ES2966079T3 - Dispositivo de transferencia de calor - Google Patents

Abstract

Se divulga un dispositivo de transferencia de calor que comprende un intercambiador de calor de baja temperatura (3) y un intercambiador de calor de alta temperatura (5) que están interconectados mediante un tubo de conexión de tal manera que un medio de transferencia de calor fluye sucesivamente a través del calor de alta temperatura. intercambiador (5) y el intercambiador de calor de baja temperatura (3), estando dispuesto al menos un recipiente de retención (19) en el tubo de conexión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de transferencia de calor

La invención se basa en un dispositivo de transferencia de calor que comprende un intercambiador de calor de baja temperatura y un intercambiador de calor de alta temperatura, en donde los intercambiadores de calor están conectados entre sí mediante un conducto de conexión, de manera que un medio de transferencia de calor fluye sucesivamente a través del intercambiador de calor de alta temperatura y del intercambiador de calor de baja temperatura.

Para que los intercambiadores de calor funcionen de forma eficaz y eficiente cuando se pretende sobrecalentar un medio, normalmente se conectan en serie al menos dos intercambiadores de calor, en cuyo caso en un intercambiador de calor el medio se lleva al punto de ebullición para que se genere vapor saturado y en un segundo intercambiador de calor se sobrecalienta el vapor saturado generado en el primer intercambiador de calor. Tales circuitos de intercambiadores de calor se utilizan, por ejemplo, en centrales eléctricas en las que se accionan turbinas con vapor sobrecalentado para generar electricidad.

Por ejemplo, para generar energía eléctrica en centrales solares térmicas, por ejemplo, centrales solares de colectores cilindro-parabólicos o centrales solares de Fresnel, primero se calienta un medio de transferencia de calor en receptores adecuados mediante energía solar incidente. Para un funcionamiento eficiente de la central solar térmica se utiliza como medio de transferencia de calor, por ejemplo, una sal fundida que puede calentarse a temperaturas superiores a 400 °C. A continuación, la sal fundida calentada se utiliza como medio de transferencia de calor. La sal fundida calentada se utiliza para precalentar, evaporar y sobrecalentar el agua. Mediante el uso de la sal fundida es posible operar la planta de energía solar incluso sin radiación solar, por ejemplo, por la noche. Para ello, la sal fundida calentada se almacena en un recipiente del que puede extraerse para evaporar y sobrecalentar el agua incluso cuando la radiación solar es escasa. El precalentamiento del agua también puede realizarse con sal fundida caliente procedente de una zona del sistema de almacenamiento que tenga temperaturas más bajas que las zonas de las que se toma la sal fundida que se utiliza para evaporar y recalentar el agua. La evaporación del agua y el recalentamiento del vapor de agua también pueden ser apoyados por una o más etapas intermedias de calentamiento, que pueden estar dispuestas en uno o más aparatos. Una vez liberado el calor en los intercambiadores de calor adecuados para la evaporación y el recalentamiento del agua, la sal fundida se introduce en un segundo recipiente.

Tan pronto como se vuelve a disponer de una irradiación solar suficientemente alta, la sal fundida del segundo recipiente se hace pasar por los receptores, en los que se calienta de nuevo. Sales adecuadas para la sal fundida son, por ejemplo, nitratos o nitritos de los metales alcalinos, por ejemplo, nitrato potásico, nitrito potásico, nitrato sódico o nitrito sódico o mezclas de los mismos. Una sal adecuada es, por ejemplo, la llamada sal solar, una mezcla de nitrato de sodio y nitrato de potasio en una proporción de 60 : 40.

Dado que en un evaporador el volumen del líquido a evaporar aumenta debido al cambio de fase y, además, un recalentador suele estar diseñado de forma diferente a un evaporador debido al menor coeficiente de transferencia de calor de un gas, la evaporación y el sobrecalentamiento tienen lugar en dos intercambiadores de calor diferentes. En este caso, los intercambiadores de calor también pueden disponerse en un único aparato con secciones de alta temperatura y de baja temperatura.

En el documento WO-A 2011/104328, por ejemplo, se describe un intercambiador de calor para generar vapor de agua sobrecalentado utilizando energía solar.

Debido a las altas temperaturas a las que se calienta la sal en los receptores, pueden formarse productos de descomposición. Las reacciones de descomposición son básicamente reversibles para muchos medios de transferencia de calor. Sin embargo, la regeneración a bajas temperaturas se ve reducida significativamente por dos efectos. En primer lugar, la solubilidad de los componentes altamente volátiles, por ejemplo, los gases, está limitada en los medios de transferencia de calor. Si se superan sus límites de solubilidad, la desgasificación de los productos de descomposición hace que los reactantes ya no se unan para una reacción inversa, ya que se encuentran en fases diferentes y la superación del límite de fase se ve obstaculizada, por ejemplo, por la resistencia a la difusión. Este problema puede resolverse haciendo funcionar el intercambiador de calor a una presión suficientemente alta. Por otro lado, el enfriamiento de la sal fundida parcialmente descompuesta hace que disminuyan las velocidades de reacción de las reacciones de regeneración. Las velocidades de reacción suelen depender exponencialmente de la temperatura. Si la temperatura desciende rápidamente, como es habitual en un intercambiador de calor debido a su función, se alcanzan rápidamente temperaturas a las que las velocidades de regeneración se vuelven tan pequeñas que prácticamente no es posible la regeneración. A lo largo de varios ciclos de trabajo, los productos de descomposición pueden acumularse hasta que el medio de transferencia de calor haya cambiado sus propiedades hasta tal punto que se vuelva inadecuado para la transferencia de calor. Un cambio perjudicial es, por ejemplo, la formación de una corrosividad excesiva.

Si se utilizan sales de nitrato y nitrito, por ejemplo, como medios de transferencia de calor, las altas temperaturas provocan la descomposición en óxidos y óxidos de nitrógeno. Esta reacción de descomposición es reversible, por lo que a temperaturas más bajas y un tiempo de retención suficientemente grande, las sales de nitrito se forman de nuevo a partir de las sales de nitrato y los óxidos, por ejemplo, en presencia de monóxido de nitrógeno. Para la regeneración, por ejemplo, se retira parte de la sal del proceso y se regenera de nuevo en aparatos adecuados. Esto requiere un esfuerzo adicional con respecto a los aparatos, y también es necesario almacenar la parte de la sal fundida retirada para la regeneración y alimentarla a las tuberías de transporte de sal según sea necesario. Además, hay que disponer de los recursos necesarios para la regeneración. En particular, cuando los gases que se forman durante el funcionamiento se separan y se descargan, deben estar disponibles de nuevo para la regeneración.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para la transferencia de calor que comprenda un intercambiador de calor de baja temperatura y un intercambiador de calor de alta temperatura, que permita la regeneración del medio de transferencia de calor.

El objetivo se logra mediante un dispositivo para calentar un medio en dos intercambiadores de calor conectados en serie por transferencia de calor de un medio de transferencia de calor al medio que se va a calentar, que comprende un intercambiador de calor de baja temperatura y un intercambiador de calor de alta temperatura, y una sal fundida como medio de transferencia de calor; los intercambiadores de calor están conectados entre sí mediante un conducto de conexión de tal manera que el medio de transferencia de calor fluye a través del intercambiador de calor de alta temperatura y del intercambiador de calor de baja temperatura sucesivamente, y al menos un recipiente de retención está dispuesto en el conducto de conexión y está configurado para proporcionar tiempo suficiente para regenerar el medio de transferencia de calor.

Debido a la disposición del recipiente de retención entre el intercambiador de calor de alta temperatura y el intercambiador de calor de baja temperatura, el medio de transferencia de calor inicialmente irradia calor al fluido que se va a calentar, lo que reduce la temperatura del medio de transferencia de calor. El recipiente de retención proporciona tiempo suficiente para que el medio de transferencia de calor se regenere a la temperatura más baja. Por ejemplo, la descomposición del medio de transferencia de calor a altas temperaturas, que es reversible a temperaturas más bajas, puede invertirse en el recipiente de retención. La temperatura del recipiente de retención se selecciona preferiblemente tan baja que, por un lado, la reacción de regeneración se vea favorecida termodinámicamente. Por otro lado, la temperatura se mantiene preferiblemente lo suficientemente alta como para que el medio de transferencia de calor parcialmente descompuesto térmicamente pueda regenerarse en gran medida de forma controlada cinéticamente. Esto permite utilizar el medio de transferencia de calor durante un periodo de tiempo más largo y muchos ciclos, y no es necesario retirar partes del medio de transferencia de calor o todo el medio de transferencia de calor del proceso a intervalos de tiempo relativamente cortos y someterlo a regeneración externa o incluso a eliminación.

Para permitir la regeneración, es especialmente ventajoso que los subproductos formados por la descomposición no se eliminen del proceso, sino que estén disponibles en el recipiente de retención para la regeneración del medio de transferencia de calor. Alternativamente, también es posible añadir sustancias que puedan ser necesarias para la regeneración. Sin embargo, es preferible utilizar los componentes secundarios producidos durante la descomposición reversible para la regeneración en el recipiente de retención.

Para que el medio de transferencia de calor se regenere en una medida suficientemente grande, el tiempo de regeneración debe elegirse suficientemente alto. Un tiempo de regeneración suficientemente alto resulta de la selección de un volumen de reacción suficientemente grande para una intensidad de corriente predeterminada operacionalmente. Por ejemplo, el recipiente de retención para una mezcla de sales de nitrato y sales de nitrito a 450°C puede dimensionarse para proporcionar media hora de tiempo de regeneración.

La regeneración puede promoverse aumentando las presiones parciales de óxido de nitrógeno.

Para evitar grandes y costosos recipientes de retención y poder utilizar recipientes más pequeños y baratos, pueden añadirse catalizadores de regeneración para acelerar la reacción. Un catalizador de regeneración eficaz es el agua. El catalizador de regeneración se inyecta bajo presión en la corriente de medio de transferencia de calor antes del recipiente de retención. Tras el recipiente de retención puede separarse un catalizador gaseoso de la corriente del medio de transferencia de calor mediante reducción de presión y desgasificación. Para la adición del catalizador de regeneración, el dispositivo según la invención en una forma de realización tiene, por lo tanto, un punto de adición para el catalizador de regeneración, que se coloca antes de un recipiente de retención.

El exceso de agua puede promover una mayor descomposición en el caso de sales de nitrato y nitrito. Para evitar la descomposición inducida por el agua, debe dosificarse la adición de agua como catalizador de regeneración. La dosificación del catalizador de regeneración puede supervisarse y controlarse por medios analíticos. Por ejemplo, los sistemas de medición MS, FTIR y NDIR pueden utilizarse como sensores analíticos del proceso en un bucle de control. Por ejemplo, estos pueden determinar la presencia de agua u óxidos de nitrógeno en el espacio gaseoso de la corriente del medio de transferencia de calor tras la reducción de presión. Un método de medición alternativo en el bucle de control es la determinación electroquímica del potencial de oxo-acidez. Por lo tanto, para la dosificación del catalizador de regeneración, el dispositivo comprende preferentemente una unidad de control o una unidad reguladora con la que se controla y/o regula la adición del catalizador de regeneración. La unidad de control o de regulación está configurada de tal manera que los pasos de control y regulación descritos anteriormente pueden llevarse a cabo automáticamente.

El intercambiador de calor de alta temperatura y el intercambiador de calor de baja temperatura pueden ser unidades estructuralmente separadas. Alternativamente, sin embargo, también es posible que el intercambiador de calor de alta temperatura y el intercambiador de calor de baja temperatura formen cada uno una sección de un intercambiador de calor y que el conducto de conexión se ramifique desde la zona del intercambiador de calor de baja temperatura a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor y desemboque en la zona del intercambiador de calor de alta temperatura a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor.

En una forma de realización preferida, la región a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor entre el intercambiador de calor de baja temperatura y el intercambiador de calor de alta temperatura tiene una barrera de flujo y el conducto de conexión conecta la zona del intercambiador de calor de baja temperatura y del intercambiador de calor de alta temperatura entre sí a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor, de manera que el medio de transferencia de calor fluya desde la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura a través del conducto de conexión hacia la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura, o desde la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura a través del conducto de conexión hacia la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura.

Una barrera de flujo adecuada es, por ejemplo, un estante de separación o una placa de separación con la que se cierra el canal a través del cual fluye el medio de transferencia de calor. Alternativamente, también es posible prever una primera zona de paso para la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura y una segunda zona de paso estructuralmente separada de la primera zona de paso para la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura. Para ello, en el caso de un intercambiador de calor de haz de tubos o de un intercambiador de calor de placas, es posible, por ejemplo, disponer dos cubiertas contiguas separadas por las que circule el medio de transferencia de calor.

El medio de transferencia de calor y el fluido a calentar pueden fluir a través del intercambiador de calor de baja temperatura y del intercambiador de calor de alta temperatura en la misma dirección de la corriente o en dirección contraria a la corriente. También es posible el flujo en caso de corriente cruzada o una combinación de corriente cruzada y contracorriente o corriente cruzado y corriente en la misma dirección. Las trayectorias de flujo en el intercambiador de calor de alta temperatura y en el intercambiador de calor de baja temperatura también pueden ser diferentes, por ejemplo, corriente en la misma dirección en el intercambiador de calor de alta temperatura y contracorriente en el intercambiador de calor de baja temperatura o viceversa. Sin embargo, es preferible que el intercambiador de calor de baja temperatura y el intercambiador de calor de alta temperatura fluyan ambos en contracorriente o ambos en corriente con la misma dirección. Es especialmente preferible que el medio de transferencia de calor y el fluido a calentar fluyan en contracorriente a través del intercambiador de calor de alta temperatura y del intercambiador de calor de baja temperatura sean atravesados.

Además, el medio de transferencia de calor puede fluir primero a través del intercambiador de calor de baja temperatura y luego a través del intercambiador de calor de alta temperatura, o primero a través del intercambiador de calor de alta temperatura y luego a través del intercambiador de calor de baja temperatura. Es preferible que el medio de transferencia de calor fluya primero por el intercambiador de calor de alta temperatura y después por el intercambiador de calor de baja temperatura. Se prefiere especialmente la combinación en la que tanto el intercambiador de calor de alta temperatura como el intercambiador de calor de baja temperatura son atravesados en contracorriente y el medio de transferencia de calor fluye primero a través del intercambiador de calor de alta temperatura y después a través del intercambiador de calor de baja temperatura.

Independientemente de la dirección del flujo y del orden en que el medio de transferencia de calor fluye a través de los intercambiadores de calor, el recipiente de retención siempre está dispuesto según la invención en el conducto de conexión entre el intercambiador de calor de baja temperatura y el intercambiador de calor de alta temperatura.

Para permitir la regeneración de la totalidad del medio de transferencia de calor utilizado, debe evitarse que una parte del medio de transferencia de calor se elimine de nuevo inmediatamente después de introducirse en el recipiente de retención debido a la mezcla.

Para ello es posible, por ejemplo, diseñar el recipiente de retención en forma de manguera a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor. El tiempo de retención se establece mediante la longitud y el diámetro del tubo de la manguera a través del cual fluye el medio de transferencia de calor. Cuanto más largo sea el tubo con el mismo diámetro o cuanto mayor sea el diámetro con la misma longitud de tubo, mayor será el tiempo de retención en el tubo con un flujo de volumen constante.

Alternativamente, también es posible utilizar como recipiente de retención un recipiente en el que se alojan estantes, cada una de los cuales tiene un desagüe y los desagües están dispuestos de manera que cada uno de ellos está dispuesto alternativamente en extremos opuestos. Como resultado, el medio de transferencia de calor fluye a través de un desagüe hacia el estante inferior, sobre el estante hasta su desagüe y a través del desagüe hacia el estante inferior. Esto conduce a un flujo serpenteante en el recipiente de retención y, por tanto, a un tiempo de retención suficiente de todo el medio de transferencia de calor. La duración del tiempo de retención puede ajustarse mediante el número de estantes y la geometría del recipiente.

En una forma de realización preferida, el recipiente de retención comprende dos celdas de almacenamiento, y las celdas de almacenamiento individuales están conectadas entre sí en la dirección del intercambiador de calor de baja temperatura al intercambiador de calor de alta temperatura en cada caso a través de una conexión desde la zona inferior de una primera celda de almacenamiento a la zona superior de una segunda celda de almacenamiento adyacente. Esta configuración implica que el medio de transferencia de calor se mezcla en cada celda de almacenamiento individual, pero como el medio de transferencia de calor tiene que pasar por varias celdas de almacenamiento, el tiempo de retención también se mantiene aquí suficientemente alto. Además, el hecho de que una celda de almacenamiento se llene por la parte superior y se vacíe por la parte inferior o, a la inversa, se llene por la parte inferior y se vacíe por la parte superior, puede dar lugar a un flujo estratificado en la celda de almacenamiento, lo que impide en gran medida la mezcla.

En una forma de realización de la invención, la conexión entre dos celdas de almacenamiento comprende un espacio de celda intermedio, y la conexión desde el espacio de celda intermedio a la zona superior de la segunda celda de almacenamiento se implementa con un rebosadero y desde el espacio de celda intermedio a la zona inferior de la primera celda de almacenamiento se implementa mediante una pared de separación con una abertura, de modo que, cuando el flujo pasa a través de las celdas de almacenamiento desde el intercambiador de calor de alta temperatura hasta el intercambiador de calor de baja temperatura, el líquido fluye en cada caso a través de la abertura en la zona inferior de la pared de separación hacia el espacio de celda intermedia y fluye a través del rebosadero fuera del espacio de celda intermedia hacia la segunda celda de almacenamiento o, cuando el flujo se produce en la dirección opuesta, fluye a través del rebosadero hacia el espacio de celda intermedia y a través de la abertura en la zona inferior de la pared de separación fuera del espacio de celda intermedia hacia la primera celda de almacenamiento.

Alternativamente, también es posible implementar la conexión entre dos celdas de almacenamiento cada una mediante una o más tuberías que van en paralelo.

Además, se prefiere que al menos una celda de almacenamiento esté cerrada con una tapa, de modo que se forme un espacio de gas entre el líquido en la celda de almacenamiento y la tapa. Se prefiere especialmente que todas las celdas de almacenamiento estén cerradas con una tapa para evitar que los subproductos gaseosos se liberen en el medio ambiente, especialmente si se forman subproductos gaseosos debido a la descomposición del medio de transferencia de calor.

Si sólo hay una celda de almacenamiento cerrada con una tapa, por ejemplo, esta celda de almacenamiento puede utilizarse para suministrar gas con el que se regenera el medio de transferencia de calor. En este caso, también es ventajoso que el medio de transferencia de calor se mezcle en la celda de almacenamiento para que la mayor cantidad posible de medio de transferencia de calor entre en contacto con el gas. Para ello, es preferible que el gas se inyecte en el medio de transferencia de calor a través de un dispositivo de adición adecuado.

Para poder regenerar bien el medio de transferencia de calor cuando se descompone para formar subproductos gaseosos, es ventajoso que fuera de al menos un espacio de gas se ramifique una tubería, que se sumerge en el líquido de una celda de almacenamiento, que está situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura o se sumerge en el líquido en la conexión entre dos celdas de almacenamiento adyacentes, en cuyo caso al menos una de las celdas de almacenamiento adyacentes tiene una temperatura inferior a la temperatura de la celda de almacenamiento fuera de cuyo espacio de gas se ramifica la tubería. Esta forma de realización es especialmente ventajosa si la regeneración del medio de transferencia de calor mejora con la disminución de las temperaturas. Si se utiliza un medio de transferencia de calor en el que la regeneración mejora con el aumento de la temperatura, la tubería no debe sumergirse en la celda de almacenamiento adyacente situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura, sino en la celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura. Si durante el funcionamiento el medio de transferencia de calor debe fluir primero a través del intercambiador de calor de baja temperatura y, a continuación, a través del intercambiador de calor de alta temperatura, es preferible que la tubería discurra exactamente en la dirección opuesta, es decir, en el caso de una mejor regeneración a temperaturas más bajas, a una celda de almacenamiento que desemboca más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura, y en el caso de una mejor regeneración a temperaturas más altas, a una celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura.

A través de la tubería que se ramifica desde el compartimento de gas, el gas puede fluir desde un compartimento de gas a otra celda de almacenamiento a una temperatura diferente, donde puede reaccionar con el medio de transferencia de calor a una temperatura más adecuada para la regeneración.

En este caso, se producen diferencias de temperatura en las celdas de almacenamiento vecinas, que resultan de un aislamiento menos que ideal o, en el caso de un tiempo de retención más largo, debido a efectos de intercambio de calor en una celda de almacenamiento. Además, las diferencias de temperatura pueden deberse a la absorción de energía durante una regeneración endotérmica o a la liberación de calor durante una regeneración exotérmica.

Además de la configuración en la que sólo una tubería se ramifica desde al menos un espacio de gas de una celda de almacenamiento, también es posible que dos tuberías se ramifiquen desde un espacio de gas. Cuando la primera tubería desemboca en una celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura, la segunda tubería se sumerge en el líquido de una celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura. En consecuencia, la segunda tubería se sumerge en una celda de almacenamiento posicionada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura cuando la primera tubería desemboca en una celda de almacenamiento posicionada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura.

Además del tiempo de retención adecuado y de la introducción del gas en una celda de almacenamiento con una temperatura adecuada para la regeneración, las tuberías sumergidas en el líquido de otra celda de almacenamiento tienen en particular la ventaja de que se pueden compensar las diferencias de presión en los espacios de gas.

Para permitir además que el gas fluya desde un espacio de gas de forma selectiva en una sola dirección, en una o más tuberías que se ramifican desde los respectivos espacios de gas es posible además proporcionar válvulas con las que las tuberías pueden abrirse o cerrarse.

Para permitir la compensación de gas en todo el dispositivo, es especialmente preferible que todas las celdas de almacenamiento estén cerradas con una tapa y que de todas las celdas de almacenamiento, excepto aquella que está posicionada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura, en la tapa se ramifique una tubería que desemboca en la celda de almacenamiento adyacente que se encuentra más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura o en la conexión de la celda de almacenamiento a la celda de almacenamiento adyacente que se encuentra más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura, y una salida de gas se bifurca desde la tapa de la celda de almacenamiento que se encuentra más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura.

Si, alternativa o adicionalmente, también se proporcionan tuberías que se sumergen en el líquido de una celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura, se prefiere especialmente que todas las celdas de almacenamiento estén cerradas con una tapa y que una tubería se ramifique desde la tapa desde todas las celdas de almacenamiento excepto la situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura, cuya tubería se sumerge en el líquido de la celda de almacenamiento adyacente situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura.

Además de sumergir la tubería en la celda de almacenamiento adyacente respectiva, cualquier otra configuración es por supuesto posible. Por ejemplo, es posible que las tuberías no se abran en la celda de almacenamiento inmediatamente adyacente, sino que, por ejemplo, se salte al menos una celda de almacenamiento en cada caso. En este caso, las tuberías de los espacios de gas de las celdas de almacenamiento para las que ya no hay celdas de almacenamiento correspondientes situadas más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura o más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura pueden, por ejemplo, desembocar en la celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura o en la celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura. Alternativamente, también es posible proporcionar varias salidas de gas y retirar el gas de las celdas de almacenamiento para las que ya no hay celdas de almacenamiento correspondientes colocadas más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura o más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura en las que puede desembocar la tubería.

Para conseguir una distribución particularmente buena del gas en el líquido, en particular si el gas contiene componentes secundarios formados por descomposición del medio de transferencia de calor, que pueden utilizarse de nuevo para la regeneración mediante una reacción reversible en el medio de transferencia de calor, se prefiere si se forma un distribuidor de gas en al menos un extremo de la tubería sumergida en el líquido, con el que el gas que fluye a través de la tubería se distribuye en el líquido en forma de pequeñas burbujas. Se prefiere especialmente si se forma un distribuidor de gas en todos los extremos de la tubería sumergida en el líquido, con el que el gas que fluye a través de la tubería se distribuye en el líquido en forma de pequeñas burbujas. Un distribuidor de gas correspondiente puede diseñarse, por ejemplo, en forma de una placa de cierre con muchas aberturas pequeñas. Para mantener la pérdida de presión lo más baja posible, es ventajoso proporcionar una extensión de diámetro al final de la tubería, que se cierra con la placa. Alternativamente, puede utilizarse cualquier otro distribuidor de gas, por ejemplo, distribuidores anulares o tuberías en las que se prevean pequeñas aberturas por las que pueda escapar el gas. Además, puede implementarse una gran interfaz gas-líquido utilizando piezas de montaje o rellenos comunes en las celdas de almacenamiento.

Para garantizar que el tiempo de contacto del gas en el líquido sea lo más largo posible, se prefiere además que la tubería que sale de la tapa esté sumergida al menos en el tercio inferior del líquido cuando la celda de almacenamiento esté llena hasta rebosar. Esto significa que el gas tiene que fluir hacia arriba a través de una larga sección de líquido hasta alcanzar el espacio de gas de la celda de almacenamiento. Dado que la presión hidráulica en el líquido debe ser superada por la inmersión para que el gas pueda fluir fuera de la tubería hacia el líquido, se prefiere además incluir un compresor en la tubería con el que el gas es transportado hacia el líquido de la celda de almacenamiento adyacente o hacia el intersticio de la celda. El compresor debe estar diseñado para superar la presión hidráulica del líquido al final de la tubería, de modo que el gas fluya a través de la tubería de modo correspondiente. Otra ventaja de utilizar un compresor es que es posible una retirada selectiva de gas de un espacio de gas de una celda de almacenamiento.

A diferencia de la forma de realización sin compresor, el gas también puede extraerse y suministrarse a una celda de almacenamiento adyacente cuando la presión en el espacio de gas sigue siendo inferior a la presión en el punto en el que la tubería desemboca en el líquido.

En una forma de realización de la invención, un dispositivo para transportar el líquido está dispuesto en la conexión entre dos celdas de almacenamiento adyacentes. El dispositivo para transportar el líquido permite transportar el líquido a una celda de almacenamiento adyacente independientemente de la presión hidrostática. Esto permite el transporte, por ejemplo, incluso si dos celdas de almacenamiento están llenas al mismo nivel o incluso si la celda de almacenamiento de la que se toma el líquido tiene un nivel más bajo que la celda de almacenamiento adyacente a la que se transporta el líquido. Esto garantiza el funcionamiento del dispositivo independientemente de los niveles de llenado en las celdas de almacenamiento individuales. Así, por ejemplo, no es necesario que todas las celdas de almacenamiento estén a la misma altura y llenas al mismo nivel. El dispositivo para transportar el líquido también permite que las celdas de almacenamiento del mismo diseño, que preferiblemente tienen cada una el mismo nivel de llenado, se coloquen a diferentes niveles del suelo.

Normalmente se utiliza una bomba como dispositivo para transportar el líquido. Puede utilizarse cualquier bomba, por ejemplo, una bomba sumergible, que pueda proporcionar el caudal de líquido deseado y sea adecuada para bombear el medio de transferencia de calor utilizado.

Si se forma un intersticio entre dos celdas de almacenamiento adyacentes a través del cual se transporta el líquido, es ventajoso colocar el dispositivo para transportar el líquido en la abertura de la zona inferior de la primera celda de almacenamiento. Para permitir el transporte del líquido tanto desde la primera dirección a la segunda celda de almacenamiento adyacente, como también en la dirección opuesta, es posible utilizar dos bombas, cada una con dirección de transporte opuesta, y luego accionar la bomba respectivamente con la que se transporta el líquido en la dirección deseada. Alternativamente, también es posible utilizar una bomba con la que sea posible una inversión del transporte, de modo que el líquido pueda transportarse con la misma bomba desde la primera a la segunda celda de almacenamiento adyacente o viceversa, desde la segunda celda de almacenamiento a la primera, según sea necesario.

Cuando dos celdas de almacenamiento están conectadas a través de una tubería, el dispositivo para transportar el líquido puede colocarse en cualquier posición de la tubería. En particular, cuando dos celdas de almacenamiento están conectadas a través de una tubería, se prefiere utilizar una bomba como dispositivo para transportar el líquido, en la que la dirección de transporte puede invertirse. Alternativamente, también es posible en este caso diseñar la tubería con una derivación, en cuyo caso una primera bomba está dispuesta en la tubería en la zona de la derivación y una segunda bomba está dispuesta en la derivación, de modo que el líquido se transporta a través de la tubería o a través de la derivación, dependiendo de la dirección de transporte. Además de la configuración con derivación, también es posible conectar dos celdas de almacenamiento adyacentes respectivamente con dos tuberías; se utiliza un dispositivo para transportar un líquido en cada tubería y las direcciones de transporte de los dispositivos para transportar el líquido en las tuberías son opuestas.

En particular, en relación con el dispositivo para transportar el líquido entre dos celdas de almacenamiento, se prefiere instalar un control de nivel en las celdas de almacenamiento que está configurado de tal manera que el líquido se transporta a una celda de almacenamiento adyacente cuando se alcanza un nivel máximo. Esto permite retirar selectivamente líquido de una celda de almacenamiento cuando se supera el nivel máximo de llenado. Esto puede garantizar, por ejemplo, que siempre haya un espacio mínimo de gas por encima del líquido. Además, puede evitarse el sobrellenado de la celda de almacenamiento, que puede provocar luego un aumento de la presión.

Además de un control de nivel en el que el líquido se transporta a una celda de almacenamiento adyacente cuando se alcanza un nivel máximo, también es posible proporcionar un control de nivel configurado para que el líquido se transporte desde una celda de almacenamiento adyacente a la celda de almacenamiento cuando el nivel cae por debajo de un nivel mínimo. Esto puede ser necesario en particular para un funcionamiento seguro, por ejemplo, para evitar que las bombas funcionen en seco.

Si las distintas celdas de almacenamiento deben tener temperaturas diferentes, por ejemplo, una disminución de la temperatura desde la celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura hasta la celda de almacenamiento situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura, debe evitarse una compensación de temperatura entre las celdas de almacenamiento y además deben compensarse las dilataciones térmicas debidas a los cambios de temperatura; por supuesto, también es posible proporcionar material aislante resistente a la temperatura y a la presión entre las celdas de almacenamiento. En este caso se prefiere especialmente que se incorpore aislamiento térmico entre las celdas de almacenamiento adyacentes de la disposición helicoidal que no estén conectadas entre sí a través de un intersticio de las celdas.

Pueden preverse conexiones entre las celdas de almacenamiento para el llenado y el vaciado. Por un lado, éstas deben ser tan estrechas que sólo se pueda transportar poca sal a través de ellas y sólo se produzca una fuga insignificante. Por otro lado, deben ser lo suficientemente grandes para que el llenado y vaciado del recipiente de retención sea posible en tiempos aceptables para el operador.

El dispositivo según la invención puede utilizarse cuando un medio se calienta en dos intercambiadores de calor conectados en serie y el medio de transferencia de calor se almacena temporalmente a una temperatura inferior a la temperatura de alimentación del primer intercambiador de calor y superior a la temperatura de descarga del segundo intercambiador de calor, por ejemplo, para la regeneración.

De forma especialmente ventajosa, el dispositivo según la invención puede utilizarse cuando un fluido se vaporiza en un primer intercambiador de calor y se sobrecalienta en un segundo intercambiador de calor y se utiliza un medio de transferencia de calor que puede descomponerse a las altas temperaturas para el sobrecalentamiento y puede regenerarse de nuevo a temperaturas algo más bajas.

En una aplicación en la que primero se evapora un fluido y luego se sobrecalienta, el intercambiador de calor de baja temperatura es un evaporador y el intercambiador de calor de alta temperatura es un recalentador. El fluido que se evapora y luego se sobrecalienta puede ser agua, por ejemplo. El agua sobrecalentada se utiliza, por ejemplo, en centrales eléctricas donde el vapor sobrecalentado se utiliza para accionar una turbina, que a su vez se utiliza para accionar un generador para producir energía eléctrica.

De manera particularmente preferente, el dispositivo según la invención se utiliza en una central eléctrica solar, en particular una central eléctrica solar de concentración lineal, por ejemplo, una central eléctrica solar de colectores cilindro-parabólicos o una central eléctrica solar de Fresnel, o también una central eléctrica solar de torre.

Cuando en una planta de energía solar como medio de transferencia de calor se utiliza una sal fundida, por ejemplo, una mezcla de nitratos y/o nitritos de los metales alcalinos, en particular nitrito de sodio, nitrato de sodio, nitrito de potasio, nitrato de potasio o cualquier mezcla de los mismos.

Dado que las sales de nitrito en particular pueden descomponerse a altas temperaturas en óxidos y sales de nitrato con la eliminación de monóxido de nitrógeno, en cuyo caso la reacción es reversible, el dispositivo según la invención se utiliza de forma particularmente preferente para el sobrecalentamiento de vapor de agua en una central eléctrica solar en la que como medio de transferencia de calor se utiliza una sal fundida, que también contiene sales de nitrito. En el recipiente de retención, la sal puede regenerarse mediante la reacción que tiene lugar a una temperatura más baja, en la que se forma de nuevo una sal de nitrito a partir de la sal de nitrato, el óxido y el monóxido de nitrógeno. En las figuras se muestran ejemplos de realizaciones que se describen con más detalle en la siguiente descripción. La Figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo con intercambiador de calor de baja temperatura, intercambiador de calor de alta temperatura y recipiente de retención, La Figura 2 muestra un recipiente de retención con varias celdas de almacenamiento conectadas en serie, La Figura 3 muestra un recipiente de retención en otra forma de realización alternativa

La Figura 4 muestra un recipiente de retención en una cuarta forma realización alternativa,

La Figura 5 muestra una forma de realización de la invención en la que un intercambiador de calor de alta temperatura y un intercambiador de calor de baja temperatura están dispuestos en un aparato. La figura 1 muestra un dispositivo que comprende un intercambiador de calor de baja temperatura y un intercambiador de calor de alta temperatura.

Un dispositivo 1 con un intercambiador de calor de baja temperatura 3 y un intercambiador de calor de alta temperatura 5 puede utilizarse, por ejemplo, para evaporar y sobrecalentar agua. En este caso, el intercambiador de calor de baja temperatura 3 es un evaporador y el intercambiador de calor de alta temperatura 5 es un recalentador.

El intercambiador de calor de baja temperatura 3 y el intercambiador de calor de alta temperatura 5 pueden, por ejemplo, diseñarse cada uno como un intercambiador de calor de haz de tubos, como se muestra aquí. Alternativamente, sin embargo, puede utilizarse cualquier otro tipo de intercambiador de calor conocido por el experto. Por ejemplo, también pueden utilizarse intercambiadores de calor de placas, intercambiadores de calor en espiral o cualquier combinación de diferentes modelos de intercambiadores de calor.

Además, también es posible que el intercambiador de calor de baja temperatura 3 y el intercambiador de calor de alta temperatura 5 estén combinados estructuralmente en un aparato.

En funcionamiento, un fluido que se va a calentar entra en el intercambiador de calor de baja temperatura 3 a través de una entrada 7 y se calienta en el mismo. Si el intercambiador de calor de baja temperatura 3 es un evaporador, el fluido se evapora en él, de modo que se produce vapor saturado, posiblemente también vapor que ya ha sido ligeramente sobrecalentado. El fluido calentado en el intercambiador de calor de baja temperatura 3 se extrae por una salida 9 y se introduce en el intercambiador de calor de alta temperatura a través de una entrada 11. En el intercambiador de calor de alta temperatura 5 el fluido se calienta aún más o, si el intercambiador de calor de alta temperatura 5 es un recalentador, el fluido suministrado como vapor se sobrecalienta en el intercambiador de calor de alta temperatura 5. A continuación, el fluido calentado o el vapor sobrecalentado sale del intercambiador de calor de alta temperatura por una salida 13 y puede destinarse a un uso adicional, por ejemplo, a una turbina para accionar un generador para generar electricidad cuando el dispositivo 1 se utiliza en una central eléctrica, por ejemplo, una central solar.

Cuando el intercambiador de calor de baja temperatura 3 y el intercambiador de calor de alta temperatura 5 forman una unidad estructural, el fluido calentado en la parte que forma el intercambiador de calor de baja temperatura 3 entra directamente en la parte que forma el intercambiador de calor de alta temperatura 5.

Se utiliza un medio de transferencia de calor para calentar el fluido. En la forma de realización mostrada aquí, este se conduce a contracorriente del fluido a calentar. El medio de transferencia de calor se alimenta al intercambiador de calor de alta temperatura 5 a través de una entrada de medio de transferencia de calor 15. En el intercambiador de calor de alta temperatura 5, el medio de transferencia de calor irradia calor al fluido que debe calentarse y, a continuación, abandona el intercambiador de calor de alta temperatura 5 a través de un desagüe de medio de transferencia de calor 17. Según la invención, una tubería que forma el desagüe de medio de transferencia de calor 17 desemboca en un recipiente de retención 19.

Después de pasar por el recipiente de retención 19, el medio de transferencia de calor se alimenta al intercambiador de calor de baja temperatura 3 a través de una entrada de medio de transferencia de calor 21. En el intercambiador de calor de baja temperatura 3, el medio de transferencia de calor irradia calor al fluido que debe calentarse y, a continuación, abandona el intercambiador de calor de baja temperatura 3 a través de un desagüe de medio de transferencia de calor 23.

En el recipiente de retención 19, el medio de transferencia de calor puede regenerarse, por ejemplo, si esto es posible a una temperatura inferior a la temperatura máxima a la que se calienta el medio de transferencia de calor y, además, el medio de transferencia de calor cambia reversiblemente a la temperatura máxima. Tales medios de transferencia de calor son, por ejemplo, como ya se ha mencionado, las sales de nitrito, que reaccionan a altas temperaturas para formar óxido y sal de nitrato mediante la disociación del monóxido de nitrógeno. A temperaturas más bajas y un tiempo de retención suficientemente largo, la sal de nitrato y el óxido reaccionan con el monóxido de nitrógeno para formar de nuevo la sal de nitrito.

En la forma de realización mostrada en la Figura 1, el recipiente de retención 19 tiene una pluralidad de celdas de almacenamiento 25. Después de pasar a través del intercambiador de calor de alta temperatura 3, el medio de transferencia de calor se introduce en una primera celda de almacenamiento del recipiente de retención 19 a través de una primera tubería 27. La primera tubería 27 desemboca en la zona inferior de modo que el medio de transferencia de calor se introduce en la primera celda de almacenamiento por la parte inferior y el medio de transferencia de calor ya contenido en la celda de almacenamiento se desplaza hacia arriba. La celda de almacenamiento 25 está cerrada en la parte superior y de la tapa se ramifica una segunda tubería 29 que termina en la zona inferior de una segunda celda de almacenamiento 25. De este modo, el medio de transferencia de calor desplazado es impulsado hacia la segunda tubería 29 y, a través de la segunda tubería, hacia la segunda celda de almacenamiento 25. Esto puede repetirse con cualquier número de celdas de almacenamiento, y el número de celdas de almacenamiento depende de su tamaño y del tiempo de retención deseado del medio de transferencia de calor en el recipiente de retención 19.

A continuación, una tubería se ramifica desde la última celda de almacenamiento 25 para formar la entrada 21 al intercambiador de calor de baja temperatura 3.

Alternativamente a la dirección de flujo mostrada aquí, también es posible que el medio de transferencia de calor en el intercambiador de calor de baja temperatura 3 y en el intercambiador de calor de alta temperatura 5 se alimente respectivamente en una corriente con la misma dirección al fluido a calentar. También en este caso, el medio de transferencia de calor puede circular primero por el intercambiador de calor de alta temperatura 5 y, a continuación, por el intercambiador de calor de baja temperatura 3. Además, independientemente del flujo a través del intercambiador de calor de baja temperatura 3 y del intercambiador de calor de alta temperatura 5, también es posible que el medio de transferencia de calor fluya primero a través del intercambiador de calor de baja temperatura 3 y luego a través del intercambiador de calor de alta temperatura 5.

La figura 2 muestra un recipiente de retención construido a partir de varias celdas de almacenamiento.

En la forma de realización mostrada en la figura 2, el recipiente de retención 19 comprende una pluralidad de celdas de almacenamiento 25. Cada dos celdas de almacenamiento 25 adyacentes tienen una conexión que está diseñada de tal manera que la zona inferior de una celda de almacenamiento 25 está conectada a la zona superior de una celda de almacenamiento 25 adyacente. La conexión está diseñada aquí en forma de un intersticio de celda 31. Para que el transporte de fluido pueda realizarse a través del intersticio de celda 31, el intersticio de celda 31 está conectado con la zona inferior 35 de una celda de almacenamiento 25 a través de una abertura inferior 33 y con la zona superior 39 de la celda de almacenamiento 25 adyacente a través de una abertura superior 37. El intersticio de celda 31 y las aberturas 33, 37 pueden realizarse, por ejemplo, de tal manera que el intersticio de celda 31 esté delimitado a una celda de almacenamiento 25 con una primera pared 41 y a la segunda celda de almacenamiento adyacente 25 con una segunda pared 43. La primera pared 41 termina por encima del estante 45 de la celda de almacenamiento 25 y del intersticio de celda 31, de tal manera que la abertura inferior 33 se forma entre el estante 45 y la primera pared 41. Por supuesto, como alternativa también es posible formar una abertura suficientemente grande en la primera pared 41. Por el contrario, la segunda pared 43 se encuentra en el fondo entre el intersticio de celda 31 y la celda de almacenamiento 25 adyacente, por lo que la segunda pared 43 termina por debajo del nivel máximo de llenado de la celda de almacenamiento 25 en un rebosadero 47, de modo que el líquido de la celda de almacenamiento 25 fluye a través del rebosadero hacia el intersticio de celda 31. Alternativamente al rebosadero 47, también es posible formar una abertura en la posición correspondiente de la segunda pared 43 a través de la cual pueda fluir el líquido.

En cada celda de almacenamiento 25, por encima del líquido se encuentra un espacio de gas 49. El espacio de gas 49 está cerrado por una tapa 51. Una tubería 53 se ramifica del espacio de gas 49. La tubería 53 está dispuesta de tal manera que desemboca en el líquido de una celda de almacenamiento 25 adyacente. Para que no se acumule un exceso de presión en la última celda de almacenamiento 25, ésta está provista de una salida de gas 55 a través de la cual se puede extraer el gas. El gas extraído del desagüe de gas 55 puede descargarse al medio ambiente o, preferiblemente, volver a introducirse en una celda de almacenamiento 25, por ejemplo, a través de una entrada de gas separada.

El líquido se introduce en el recipiente de retención a través de una entrada 57 y se descarga a través de un desagüe 59. Aquí, o bien la entrada 57 está situada en la zona inferior de una celda de almacenamiento 25 y el desagüe está situado en la zona superior o al final de un intersticio de celda 31, o bien la entrada está situada en la zona superior y el desagüe está situado en la zona inferior.

La figura 3 muestra un recipiente de retención en otra forma de realización.

En la forma de realización mostrada en la Figura 3, el recipiente de retención tiene una pluralidad de estantes 61. Los estantes 61 están diseñados de tal manera que el líquido fluye a través de la entrada 57 hacia el estante superior. La entrada está situada en un lado del estante. En el lado del estante opuesto a la entrada hay un desagüe 63, que simultáneamente sirve de entrada para el estante 61 inferior. El líquido fluye a través del desagüe 63 hacia el estante 61 de abajo, por encima del estante 61 hacia otro desagüe 63, que a su vez está situado en el lado opuesto. Esto se repite hasta alcanzar el desagüe 59 del recipiente de retención. El líquido fluye sinuosamente a través del recipiente de retención 19 a través de las entradas y desagües 63, dispuestos respectivamente en extremos opuestos.

En la figura 4 se muestra una cuarta forma de realización para un recipiente de retención.

A diferencia de las formas de realización mostradas en las Figuras 1 a 3, el recipiente de retención 19 mostrado en la Figura 4 tiene la forma de un serpentín 65. El medio de transferencia de calor fluye hacia el serpentín 65 a través de la entrada 57, fluye a través del serpentín, logrando así el tiempo de retención deseado, y luego sale del serpentín 65 a través del desagüe 59.

En las formas de realización mostradas en las Figuras 1, 3 y 4, el gas que se forma como burbujas dispersas se arrastra con el medio de transferencia de calor para que pueda reaccionar directamente con los subproductos formados para su regeneración si el tiempo de retención es suficiente.

La figura 5 muestra una forma de realización de la invención en la que un intercambiador de calor de alta temperatura y un intercambiador de calor de baja temperatura están dispuestos en un aparato.

En la forma de realización mostrada en la figura 5, el intercambiador de calor de alta temperatura 5 y el intercambiador de calor de baja temperatura 3 forman cada uno una sección del dispositivo 1. Aquí, el medio que se va a evaporar y sobrecalentar, por ejemplo, agua, se alimenta al intercambiador de calor de baja temperatura 3, que se utiliza como evaporador, a través de una entrada 7. En el intercambiador de calor de baja temperatura 3, el medio a evaporar fluye a través de un primer haz de tubos en forma de U 67. En el extremo de los tubos del haz de tubos en forma de U 67 opuesto a la entrada 7, el medio evaporado se toma de la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura 3 y se alimenta mediante un conducto de vapor saturado 69 a la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura 5. En la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura 5 pasa un segundo haz de tubos en forma de U 71, en el que se sobrecalienta el medio suministrado como vapor saturado.

Para la evaporación y el recalentamiento se utiliza un medio de transferencia de calor que, en la forma de realización mostrada aquí, se conduce en contracorriente con respecto al medio que se va a evaporar y recalentar. Con este fin se proporciona una placa deflectora 73 en la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura 5 y en la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura 3. La placa deflectora 73 está colocada de tal manera que los tubos del haz de tubos en forma de U 67, 71 son guiados alrededor de la placa deflectora 73. De este modo, el medio de transferencia de calor también fluye alrededor de la placa deflectora 73 a lo largo de las tuberías de los haces de tuberías en forma de U 67, 71.

Después de fluir a través de la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura 5, el medio de transferencia de calor se dirige hacia el recipiente de retención 19, pasa a través de este último y llega desde el recipiente de retención 19 a la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura 3, fluye a través de la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura 3 a lo largo de la tubería del primer haz de tubos en forma de U 67 alojada en el mismo alrededor de la placa deflectora 73, y a continuación se retira del intercambiador de calor de baja temperatura a través del desagüe del medio de transferencia de calor 23.

Puede añadirse un catalizador de regeneración al recipiente de retención 19 para regenerar el fluido de transferencia de calor. Por ejemplo, este se dosifica en el medio de transferencia de calor a la entrada del recipiente de retención 19 a través de un punto de adición 75 para el catalizador de regeneración.

Alternativamente, obviamente también es posible dosificar el catalizador de regeneración en el recipiente de retención 19 en cualquier punto deseado. Preferiblemente, sin embargo, el catalizador de regeneración se dosifica en la zona de la entrada al recipiente de retención 19 o en el desagüe del medio de transferencia de calor 17 del intercambiador de calor de alta temperatura 5, que desemboca en el recipiente de retención 19.

Si se utiliza agua como catalizador de regeneración, es preferible separarla del medio de transferencia de calor en la dirección del flujo tras el recipiente de retención 19, independientemente del diseño del intercambiador de calor de alta temperatura y del intercambiador de calor de baja temperatura. Para este fin es posible, por ejemplo, reducir la presión para que el agua disuelta en el medio de transferencia de calor pase a la fase gaseosa. T ras una separación de fases, el agua puede condensarse a partir de la fase gaseosa. El agua condensada se dosifica preferentemente de nuevo en el recipiente de retención 19 como catalizador de regeneración.

Lista de signos de referencia

I Dispositivo

3 Intercambiador de calor de baja temperatura

5 Intercambiador de calor de alta temperatura

7 Entrada al intercambiador de calor de baja temperatura

9 Desagüe del intercambiador de calor de baja temperatura

I I Entrada al intercambiador de calor de alta temperatura

13 Desagüe del intercambiador de calor de alta temperatura

15 Entrada del medio de transferencia de calor al intercambiador de alta temperatura

17 Desagüe del medio de transferencia de calor del intercambiador de calor de alta temperatura

19 Recipiente de retención

21 Entrada de medio de transferencia de calor en el intercambiador de calor de baja temperatura

23 Desagüe del medio de transferencia de calor desde el intercambiador de baja temperatura

25 Celda de almacenamiento

27 Primera tubería

29 Segunda tubería

31 Intersticio de celda

33 Abertura inferior

35 Abertura inferior

37 Abertura superior

39 Zona superior

41 Primera pared

43 Segunda pared

45 Estante

47 Rebosadero

49 Espacio de gas

51 Tapa

53 Tubería

55 Salida de gas

57 Entrada al recipiente de retención

59 Desagüe del recipiente de permanencia

61 Estante

63 Desagüe

65 Serpentín

67 Primer haz de tubos en U

69 Conducto de vapor saturado

71 Segundo haz de tubos en U

73 Placa deflectora

75 Punto de adición para el catalizador de regeneración

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para calentar un medio en dos intercambiadores de calor conectados en serie mediante transferencia de calor de un medio de transferencia de calor al medio que se va a calentar, que comprende un intercambiador de calor de baja temperatura (3) y un intercambiador de calor de alta temperatura (5), así como una sal fundida como medio de transferencia de calor, y los intercambiadores de calor (3, 5) están conectados entre sí mediante un conducto de conexión de tal manera que el medio de transferencia de calor fluye a través del intercambiador de calor de alta temperatura (5) y del intercambiador de calor de baja temperatura (3) sucesivamente, y al menos un recipiente de retención (19) está dispuesto en el conducto de conexión, caracterizado porque el recipiente de retención (19) está configurado para proporcionar tiempo suficiente para regenerar el medio de transferencia de calor.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el intercambiador de calor de alta temperatura (5) y el intercambiador de calor de baja temperatura (3) forman cada uno una sección de un intercambiador de calor y el conducto de conexión se bifurca desde la zona del intercambiador de calor de baja temperatura a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor y desemboca en la zona del intercambiador de calor de alta temperatura a través de la cual fluye el medio de transferencia de calor.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la zona por la que fluye el medio de transferencia de calor entre el intercambiador de calor de baja temperatura (3) y el intercambiador de calor de alta temperatura (5) tiene una barrera de flujo y el conducto de conexión conecta entre sí la zona del intercambiador de calor de baja temperatura (3) y del intercambiador de calor de alta temperatura (5), por la que fluye el medio de transferencia de calor, de modo que el medio de transferencia de calor fluye desde la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura (5) a través del conducto de conexión hacia la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura (3) o desde la sección que forma el intercambiador de calor de baja temperatura (3) a través del conducto de conexión hacia la sección que forma el intercambiador de calor de alta temperatura (5).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente de retención (19) comprende al menos dos celdas de almacenamiento (25) y las celdas de almacenamiento individuales (25) están conectadas entre sí en la dirección desde el intercambiador de calor de baja temperatura (3) hasta el intercambiador de calor de alta temperatura (5) respectivamente a través de una conexión desde la zona inferior de una primera celda de almacenamiento (25) hasta la zona superior de una segunda celda de almacenamiento adyacente (25), y la conexión entre dos celdas de almacenamiento (25) comprende preferentemente un intersticio de celda (31), y la conexión desde el intersticio de celda (31) a la zona superior de la segunda celda de almacenamiento (25) está diseñada con un rebosadero (47) y desde el intersticio de celda (31) a la zona inferior de la primera celda de almacenamiento (25) está diseñada mediante una pared de separación (41) con una abertura (33), de manera que, cuando el flujo pasa a través de las celdas de almacenamiento (25) desde el intercambiador de calor de alta temperatura (5) al intercambiador de calor de baja temperatura (3), el líquido fluye respectivamente a través de la abertura (33) en la zona inferior de la pared de separación (41) hacia el intersticio de la celda y a través del rebosadero (47) fuera del intersticio de la celda (31) hacia la segunda celda de almacenamiento (25) o, cuando el flujo se produce en sentido contrario, a través del rebosadero (47) hacia el intersticio de la celda (31) y a través de la abertura (33) en la zona inferior de la pared de separación (41) fuera del intersticio de la celda (31) hacia la primera celda de almacenamiento (25).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque al menos una celda de almacenamiento (25) está cerrada con una tapa (51) de manera que se forma un espacio de gas (49) entre el líquido en la celda de almacenamiento (25) y la tapa (51), y preferentemente una tubería (53) se bifurca desde al menos un espacio de gas (49) y se sumerge en el líquido de una celda de almacenamiento (25) situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura (3) o en el líquido en la conexión de dos celdas de almacenamiento (25) adyacentes, y al menos una de las celdas de almacenamiento (25) adyacentes tiene una temperatura inferior a la temperatura de la celda de almacenamiento (25) desde cuyo espacio de gas (49) se bifurca la tubería (53) y, en particular, además, una tubería se bifurca desde al menos un espacio de gas (49) de una celda de almacenamiento (25) y se sumerge en el líquido de una celda de almacenamiento (25) situada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura (5).

6. Dispositivo según las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque todas las celdas de almacenamiento (25) están cerradas con una tapa (51) y desde todas las celdas de almacenamiento (25) excepto la situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura (3), en la tapa (51) se bifurca una tubería (53) que está situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura (3) y se sumerge en el líquido de una celda de almacenamiento (25) adyacente o desemboca en la conexión de la celda de almacenamiento (25) hacia la celda de almacenamiento adyacente (25) que está situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura (3), y una salida de gas (55) se bifurca desde la tapa (51) de la celda de almacenamiento (25) que está situada más cerca del intercambiador de calor de baja temperatura (3).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque todas las celdas de almacenamiento (25) están cerradas con una tapa (51) y de todas las celdas de almacenamiento (25) excepto de la posicionada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura (5) se bifurca una tubería desde la tapa (51) que se sumerge en el líquido de la celda de almacenamiento adyacente (25) posicionada más cerca del intercambiador de calor de alta temperatura (5).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque en al menos un extremo de la tubería (53) sumergida en el líquido se forma un distribuidor de gas, mediante el cual el gas que fluye por la tubería (53) se distribuye en el líquido en forma de pequeñas burbujas.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque las tuberías (53) que salen de la tapa (51) están sumergidas al menos en el tercio inferior del líquido cuando la celda de almacenamiento (25) está llena hasta el rebosadero (47).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque en la tubería (53) se aloja un compresor con el que se transporta el gas al líquido de la celda de almacenamiento adyacente (25) o al intersticio de celda (31).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque en la conexión entre dos celdas de almacenamiento (25) adyacentes está dispuesto un dispositivo para transportar el líquido.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el intercambiador de calor de baja temperatura (3) es un evaporador y el intercambiador de calor de alta temperatura (5) es un recalentador.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que un punto de adición para un catalizador de regeneración (75) está situado antes del recipiente de retención (19), y comprende preferentemente una unidad de control o de regulación mediante la cual se controla y/o regula la adición del catalizador de regeneración.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el catalizador de regeneración es agua.

15. Utilización del dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 14 como evaporador y recalentador en una central solar.