stabilitätslimit von Solarsalz liegt beispielsweise bei 565 °C.
Üblicherweise wird die Wärmemenge lokal an einer definierten Position zugeführt. Hierdurch kann es lokal an dieser Stelle zur Zersetzung der Salzschmelze kommen, wodurch das Verfahren im Kraftwerk insgesamt beeinflusst wird, da Zersetzungsprodukte entstehen und die Schmelze nicht mehr im vollen Umfang zum Transport bzw. Speicherung der Wärme zur Verfügung steht. Insbesondere bei der Ausbildung gasförmiger Zersetzungsprodukte kann es zu einer Übersättigung des Gases in der Schmelze und damit zu einer Gasblasenbildung kommen. Diese Gasblasen sind jedoch nachteilig, da hierdurch der Wärmeübergang während des Wärmeeintrags gehemmt wird.
Es ist grundsätzlich auch möglich, die Wärmemenge in Teil-Wärmemengen der Nitratsalzschmelze zuzuführen. Hier ist die Zersetzung der Schmelze erst im heißeren Bereich zu erwarten. Entsprechend ist der Bereich, in dem es zu einer Gasblasenbildung kommen kann, verringert.
Es besteht jedoch in beiden Fällen, in denen die Wärmemenge auf einmal und aufgeteilt in Teilmengen dem System zugeführt werden, Bedarf an einem Verfahren, welches die bekannten Nachteile, die sich durch die Zersetzung der Nitratsalzschmelze ergeben, vermeidet oder zumindest verringert.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch Zuführen eines Stabilisierungsgases die thermische Stabilität von Nitratsalzschmelzen bei jeglichen Temperaturen und insbesondere auch bei Temperaturen überhalb der vorgesehenen Maximaltemperaturen (thermisches Stabilitätslimit) der jeweiligen Nitratsalze verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Vorrichtung folgende Bestandteile umfasst: a) zumindest eine, insbesondere eine, Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie, insbesondere durch Solarstrahlung, b) zumindest eine, insbesondere eine, erste Speichereinheit (Heißspeicher), in der eine Nitratsalzschmelze gespeichert werden kann, nachdem sie thermische Energie aus der Aufnahmeeinheit aufgenommen hat, c) zumindest einen, insbesondere einen, Verbraucher, in welchem die thermische Energie aus der Nitratsalzschmelze in elektrische Energie umgewandelt wird, d) zumindest eine, insbesondere eine, zweite Speichereinheit (Kaltspeicher), in der die Nitratsalzschmelze gespeichert werden kann, nachdem die thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wurde, und d) Leitungen, in denen eine Nitratsalzschmelze im Kreis geführt wird, wobei die Vorrichtung weiterhin e) zumindest eine erste Teilkomponente aufweist, in der ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, wobei die zumindest eine erste Teilkomponente in Fließrichtung der Nitratsalzschmelze vor oder nach der zumindest einen Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin f) zumindest eine zweite Teilkomponente aufweist, in der das Stabilisierungsgas aus der Nitratsalzschmelze zumindest teilweise zurückgewonnen wird, wobei die zumindest eine zweite Teilkomponente in Fließrichtung der Nitratsalzschmelze nach der zumindest einen ersten Teilkomponente und nach der zumindest einen Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie angeordnet ist.
Die Vorrichtung ist insbesondere ein solarthermisches Kraftwerk, in welchem die Nitratsalzschmelze zur Aufnahme, Speicherung und/oder zum Transport von Wärme verwendet wird. Soweit die Anordnung einzelner Komponenten in Bezug auf eine andere Komponente mit "vor" oder "nach" beschrieben ist, so ist dies im Sinne der Fließrichtung der Nitratsalzschmelze im Kraftwerk zu verstehen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sowie der Vorrichtung weiter beschrieben, wobei alle Merkmale in beliebiger Art und Weise miteinander kombiniert werden können und, soweit relevant, sowohl für das Verfahren als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelten.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein Stabilisierungsgas zu einer Nitratsalzschmelze zugeführt wird. Nitratsalzschmelze im Sinn der vorliegenden Erfindung ist eine Schmelze eines oder mehrerer Alkalimetall-Nitrate und/oder Erdalkalimetall-Nitrate oder Mischungen von einem oder mehreren Alkalimetall- Nitraten und Erdalkalimetall-Nitraten. Nitratsalz im Sinne der vorliegenden Erfindung kann somit ein Alkalimetallnitrat sein. Es kann sich dabei auch um eine Mischung aus 2, 3 oder mehr Alkalimetall-Nitraten handeln. Gleiches gilt für die Erdalkalimetall-Nitrate. Ein Nitratsalz kann erfindungsgemäß auch 2, 3 oder mehr Erdalkalimetall-Nitrate umfassen. Ebenso ist von einem Nitratsalz die Rede, wenn Mischungen von einem oder mehreren Alkalimetall-Nitraten mit einem oder mehreren Erdalkalimetall-Nitraten vorliegen. Beispielsweise kann es sich bei der Nitratsalzschmelze um eine Schmelze von Solarsalz handeln, einer Mischung aus 60 Gew.-% Natriumnitrat und 40 Gew.-% Kaliumnitrat.
Abhängig von der genauen Zusammensetzung des Nitratsalzes weist dieses eine bestimmte Schmelztemperatur auf, überhalb derer das Nitratsalz bei Umgebungsdruck flüssig ist. Ist diese Schmelztemperatur überschritten, ist das Nitratsalz flüssig und liegt als Schmelze vor. In dieser Form kann es in einem thermischen Kraftwerk, insbesondere Solarkraftwerk, transportiert und in den dafür vorgesehenen Leitungen gepumpt werden.
Die Nitratsalzschmelze wird erfindungsgemäß in zumindest einer ersten Teilkomponente eines Kraftwerks mit einem Stabilisierungsgas beaufschlagt. Erfindungsgemäß können eine, zwei, drei oder mehr erste Teilkomponenten vorliegen. Besonders bevorzugt gibt es eine oder zwei erste Teilkomponenten, welche die Beaufschlagung der Nitratsalzschmelze (Salzschmelze) mit dem Stabilisierungsgas ermöglichen.
Bei dem Stabilisierungsgas handelt es sich um eine Gasmischung, die insbesondere Sauerstoff, wenigstens ein nitroses Gas und gegebenenfalls Stickstoff ausweist. Besonders bevorzugt besteht das Stabilisierungsgas aus Sauerstoff, wenigstens einem nitrosen Gas und Stickstoff, insbesondere bevorzugt besteht das Stabilisierungsgas aus Sauerstoff und wenigstens einem nitrosen Gas. Nitrose Gase im Sinne der vorliegenden Erfindung sind NO, NO2 und N2O, insbesondere NO und NO2.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Stabilisierungsgas dafür sorgt, dass die Nitratsalzschmelze thermisch stabil bleibt. Üblicherweise erfolgt eine Zersetzung der Nitratsalzschmelze nicht nur bei Temperaturen überhalb des thermischen Stabilitätslimits, sondern auch darunter. Durch Zugabe der Stabilisierungsgase wird nun ermöglicht, dass sich die Nitratsalzschmelze nicht zersetzt. Dies ermöglicht einen effektiveren und längeren Betrieb eines thermischen Kraftwerks.
Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass das Stabilisierungsgas der Nitratsalzschmelze vor der Zufuhr der Wärmemenge zugeführt wird. Hierdurch soll die Zersetzung während der Zufuhr der Wärmemenge des Nitratsalzes verhindert oder zumindest deutlich verringert werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Stabilisierungsgas erst nach der Zufuhr der Wärmemenge zugeführt wird. Dabei sorgt das Stabilisierungsgas dafür, dass keine weitere Zersetzung der Nitratsalzschmelze erfolgt und ggf. vorhandene Zersetzungsprodukte wieder zu einem Nitratsalz umgewandelt werden.
Im heißesten Bereich des Wärmeeintrags der Wärmemenge AQpat, (typischerweise im letzten durchströmten Bereich eines Wärmetauschers, wie eines Solarreceivers) kommt es zu lokalen Temperaturspitzen. Um die daraus resultierende Zersetzung der Salzschmelze abzufangen, wird erfindungsgemäß das Stabilisierungsgas zugegeben. Üblicherweise wird die Salzschmelze mit dem Stabilisierungsgas übersättigt, so dass eine Zweiphasenströmung vorliegt, in welcher die Salzschmelze und das Stabilisierungsgas getrennt voneinander vorliegen.
In einer Ausführungsform ist es erfindungsgemäß daher vorgesehen, dass das überschüssige Stabilisierungsgas wieder von der Salzschmelze abgetrennt wird bevor es weiter durch die Leitungen zum Speichersystem oder dem nachgeschalteten Kraftwerksprozess geleitet wird. Eine solche Abtrennung des Stabilisierungsgases kann erfindungsgemäß in zumindest einer zweiten Teilkomponente erfolgen. Erfindungsgemäß kann eine, zwei, drei oder mehr zweite Teilkomponenten vorliegen. Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine oder zwei zweite Teilkomponenten auf. Jede der vorhandenen zweiten Teilkomponenten ist in Strömungsrichtung der Salzschmelze nach einer ersten Teilkomponente angeordnet. So ist es beispielsweise möglich, dass zunächst eine erste Teilkomponente gefolgt von einer zweiten Teilkomponente vorliegt, wieder gefolgt von einer ersten Teilkomponente gefolgt von einer zweiten Teilkomponente. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass zunächst zwei erste Teilkomponenten vorliegen gefolgt von zwei zweiten Teilkomponenten.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass der Wärmeeintrag nicht nur an einer Position erfolgt. In dieser bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Wärmeeintrag insbesondere so, dass die Gesamtwärmemenge AQpat, welche durch die Salzschmelze transportiert wird, in zumindest zwei, insbesondere drei oder mehr, Teil-Wärmemengen AQpati, AQpat2, AQpat3, etc, aufgeteilt wird und jede der Teil-Wärmemengen an einer voneinander verschiedenen Position in die Salzschmelze eingebracht wird. Dies hat erfindungsgemäß den Vorteil, dass Bereiche, in denen eine Gasübersättigung mit Blasenbildung zu erwarten ist, möglichst gering gehalten werden, damit der Wärmeübergang nicht gehemmt wird und es außerdem nicht zu unerwünschten Gasansammlungen im System kommt, die den Betrieb negativ beeinflussen. Da die Zersetzung erst im heißeren Bereich zu erwarten ist, muss auch eine Zuführung von Stabilisierungsgasen erst in diesem Bereich erfolgen. Daher weist in dieser Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte auf, dass vor oder nach der bzw. den letzten eingebrachten Teil-Wärmemenge AQpat2 bzw. Teil-Wärmemengen AQpat2, AQpats, etc. ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist es möglich, dass die Nitratsalzschmelze durch das Stabilisierungsgas übersättigt wird. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass eine Sättigung erfolgt, da mit steigender Temperatur der Salzschmelze die Gaslöslichkeit zunimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren daher die Wärmemenge AQpat nicht vollständig an nur an einer Position, sondern in zwei, drei oder mehr Teil-Wärmemengen and mehreren Positionen zugegeben, wobei zwischen den jeweiligen Positionen ein Stabilisierungsgas zu der Salzschmelze zugegeben wird. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass zunächst eine, zwei oder drei oder mehr Teil-Wärmemengen zugeführt werden und erst vor der Zufuhr der letzten und/oder vor-letzten Zufuhr der Teil-Wärmemenge das Stabilisierungsgas zur Salzschmelze zugegeben wird. Insbesondere erfolgt die Zugabe des Stabilisierungsgases nachdem zumindest 70%, vorzugsweise zumindest 80%, insbesondere zumindest 90% der Gesamtwärmemenge in Form von Teil-Wärmemengen zugeführt wurde.
Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle der zugegebenen Menge an Stabilisierungsgas, so dass nur eine Sättigung der Nitratsalzschmelze und keine Übersättigung erfolgt. Während bei einer Übersättigung eine Zweiphasenströmung vorliegt, ist bei einer Sättigung nur eine Phase vorhanden, nämlich die Salzschmelze an sich.
Insbesondere in solchen Ausführungsformen, bei welchen eine Übersättigung der Salzschmelze erfolgt und zwei Phasen vorliegen, erfolgt eine Abtrennung des Überschusses an Stabilisierungsgas von der Salzschmelze. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher in einer bevorzugten Ausführungsform vor, dass das Stabilisierungsgas zumindest teilweise aus der Nitratsalzschmelze selbst abgeschieden und anschließend wiederverwendet wird. Die thermische Zersetzung der Nitratsalzschmelze führt dazu, dass insbesondere nitrose Gase entstehen, welche einerseits toxisch sind und andererseits zu einer Korrosion der Bauteile eines Kraftwerks führen können. Diese werden erfindungsgemäß nun im Bereich der sogenannten zweiten Teilkomponente abgeschieden. Eine entsprechende Abscheidung kann aufgrund der Schwerkraft erfolgen, sodass eine automatische Trennung zwischen flüssiger Nitratsalzschmelze und den sich bildenden Gasen erfolgt. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass die zweite Teilkomponente eine Vorrichtung zur Gasabscheidung aufweist, wie insbesondere einen Zyklon und insbesondere eine solche Vorrichtung ist. Erfindungsgemäß können auch mehr als eine, nämlich zwei oder drei oder mehr sogenannte zweite Teilkomponenten vorliegen.
Die Zahl der ersten und auch der zweiten Teilkomponenten ist dabei abhängig von der eingetragenen Wärmemenge sowie der Komplexität der Anlage. Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung daher eine oder zwei sogenannte erste Teilkomponenten und/oder eine oder zwei sogenannte zweite Teilkomponenten auf.
Erfindungsgemäß werden insbesondere Sauerstoff und nitrose Gase, also das Stabilisierungsgas verwendet, um das Nitratsalz zu stabilisieren. Durch Zuführung des Stabilisierungsgases wird das Nitratsalz regeneriert. Bei der Zersetzung beispielsweise von Solarsalz, einer Mischung aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat, welche aus 60 Gew.-% Natriumnitrat und 40 Gew.-% Kaliumnitrat besteht, gibt es ein Gleichgewicht zwischen Nitrat- und entstehenden Nitrit-Salzen und es erfolgt ein Zerfall mit Oxidbildung, wobei die entstehenden Oxide korrosiv sind, um nur einige Beispiele zu nennen. Um diese Reaktionen rückgängig zu machen bzw. zu verhindern, wird das Stabilitätsgas zugeführt und geht eine Reaktion mit der Nitratsalzschmelze ein. Dabei liegt der Verbrauch an Sauerstoff dabei üblicherweise bei bis zu 80 g Sauerstoff pro Kilogramm Solarsalz. Der Verbrauch an nitrosen Gasen liegt bei bis zu 40 g NOx pro Kilogramm Solarsalz.
Solarsalz wird bevorzugt als Nitratsalz bzw. in Form der entsprechenden Schmelze im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich und erfindungsgemäß umfasst, dass andere Nitratsalze bzw. Salzmischungen, wie weiter oben definiert, verwendet werden. Auch bei anderen Nitratsalzen werden Sauerstoff und nitrose Gase, gegebenenfalls auch Stickstoff zur Regeneration verbraucht. Das Stabilisierungsgas weist daher erfindungsgemäß bevorzugt keine weiteren Bestandteile auf, die mit dem Nitratsalz reagieren könnten.
Das Stabilisierungsgas weist vorzugsweise mindestens 20 Vol.-%, insbesondere 35 Vol.-% oder mehr, bevorzugt mindestens 50 Vol.-%, vorzugsweise 60 Vol.- % oder mehr, insbesondere bevorzugt mindestens 70 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Vol.-%, insbesondere vorzugsweise 85 Vol.-% oder mehr, besonders bevorzugt 90 Vol.-% oder mehr und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 95 Vol.-% Sauerstoff (O2) auf.
Der Anteil an nitrosen Gasen beträgt wenigstens 500 ppm, bevorzugt mindestens 2.500 ppm, insbesondere wenigstens 5.000 ppm, besonders bevorzugt mindestens 10.000 ppm, vorzugsweise zumindest 30.000 ppm oder 50.000 ppm oder mehr, insbesondere vorzugsweise 100.000 ppm oder mehr bezogen auf das Gesamtvolumen des Stabilisierungsgases.
Das Stabilisierungsgas kann somit ausschließlich aus Sauerstoff und nitrosen Gasen bestehen. So kann als Stabilisierungsgas in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mischung eingesetzt werden, die 80 Vol.-% Sauerstoff und 20 Vol.-% nitrose Gase enthält. Alternativ kann das Stabilisierungsgas 90 Vol.-% Sauerstoff und 10 Vol.-% nitrose Gase enthalten. Mischungen, die nur Sauerstoff und nitrose Gase enthalten sind erfindungsgemäß bevorzugt, wobei der Anteil an Sauerstoff insbesondere 80 Vol.-% bis 98 Vol.-% beträgt und der Rest nitrose Gase sind.
Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch auch umfasst, dass das Stabilisierungsgas weiterhin Stickstoff enthält, soweit dies notwendig ist.
Der Druck, mit dem das Stabilisierungsgas der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, beträgt vorzugsweise 1 bar oder mehr, bevorzugt 2 bar oder mehr, besonders bevorzugt 5 bar oder mehr. Der Druck sollte 10 bar nicht überschreiten, da bei höheren Drücken die Materialbelastung des Kraftwerks lokal sehr hoch wird. Der Druck muss zumindest 1 bar betragen, damit keine Umgebungsluft in das System eindringt und kein Unterdrück entsteht, der ggf. Komponenten schädigen könnte.
Das Stabilisierungsgas kann vorzugsweise zumindest teilweise aus der Nitratsalzschmelze abgeschieden werden. Dies erfolgt, wie bereits ausgeführt, bevorzugt an zumindest einer zweiten Teilkomponente. Je nach Temperatur im Solarkraftwerk ist es ausreichend, das aus der Nitratsalzschmelze gewonnene Stabilisierungsgas an einer anderen Stelle des Kraftwerks, nämlich in der ersten Teilkomponente, der Nitratsalzschmelze wieder zuzuführen. In einer solchen Ausführungsform wird das Stabilisierungsgas vollständig aus der Nitratsalzschmelze gewonnen. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, dass das Stabilisierungsgas nur teilweise aus der Nitratsalzschmelze gewonnen wird. In dieser Ausführungsform wird das aus der Nitratsalzschmelze gewonnene Stabilisierungsgas mit weiterem Gas/Gasgemisch aus einer externen Quelle versehen. In dieser Ausführungsform werden beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff bereitgestellt und mit der aus der Nitratsalzschmelze gewonnenen Gasmischung vermischt, sodass hieraus ein erfindungsgemäßes Stabilisierungsgas erhalten wird, welches dann der Nitratsalzschmelze im Bereich der ersten Teilkomponente zugeführt wird.
Das Stabilisierungsgas kann somit teilweise mithilfe einer externen Quelle bereitgestellt werden. Dabei kann das Stabilisierungsgas als Ganzes, also sowohl Sauerstoff als auch gegebenenfalls Stickstoff als auch nitrose Gase bereitgestellt werden und diese dann in Form einer geeigneten Mischung der Nitratsalzschmelze zugeführt werden.
In manchen Ausführungsformen ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass das Stabilisierungsgas zumindest teilweise aus der Nitratsalzschmelze abgeschieden wird. Es erfolgt dann eine Anreicherung mit den benötigten Gasen, sodass ein Stabilisierungsgas mit der benötigten Mischung erhalten wird. Diese Mischung an Stabilisierungsgas wird dann der Nitratsalzschmelze zugeführt.
Die Beaufschlagung der Nitratsalzschmelze mit Stabilisierungsgas kann vor oder nach dem Wärmeeintrag in die Salzschmelze erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Beaufschlagung mit Stabilisierungsgas vor dem Wärmeeintrag in die Salzschmelze. Dies verringert die nachfolgende thermische Zersetzung. Erfolgt die Beaufschlagung mit Stabilisierungsgas nach dem Wärmeeintrag, wird hierdurch eine teilweise, gegebenenfalls sogar vollständige, Regeneration von zersetzen Nitratsalz bewirkt. Bei der Zugabe von Teil-Wärmemengen erfolgt die Beaufschlagung mit Stabilisierungsgas insbesondere zwischen dem Wärmeeintrag und kann auch zusätzlich nach dem letzten Wärmeeintrag erfolgen.
Die Aufnahme des Stabilisierungsgases in die Salzschmelze kann durch eine Erhöhung der Flüssig-Gas-Grenzfläche beispielsweise durch Eindüsen des Stabilisierungsgases in die Nitratsalzschmelze oder durch turbulentes Durchmischen in der ersten Teilkomponente beschleunigt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird damit in der ersten Teilkomponente eine Gasmischung zur Salzstabilisierung lokal in die Nitratsalzschmelze zurückgeführt. Dies ermöglicht eine effektive Nutzung des Stabilisierungsgases an den Stellen des Reaktors, an denen eine thermische Zersetzung der Nitratsalzschmelze üblicherweise auftritt, sodass effektiv die Zersetzung der Nitratsalzschmelze unterbunden wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Stabilisierungsgas im Bereich der zweiten Teilkomponente aus der Nitratsalzschmelze entnommen. Sie dient somit der Abscheidung des Stabilisierungsgases aus dem Zweiphasensystem bestehend aus der flüssigen Nitratsalzschmelze mit gelösten Gasen und der Gasatmosphäre. Besonders bevorzugt ist es, wenn die zweite Teilkomponente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart angeordnet ist, dass nachfolgend keine ausgeprägten Fluidbewegungen mehr erfolgen. Besonders bevorzugt ist es weiterhin, dass die Abscheidung des Stabilisierungsgases derart erfolgt, dass keine ausgeprägte Fluidbewegung der Nitratsalzschmelze erfolgt, sodass gelöste Gase in der Salzschmelze verbleiben und nicht abgeschieden werden.
Die zweite Teilkomponente ermöglicht somit eine Entnahme und Rückführung des Stabilisierungsgases hin zu der ersten Teilkomponente, sodass bevorzugt kein oder gegebenenfalls nur ein geringer Bedarf an von extern zugeführten Gasen besteht. Zudem wird die Ausbildung von Abgasen deutlich verringert. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden in der zweiten Teilkomponente die in der Nitratsalzschmelze gebildeten Gase gezielt entnommen und zum Zwecke der Stabilisierung im gleichen System wiederverwendet.
Grundsätzlich sind mehrere unterschiedliche Arten der Verfahrensführung möglich, wie weiter oben bereits ausgeführt. Daraus ergeben sich auch Unterschiede in der genauen Ausgestaltung von Vorrichtungen, in welchen erfindungsgemäß das Verfahren durchgeführt werden kann. In allen Ausführungsformen wird das Stabilisierungsgas lokal eingebracht, wodurch durch das gezielte Einbringen von Stabilisierungsgas entweder den Zersetzungsprozess des Nitratsalzes unterdrückt oder das zeitweise zersetze Nitratsalz regeneriert wird. Drei mögliche und bevorzugte Ausgestaltungen sind nachfolgend erläutert und in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellt. Dabei ist in Fig. 1 der grundsätzliche Aufbau eines Solarreceivers gezeigt und in den Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 sind die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigten Komponenten dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen üblichen Aufbau eines bekannten Solarreceivers in einem solarthermischen Kraftwerk im Sinne der vorliegenden Erfindung. Dieses besteht aus einem Heliostatenfeld, einem Turm mit Receiver, dem Zwei-Tank-Flüssig- salz-Speicher und einem Kraftwerksblock. Direkte Sonnenstrahlung wird dabei durch die Heliostaten auf den Receiver konzentriert und dort in Wärme bei hohen Temperaturen umgewandelt. Diese Wärme wird im Receiver in das Wärmeträgermedium Flüssigsalz, also die Nitratsalzschmelze, eingetragen und danach in einem Heißtank zwischengespeichert. Aus diesem Heißtank kann kontinuierlich heißes Salz, also eine heiße Nitratsalzschmelze, mit einer Pumpe entnommen werden und dem Kraftwerksblock zur weiteren Stromproduktion zur Verfügung gestellt werden. Die durch diesen Prozess heruntergekühlte Nitratsalzschmelze wird dann in einem Kalttank zwischengespeichert, von wo aus sie bei Sonnenstrahlung wieder dem Receiver zur Verfügung gestellt werden kann.
Dieser Aufbau wird nun durch die vorliegende Erfindung durch die erste und zweite Teilkomponente modifiziert. Diese werden in diesen an sich bekannten Aufbau eines Solarreceivers eingebaut, wodurch eine erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten wird. Dabei ist es möglich, dass die erste und ggf. zweite Teilkomponente an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Diese beiden Ausführungsformen sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In Fig. 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der keine zweite Teilkomponente vorliegt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung, welche schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, sind die erste und zweite Teilkomponente mit einem zwischengeschalteten Prozess, dem Wärmeeintrag, realisiert. Der Wärmeeintrag kann beispielsweise durch einen Solarreceiver bzw. die dadurch aufgenommene Wärme erfolgen. Die Nitratsalzschmelze wird in dieser Ausführungsform vor dem Wärmeeintrag bei einer niedrigeren Temperatur mit dem Stabilisierungsgas in Kontakt gebracht. Die so erzeugte Mischung aus der Nitratsalzschmelze und Stabilisierungsgas wird dann zu einer Aufnahmeeinheit weitergeleitet, in der der Wärmeeintrag erfolgt. Die Nitratsalzschmelze, welche gelöste Gase aufweist und über welcher zudem eine Gasphase mit dem Stabilisierungsgas vorhanden ist, ist unempfindlicher hinsichtlich Materialzersetzung gegenüber der reinen Nitratsalzschmelze. Im Anschluss an den Wärmeeintrag und gegebenenfalls weitere im Reaktor vorhandene Komponenten, die eine starke Fluidbewegung verursachen, wird das Stabilisierungsgas in der zweiten Teilkomponente abgeschieden und zur ersten Teilkomponente zurückgeführt.
Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellt. In dieser sind die erste und zweite Teilkomponente kombiniert. Zunächst erfolgt der Wärmeeintrag, welcher dazu führt, dass die Salzschmelze sich zersetzt. Im Anschluss an den Wärmeeintrag wird in der ersten Teilkomponente das Stabilisierungsgas in die Nitratsalzschmelze eingebracht. Für eine gewisse Flussdauer der Nitratsalzschmelze in der Vorrichtung bis zum Bereich der zweiten Teilkomponente, in der das Abscheiden des Gases aus der Schmelze erfolgt, findet eine Regeneration des Salzes statt.
Nach der zweiten Teilkomponente erhält man ein stabilisiertes Nitratsalz, welches in einem Solarkraftwerk weiter genutzt werden kann. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung die Bildung toxischer Gase, die beispielsweise als Abgas in die Umgebung gelangen können, reduziert. Weiterhin wird die Korrosivität der Schmelze reduziert, sodass hierdurch die Lebensdauer der Kraftwerke bzw. der einzelnen Bestandteile deutlich verlängert werden kann, wodurch ein wirtschaftlicher Betrieb möglich ist.
Die erste Teilkomponente kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine aktive Gasförderung mit Verdichter aufweisen. Ebenso kann diese in einer bevorzugten Ausführungsform ein Eindüsen aufweisen, das ein Verdüsen des Stabilisierungsgases in die Nitratsalzschmelze ermöglicht. Denkbar ist auch eine passive Gasförderung mittels einer Flüssigkeitsstrahl-Vakuumpumpe, wobei die Pumpleistung aus der kinetischen Energie der Nitratsalzschmelze kommt.
Die Erhöhung der Grenzflächenoberfläche zwischen Nitratsalzschmelze und Stabilisierungsgas kann auch beispielsweise mittels eines Rührers, eines statischen Mischers oder einer keramischen Membranscheibe erfolgen. Durch die Erhöhung der Grenzflächen erfolgt eine Verbesserung des Gaseintrags in die Nitratsalzschmelze und damit eine verbesserte Stabilisierung.
Um die Verweilzeit der Nitratsalzschmelze in der ersten Teilkomponente zu erhöhen, kann diese auch eine aktive oder passive Zirkulation für die Nitratsalzschmelze aufweisen. Eine aktive Rezirkulation kann beispielsweise mittels einer Kreiselpumpe ermöglicht werden, eine passive mittels einer Flüssigkeitsstrahl- Flüssigkeitspumpe, um jeweils nur ein Beispiel zu nennen.
Die zweite Teilkomponente weist einer bevorzugten Ausführungsform einen Zyklon zur Gasabscheidung auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Gasabscheidung im Bereich der zweiten Teilkomponente allein durch die Schwerkraft erfolgt.
Zur Erhöhung der Verweilzeit kann auch die zweite Teilkomponente Vorrichtungen zur Rezirkulation in der Nitratsalzschmelze aufweisen. Auch hier können aktive oder passive Pumpen, wie beispielsweise eine Kreiselpumpe zur aktiven Rezirkulation oder eine Flüssigkeitsstrahl-Flüssigkeitspumpe zur passiven Zirkulation bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst die zweite Teilkomponente weiterhin Anschlussleitungen für die Druck-, Füllstands- und Gasatmosphäreneinstellungen im Abscheidungsbehälter, in welchem das abgeschiedene Stabilisierungsgas gesammelt wird.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, in welcher die Wärmemenge nicht vollständig, sondern aufgeteilt in zwei Teil-Wärmemengen AQpati und AQpat2 zugeführt wird. Zwischen diesen beiden Stellen befindet sich eine erste Teilkomponente, über welche das Stabilisierungsgas zugeführt wird. Zunächst entsteht auch in dieser Ausführungsform eine Zweiphasenströmung. Durch den Zufuhr der Wärmemenge AQpat2 erhöht sich jedoch die Gaslöslichkeit in der Nitratsalzschmelze, so dass nach dem Zufuhr der zweiten Teil-Wärmemenge AQpat2 nur noch eine Phase vorliegt. Eine zweite Teilkomponente ist hier entbehrlich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur thermischen Stabilisierung von Nitratsalzschmelzen in thermischen Kraftwerken, insbesondere Solarkraftwerken umfassend: a) Bereitstellen einer Nitratsalzschmelze, wobei das Nitratsalz ausgewählt ist aus Alkalimetallnitraten, Erdalkalimetallnitraten und Mischungen von einem oder mehreren Alkalimetallnitraten und Erdalkalimetallnitraten, und transportieren der Nitratsalzschmelze in dafür vorgesehenen Leitungen, b) Einbringen einer Wärmemenge AQpat an einer definierten Position, wobei die Wärmemenge insbesondere mittels Solarenergie bereitgestellt wird, zu der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach Schritt b) ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, wobei das Stabilisierungsgas Sauerstoff, wenigstens ein nitroses Gas und gegebenenfalls Stickstoff aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge AQpat in Form von zwei, drei oder mehr Teil-Wärmemengen AQpati, AQpat2, AQpat3 eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsgas ein oder mehrere nitrose Gase, ausgewählt aus NO, NO2 und N2O, insbesondere NO und NO2, aufweist.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsgas zumindest teilweise aus der Nitratsalzschmelze abgeschieden wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsgas mit Hilfe einer externen Quelle be- reitgestellt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsgas mit einem Druck von 1 bar oder mehr, vorzugsweise von 2 bar oder mehr, insbesondere von 5 bar oder mehr zu der Solarsalzschmelze zugefügt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsgas 20 Vol.-% oder mehr Sauerstoff und 500 ppm oder mehr nitrose Gase und ggf. Stickstoff aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung des Gases aus der Nitratsalzschmelze auf Grund der Schwerkraft oder mittels eines Zyklons erfolgt.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassend a) zumindest eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie, insbesondere durch Solarstrahlung, b) zumindest eine erste Speichereinheit (Heißspeicher), in der eine Nitratsalzschmelze gespeichert werden kann, nachdem sie thermische Energie aus der Aufnahmeeinheit aufgenommen hat, c) zumindest einen Verbraucher, in welchem die thermische Energie aus der Nitratsalzschmelze in elektrische Energie umgewandelt wird, d) zumindest eine zweite Speichereinheit (Kaltspeicher), in der die Nitratsalzschmelze gespeichert werden kann, nachdem die thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wurde, und d) Leitungen, in denen eine Nitratsalzschmelze im Kreis geführt wird, wobei die Vorrichtung weiterhin e) zumindest eine erste Teilkomponente aufweist, in der ein Stabilisierungsgas zu der Nitratsalzschmelze zugeführt wird, wobei die zumindest eine erste Teilkomponente in Fließrichtung der Nitratsalzschmelze vor oder nach der zumindest einen Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend f) zumindest eine zweite Teilkomponente, in der das Stabilisierungsgas aus der Nitratsalzschmelze entfernt wird, wobei die zumindest eine zweite Teilkomponente in Fließrichtung der Nitratsalzschmelze nach der ersten Teilkomponente und nach der Aufnahmeeinheit zur Aufnahme thermischer Energie angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilkomponente eine Vorrichtung zur Einbringung des Stabilisierungsgases aufweist, insbesondere einen Verdichter oder eine Pumpe.
12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilkomponente eine Vorrichtung zur Gasabscheidung aufweist, insbesondere einen Zyklon.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste und/oder die zumindest eine zweite Teilkomponente eine Vorrichtung zur aktiven oder passiven Rezirkulation aufweisen, um die Verweilzeit der Nitratsalzschmelze in der jeweiligen Teilkomponente zu erhöhen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014114508A1 (de) * 2013-01-23 2014-07-31 Basf Se Verfahren zur verbesserung von nitratsalzzusammensetzungen mittels salpetersäure bei deren verwendung als wärmeträgermedium oder wärmespeichermedium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7726127B2 (en) * 2007-04-19 2010-06-01 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Solar power for thermochemical production of hydrogen
MA20150382A1 (fr) * 2012-08-17 2015-10-30 Basf Se Procédé d'amélioration de compositions de sels de nitrates lors de leur utilisation comme milieu caloporteur ou accumulateur de chaleur
JP6584416B2 (ja) * 2014-01-24 2019-10-02 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 太陽熱発電所のための配管系

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014114508A1 (de) * 2013-01-23 2014-07-31 Basf Se Verfahren zur verbesserung von nitratsalzzusammensetzungen mittels salpetersäure bei deren verwendung als wärmeträgermedium oder wärmespeichermedium

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