用于傳熱的裝置的制作方法

本發明涉及一種用于傳熱的裝置，其包括低溫熱交換器和高溫熱交換器，各熱交換器借助于連接管路相互連接，使得傳熱介質相繼流經高溫熱交換器和低溫熱交換器。

背景技術：

為使熱交換器能在它用于使介質過熱時有效并高效地運行，通常將至少兩個熱交換器串聯連接，使該介質在一個熱交換器中達到沸點以使得產生飽和蒸汽，并且第一熱交換器中產生的飽和蒸汽在第二熱交換器中過熱。該類型的熱交換器回路例如用于其中通過過熱蒸汽驅動渦輪以用于發電的發電設備中。

為了例如在太陽能熱力發電設備例如拋物面槽式太陽能發電設備或菲涅爾太陽能發電設備中產生電能，首先借助于照射太陽能在合適的接收器中加熱傳熱介質。為使太陽能熱力發電設備高效運行，使用傳熱介質，例如，可加熱至400℃以上的溫度的熔融鹽。加熱后的熔融鹽然后用于將水預熱、蒸發和過熱。采用熔融鹽可以使太陽能發電設備即使是在沒有太陽照射的情況下——例如在夜間——也能運行。為此目的，將加熱后的熔融鹽儲存在容器中，即使當可獲得的太陽照射太小時，也能通過使水蒸發并過熱來從容器獲取熔融鹽。可以使用源自儲存系統的具有比從其取出用于將水蒸發和過熱的鹽熔體的區域低的溫度的區域的熱鹽熔體來將水預熱。可通過可設置在一個或多個設備中的一個或多個中間加熱級來支持水的蒸發和水蒸氣的過熱。當在合適的熱交換器中放熱以將水蒸發和過熱之后，熔融鹽被導入第二容器中。

只要可再次獲得足夠高的太陽照射，就經接收器將熔融鹽從第二容器導出，熔融鹽在所述接收器中被重新加熱。用于熔融鹽的合適的鹽例如是堿金屬的硝酸鹽或亞硝酸鹽，例如硝酸鉀、亞硝酸鉀、硝酸鈉或亞硝酸鈉或它們的混合物。合適的鹽例如是所謂的太陽鹽，即一種混合比為60：40的硝酸鈉與硝酸鉀的混合物。

由于在蒸發器中要蒸發的液體的體積因相變而增大，并且此外過熱器通常鑒于氣體的傳熱系數低而與蒸發器不同地構造，所以蒸發和過熱在兩個不同的熱交換器中發生。這種情況下，熱交換器也可設置在具有高溫區段和低溫區段的單個設備中。

由于鹽在接收器中被加熱到的高溫，可能形成分解產物。分解反應原則上在許多傳熱介質的情況下是可逆的。然而，在低溫下的再生由于兩種效應而明顯減少。一方面，高揮發性成分例如氣體在傳熱介質中的可溶性有限。如果它們的可溶性極限過度，則分解產物的脫氣意味著反應組分不再聚集以用于逆反應，這是因為它們處于不同相態并且相極限的克服例如受擴散阻力妨礙。此問題可通過使熱交換器在足夠高的壓力下運行來解決。另一方面，部分分解的熔融鹽的冷卻引起再生反應的反應速度下降。通常，反應速度以指數方式取決于溫度。在溫度迅速下降的情況下，例如由于其功能而在熱交換器中常見的，迅速達到再生速度變得如此之低以致于不再可能再生的溫度。在多個工作循環中，分解產物可能蓄積到傳熱介質的特性已以使得其不適于傳熱的程度改變為止。一種有害的變化例如在于形成過高的腐蝕性。

例如，如果采用硝酸鹽和亞硝酸鹽作為傳熱介質，則高溫引起分解成氧化物和氮氧化物。該分解反應是可逆的，在低溫下并且當滯留時間足夠長時，例如在存在一氧化氮的情況下再次從硝酸鹽和氧化物形成亞硝酸鹽。為了再生，例如，一部分鹽從該過程獲取并且在合適的設備中再次再生。這需要另外在設備方面進行開支，并且還需要保持為了再生而獲取的熔融鹽部分有存貨并且按需將它給送到鹽傳送管路中。而且，必須為了再生設置必要的裝置。特別是當在運行期間形成的氣體分離并且沖出時，必須再次提供這些氣體以用于再生。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于傳熱的裝置，其包括低溫熱交換器和高溫熱交換器，這使得可以再生傳熱介質。

該目的借助于一種用于傳熱的裝置實現，所述裝置包括低溫熱交換器和高溫熱交換器，各熱交換器借助于連接管路相互連接，使得傳熱介質相繼流經高溫熱交換器和低溫熱交換器，在連接管路中設置有至少一個滯留時間儲存容器。

通過在高溫熱交換器與低溫熱交換器之間設置滯留時間儲存容器，傳熱介質首先向要加熱的流體傳熱，結果傳熱介質的溫度降低。滯留時間儲存容器為要再生的傳熱介質提供了處于較低溫度下的充足時間。因此，例如，已在高溫下發生并且在低溫下可逆的傳熱介質的分解可在滯留時間儲存容器中再次抵消/撤銷。這種情況下滯留時間儲存容器的選定溫度優選地如此之低，以致于一方面再生反應被熱力學地輔助。另一方面，溫度優選保持足夠高，使得大比例的部分地熱分解的傳熱介質能以動力學控制的方式再生。結果，傳熱介質可使用更長時間以及被大量循環使用，并且不必以比較短的時間間隔從該過程獲取傳熱介質的一部分或全部傳熱介質并傳送它以用于外部再生或甚至處置。

為了允許再生，尤其有利的是，由于分解而形成的副產物未從該過程被除去，而是可在滯留時間儲存容器中獲得以用于傳熱介質的再生。或者，也可以可選地傳送再生所需的物質。然而，優選將可逆分解期間生成的副成分用于滯留時間儲存容器中的再生。

為了再生足夠大比例的傳熱介質，選擇的再生時間必須足夠長。通過選擇足夠大的反應體積，在保證運行的電流強度的情況下，獲得足夠長的再生時間。例如，對于在450℃下的硝酸鹽與亞硝酸鹽的混合物，滯留時間儲存容器可具有如此之大的尺寸，以使得可獲得半小時的再生時間。

可通過升高一氧化氮的局部壓力來支持再生。

為了避免高成本的滯留時間儲存容器并且使得可采用較小的、成本更劃算的儲存容器，可添加再生催化劑以便使反應加速。有效的再生催化劑是水。將再生催化劑在壓力下注入滯留時間儲存容器上游的傳熱介質中。可通過降低壓力和脫氣來將氣態催化劑從滯留時間儲存容器下游的傳熱介質分離出來。為了添加再生催化劑，在一個實施例中，根據本發明的裝置因此具有用于再生催化劑的添加點，所述添加點位于滯留時間儲存容器的上游。

在硝酸鹽和亞硝酸鹽的情況下，過量的水可促進進一步的分解。為了避免水引起的分解，作為再生催化劑添加的水必須被定量給送。可通過分析裝置監視和調節再生催化劑的定量給送。例如，可采用MS、FTIR和NDIR測量系統作為控制回路中的過程分析傳感器。例如在傳熱介質流的氣體空間中，這些可確定壓力下降之后的水或氮氧化物。控制回路中的替代測量方法是氧酸度(/oxoacidity potential)的電化學確定。為了定量給送再生催化劑，該裝置因此優選包括借以控制和/或調整再生催化劑的添加的控制單元或調整單元。這種情況下，控制單元或調整單元設置成使得上述監視和控制步驟能以自動化的方式執行。

高溫熱交換器和低溫熱交換器可以是結構上獨立的單元。然而，可替代地，也可以的是，高溫熱交換器和低溫熱交換器分別形成一個熱交換器的區段，并且連接管路從低溫熱交換器的供傳熱介質流過的區域分支并且傳入高溫熱交換器的供傳熱介質流過的區域中。

在一個優選實施例中，低溫熱交換器與高溫熱交換器之間供傳熱介質流過的區域具有流動屏障，并且連接管路將低溫熱交換器的供傳熱介質流過的區域和高溫熱交換器的供傳熱介質流過的區域相互連接，以使得傳熱介質從形成高溫熱交換器的區段經由連接管路流出到形成低溫熱交換器的區段中或從形成低溫熱交換器的區段經由連接管路流出到形成高溫熱交換器的區段中。

合適的流動屏障例如是借以封閉供傳熱介質流過的管路的分隔層板或分隔板。可替代地，也可以設置用于形成低溫熱交換器的區段的第一通流區域和用于形成高溫熱交換器的區段的在結構上與第一通流區域分離的第二通流區域。為此目的，例如，在管束式熱交換器或板式熱交換器的情況下，可以設置相互鄰接并且供傳熱介質流過的兩個單獨的外殼。

傳熱介質和要加熱的流體采用順流或逆流方式流經低溫熱交換器和高溫熱交換器。采用交叉流方式或交叉流與逆流或交叉流與順流的組合方式的通流也是可以的。這種情況下，高溫熱交換器和低溫熱交換器中的流動路線也可以是不同的，例如在高溫熱交換器中采用順流方式并且在低溫熱交換器中采用逆流方式，反之亦然。然而，優選地，流分別均采用逆流方式或均采用順流方式通過低溫熱交換器和高溫熱交換器。尤其優選傳熱介質和要加熱的流體采用逆流方式流經高溫熱交換器和低溫熱交換器。

此外，傳熱介質可首先流經低溫熱交換器并且然后流經高溫熱交換器，或首先流經高溫熱交換器并且然后流經低溫熱交換器。優選地，傳熱介質首先流經高溫熱交換器并且然后流經低溫熱交換器。該組合尤其在流采用逆流方式經過高溫熱交換器和低溫熱交換器兩者并且傳熱介質首先流經高溫熱交換器并且此后流經低溫熱交換器的這種情況下是優選的。

獨立于流動方向和傳熱介質流經熱交換器的次序，根據本發明，滯留時間儲存容器始終設置在低溫熱交換器與高溫熱交換器之間的連接管路中。

為了允許所用的全部傳熱介質的再生，必須避免這種狀況，即由于相互混合，傳熱介質的一部分在導入滯留時間儲存容器內之后立即被再次獲取的情況。

為此目的，例如可以采用供傳熱介質流過的蛇形管形式構成滯留時間儲存容器。這種情況下，通過蛇形管的供傳熱介質流過的管路的長度和直徑來設定滯留時間。在直徑相同的情況下，管路越長，或在管路長度相同的情況下，直徑越大，則當體積流量一定時在管路中的滯留時間越長。

可替代地，也可以使用包括層板的儲存容器作為滯留時間儲存容器，每個層板都具有流出部，并且流出部設置成使得它們分別交替地設置在相對兩端。傳熱介質由此分別經流出部流出到位于下方的層板上，經由層板流出到后者的流出部并經該流出部流到位于下方的層板上。這引起在滯留時間儲存容器中的蜿蜒流動并進而引起全部傳熱介質的充分滯留時間。這種情況下，可借助于層板的數量和儲存容器的幾何形狀來設定滯留時間的長度。

在一個優選實施例中，滯留時間儲存容器包括兩個儲存單元，各個儲存單元經由從第一儲存單元的下部區域到相鄰的第二儲存單元的上部區域的連接部分別在從低溫熱交換器到高溫熱交換器的方向上相互連接。作為這種構型的結果，傳熱介質無可否認地在每個單獨的儲存單元中充分混合，但由于傳熱介質必須經過多個儲存單元，所以在此滯留時間也保持足夠長。此外，由于儲存單元從上方充填并從下方清空，或相反地從下方充填并從上方清空，可在儲存單元中設定借以在很大程度上避免其充分混合的分層流動。

在本發明的一個實施例中，兩個儲存單元之間的連接部包括單元間間隙，從單元間間隙到第二儲存單元的上部區域的連接部形成有溢流口并且從單元間間隙到第一儲存單元的下部區域的連接部由帶孔口的隔板形成，使得在儲存單元的從高溫熱交換器到低溫熱交換器的通流的情況下，液體分別經隔板的下部區域中的孔口流入單元間間隙中并經由溢流口從單元間間隙流出到第二儲存單元中，或在沿反方向流動的情況下經由溢流口流入單元間間隙中并經隔板的下部區域中的孔口從單元間間隙流出到第一儲存單元中。

可替代地，也可以分別借助于一個或多個平行延伸的管路實現兩個儲存單元之間的連接。

此外，優選地，至少一個儲存單元借助于罩蓋封閉，使得在儲存單元中的液體與罩蓋之間形成有氣體空間。尤其優選地，全部儲存單元都借助于罩蓋封閉，以便特別是在氣態副產物由于傳熱介質的分解而形成時避免氣態副產物排出到周圍環境中的狀況。

如果僅一個儲存單元借助于罩蓋封閉，則可利用該儲存單元以便例如傳送可借以再生傳熱介質的氣體。這種情況下，另外有利的是傳熱介質在儲存單元中充分混合，使得比例盡可能大的傳熱介質與氣體接觸。為此目的，優選的是氣體經由合適的添加裝置注入傳熱介質中。

為使傳熱介質在它分解而形成氣態副產物時可很好地再生，有利的是管路從至少一個氣體空間分支并且浸入位置較接近低溫熱交換器的儲存單元的液體中或浸入兩個相鄰的儲存單元的連接部中的液體中，相鄰的儲存單元中的至少一個具有比管路從其氣體空間分支的儲存單元的溫度低的溫度。此實施例尤其在傳熱介質的再生在降低的溫度下改善時是有利的。如果采用其中再生在升高的溫度下改善的傳熱介質，則管路不應當浸入位于較接近低溫熱交換器的相鄰的儲存單元中，而是浸入位置較接近高溫熱交換器的儲存單元中。如果在運行期間傳熱介質首先流經低溫熱交換器并且此后流經高溫熱交換器，則優選地管路恰好沿反方向延伸，也就是說，在低溫下再生較好的情況下延伸到位置較接近高溫熱交換器的儲存單元中，而在高溫下再生較好的情況下延伸到位置較接近低溫熱交換器的儲存單元中。

借助于從氣體空間分支的管路，氣體可從氣體空間流出到具有不同溫度的另一儲存單元中并且可在其中在更適合再生的溫度下與傳熱介質反應。

這種情況下，在相鄰的儲存單元中，形成了由于不理想的絕熱或在滯留時間由于儲存單元中的熱交換效應而更長的情況下引起的溫差。此外，可由于在吸熱再生的情況下的能量吸收或在放熱再生的情況下的放熱而出現的溫差。

除其中僅一個管路從儲存單元的至少一個氣體空間分支的構型以外，也可以的是兩個管路從氣體空間分支。如果第一管路傳入位置較接近低溫熱交換器的儲存單元中，則第二管路浸入位置較接近高溫熱交換器的儲存單元的液體中。相應地，如果第一管路傳入位置較接近高溫熱交換器的儲存單元中，則第二管路浸入位置較接近低溫熱交換器的儲存單元中。

除合適的滯留時間和氣體以適于再生的溫度導入儲存單元中以外，浸入另一儲存單元的液體中的管路特別是具有可補償氣體空間中的壓力差的優點。

此外，為了實現氣體可沿僅一個方向以定向方式從氣體空間流出，還可以設置從可借以打開或封閉管路的相應氣體空間閥分支的一個或多個管路。

為了允許整個裝置中的氣體補償，尤其優選的是全部儲存單元都借助于罩蓋封閉并且管路在罩蓋處從除位置最接近低溫熱交換器的儲存單元以外的全部儲存單元分支，并且傳入位置較接近低溫熱交換器的相鄰的儲存單元中或該儲存單元與位置較接近低溫熱交換器的相鄰的儲存單元的連接部中，并且氣體出口從位置最接近低溫熱交換器的儲存單元的罩蓋分支。

如果可替代地或附加地還設置了浸入位置較接近高溫熱交換器的儲存單元的液體中的管路，則另外尤其優選的是，全部儲存單元都借助于罩蓋封閉并且管路從除位置最接近高溫熱交換器的儲存單元以外的全部儲存單元從罩蓋分支出來，并且浸入位置較接近高溫熱交換器的相鄰的儲存單元的液體中。

除管路分別浸入相鄰的儲存單元中以外，任何其它構型當然也是可以的。因此，例如，管路可以不傳入直接相鄰的儲存單元中，而是例如分別跳過至少一個儲存單元。這種情況下，管路然后可從其中不再存在對應的位置較接近低溫熱交換器或較接近高溫熱交換器的儲存單元的儲存單元的氣體空間例如分別傳出到位置最接近低溫熱交換器的儲存單元中或位置最接近高溫熱交換器的儲存單元中。可替代地，也可以設置多個氣體出口并從其中不再存在任何對應的位置較接近低溫熱交換器或較接近高溫熱交換器的儲存單元并且管路可傳入其中的儲存單元獲取氣體。

為了實現液體中的特別良好的氣體分布，尤其在氣體包含由于傳熱介質的分解而生成并且可通過傳熱介質的可逆反應而重新用于再生的副成分時，優選的是在管路的浸入液體中的至少一端形成有氣體分配器，借助于氣體分配器將流經管路的氣體以小氣泡的形式分配到液體中。尤其優選的是在管路的浸入液體中的全部端部形成有氣體分配器，借助于氣體分配器將流經管路的氣體以小氣泡形式分配到液體中。對應的氣體分配器可例如采用具有許多小孔口的封閉板的形式構成。為了保持壓力損失盡可能低，這種情況下有利的是在管路的端部設置借助于該板封閉的直徑加寬部。或者，也可使用任何其它氣體分配器，例如環形分配器或其中設置了可供氣體逸出的小孔口的管路。此外，可借助于常規配件或儲存單元中的填充物實現大的氣/液界面。

為了使氣體在液體中的接觸時間盡可能長，另外優選的是從罩蓋分支的管路在儲存單元被充填至溢流口時至少浸入液體的下部三分之一。氣體因此長距離經液體向上流動，直至它到達儲存單元的氣體空間。由于作為浸入的結果，必須克服液體中的液壓壓力以使得氣體可從管路流出到液體中，所以另外優選在管路中收納壓縮機，借助于該壓縮機將氣體輸送到相鄰的儲存單元的液體中或單元間間隙中。這種情況下，該壓縮機設計成使得可克服管路端部處的液體的液壓壓力以使得氣體相應地流經管路。使用壓縮機的又一個優點在于來自儲存單元的氣體空間的氣體可以有定向出口。與不帶壓縮機的實施例相反，即使當氣體空間中的壓力仍低于管路傳入液體中的部位的壓力，氣體也可被獲取并傳送到相鄰的儲存單元。

在本發明的一個實施例中，在兩個相鄰的儲存單元之間的連接部中設置有用于傳送液體的裝置。借助于用于傳送液體的裝置，不論靜液壓力如何都可以將液體傳送到相鄰的儲存單元中。例如，即使當兩個儲存單元被充填至相同高度時或即使當被提取了液體的儲存單元具有比液體被傳送到其中的相鄰的儲存單元低的充填液位，這也允許輸送。由此不論各個儲存單元中的充填液位如何，都確保了裝置的運行。因此，例如，不必全部儲存單元都立置在相同高度并充填至相同高度。用于傳送液體的裝置還使得可以將優選分別具有同樣的充填高度的同樣地構成的儲存單元安置在不同的高低水平處。

通常采用泵作為用于傳送液體的裝置。這種情況下，可使用任何泵，例如潛水泵，其可提供期望的液體吞吐量并且適于傳送所使用的傳熱介質。

如果在兩個相鄰的儲存單元之間形成有供輸送液體通過的單元間間隙，則有利的是將用于傳送液體的裝置定位在第一儲存單元的下部區域中的孔口內。為了使液體能夠既從第一儲存單元輸送到相鄰的第二儲存單元中又沿反方向輸送，可以使用分別具有相反的傳送方向的兩個泵并且然后分別運行借以沿期望方向傳送液體的泵。可替代地，也可以采用一個泵，可借助于該泵使傳送逆轉，使得借助于同一個泵，可按需將液體從第一儲存單元傳送到相鄰的第二儲存單元中或相反地從第二儲存單元傳送到第一儲存單元中。

當兩個儲存單元經由管路連接時，可將用于傳送液體的裝置安放在管路中的任意位置。特別地，當兩個儲存單元經由管路連接時，優選用于傳送液體的裝置是其中可逆轉傳送方向的泵。可替代地，在這種情況下，也可以為管路配置旁通部，第一泵設置在管路中的旁通部區域中并且第二泵設置在旁通部中，使得液體要么經管路要么經旁通部傳送，這取決于傳送方向。此外，除帶旁通部的構型以外，當然也可以將兩個相鄰的儲存單元分別與兩個管路連接，用于傳送液體的裝置用于每個管路中，并且用于傳送液體的裝置在管路中的傳送方向是對向的。

特別地，與用于在兩個儲存單元之間傳送液體的裝置相結合，優選在儲存單元中安裝設置成使得液體在達到最大充填液位時傳送到相鄰的儲存單元中的充填液位控制裝置。由此在最大充填液位被超過時可以以定向方式從儲存單元除去液體。由此可以確保例如液體上方始終存在最小氣體空間。此外，可避免會引起壓力上升的儲存單元的過充填。

除其中液體在達到最大充填液位時被傳送到相鄰的儲存單元中的充填液位控制裝置以外，也可以設置這樣的充填液位控制裝置，即該充填液位控制裝置設置成使得液體在不足最低充填液位時從相鄰的儲存單元傳出到該儲存單元中。這一點特別是對于可靠的運行而言會是必要的，以便例如避免泵可能干運轉的狀況。

如果各個存儲單元要具有不同溫度，例如從位置最接近高溫熱交換器的儲存單元一直到位置最接近低溫熱交換器的儲存單元的溫度降低，則應避免儲存單元之間的溫度補償，并且此外，應補償歸咎于溫度變化的熱膨脹，當然也可以將耐熱和耐壓的絕熱材料導入儲存單元之間。這種情況下特別優選隔熱層收納在未經由單元間間隙相互連接的采用螺旋布置的相鄰的儲存單元之間。

為了充填或排泄，可以在儲存單元之間設置連接部。一方面，這些連接部必須設計得如此之窄，以致于僅少量鹽被傳送通過它們并且僅發生可忽略不計的泄漏。另一方面，連接部必須設計得足夠大，以允許滯留時間儲存容器在操作員可接受的時間內充填和排泄。

只要介質在串聯連接的兩個熱交換器中被加熱并且傳熱介質有利地立即儲存在比第一熱交換器的輸送溫度低并且比第二熱交換器的出口溫度高的溫度下以例如用于再生，就可采用根據本發明的裝置。

特別有利地，根據本發明的裝置可在流體在第一熱交換器中蒸發并且在第二熱交換器中過熱時使用，并且采用可在用于過熱的高溫下分解并且可在低一些的溫度下再次再生的傳熱介質。

在其中流體首先蒸發并且然后過熱的應用中，低溫熱交換器是蒸發器并且高溫熱交換器是過熱器。例如，可使用水作為蒸發并且然后過熱的流體。過熱的水例如用于這樣的發電設備中，即在該發電設備中，過熱的蒸汽驅動渦輪，繼而借助于該渦輪驅動用于發電的發電機。

特別優選地，根據本發明的裝置用于太陽能發電設備中，特別是線性聚光太陽能發電設備例如拋物面槽式太陽能發電設備或菲涅耳太陽能發電設備中，或塔式太陽能發電設備中。

在用于太陽能發電設備中時，所采用的傳熱介質優選是熔融鹽，例如堿金屬的硝酸鹽和/或亞硝酸鹽的混合物，特別是亞硝酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鉀、硝酸鉀或其任何混合物。

由于特別是亞硝酸鹽可在高溫下分解成氧化物和硝酸鹽，其中一氧化氮被分離，該反應是可逆的，所以根據本發明的裝置尤其優選用于在其中所使用的傳熱介質是也包含亞硝酸鹽的熔融鹽的太陽能發電設備中使蒸汽過熱。在滯留時間儲存容器中，鹽可借助于在低溫下發生并且其中再次由硝酸鹽、氧化物和一氧化氮形成亞硝酸鹽的反應而再生。

附圖說明

示例性實施例在附圖中示出并且在以下說明中更詳細地說明。

在附圖中：

圖1示出具有低溫熱交換器、高溫熱交換器和滯留時間儲存容器的裝置的圖示，

圖2示出具有串聯連接的多個儲存單元的滯留時間儲存容器，

圖3示出又一個替代實施例中的滯留時間儲存容器，

圖4示出第四替代實施例中的滯留時間儲存容器，

圖5示出本發明的一個實施例，其中高溫熱交換器和低溫熱交換器設置在一個設備中。

具體實施方式

圖1概略地示出具有低溫熱交換器、高溫熱交換器和滯留時間儲存容器的裝置。

具有低溫熱交換器3和高溫熱交換器5的裝置1可例如用于水的蒸發和過熱。這種情況下，低溫熱交換器3是蒸發器且高溫熱交換器5是過熱器。

低溫熱交換器3和高溫熱交換器5可例如如這里所示分別被設計為管束式熱交換器。然而，可替代地，可對熱交換器采用本領域的技術人員已知的任何其它類型的結構。因此，例如，也可使用板式熱交換器、螺旋式熱交換器或不同類型的熱交換器的任意組合。

此外，低溫熱交換器3和高溫熱交換器5在結構上組合成一個設備也是可行的。

在運行中，要加熱的流體經由流入部7進入低溫熱交換器3中并在低溫熱交換器中被加熱。如果低溫熱交換器3是蒸發器，則流體在其中蒸發，從而產生飽和蒸汽，在適合的情況下甚至已經是稍微過熱的蒸汽。在低溫熱交換器3中加熱的流體在出口9處被獲取并且經由流入部11傳送到高溫熱交換器。在高溫熱交換器5中，流體被進一步加熱，或如果高溫熱交換器5是過熱器，則作為蒸汽輸送的流體在高溫熱交換器5中過熱。加熱的流體或過熱的蒸汽然后在出口13處從高溫熱交換器出來并且可被傳送以進一步使用，例如在裝置1用于發電設備例如太陽能發電設備中時傳送到用于驅動用于發電的發電機的渦輪。

如果低溫熱交換器3和高溫熱交換器5形成一個結構單元，則在形成低溫熱交換器3的部分中被加熱的流體直接進入形成高溫熱交換器5的部分中。

為了加熱流體，使用傳熱介質。在這里所示的實施例中，傳熱介質采用逆流方式被運送到要加熱的流體。傳熱介質經由傳熱介質流入部15傳送到高溫熱交換器5。在高溫熱交換器5中，傳熱介質向要加熱的流體傳熱并且隨后經由傳熱介質流出部17離開高溫熱交換器5。根據本發明，形成傳熱介質流出部17的管路傳入滯留時間儲存容器19中。

在運行通過滯留時間儲存容器19之后，傳熱介質經由傳熱介質流入部21被傳送到低溫熱交換器3。在低溫熱交換器3中，傳熱介質向要加熱的流體傳熱并且隨后經由傳熱介質流出部23離開低溫熱交換器3。

在滯留時間儲存容器19中，如果再生可以在比傳熱介質被加熱到的最高溫度低的溫度下進行，并且此外，如果傳熱介質在最高溫度下可逆地改變，則傳熱介質例如可再生。這些傳熱介質例如是如上面已經提到的亞硝酸鹽，所述亞硝酸鹽在高溫下反應以形成氧化物和硝酸鹽，其中一氧化氮被分離出。在低溫下并且在滯留時間足夠長時，硝酸鹽和氧化物將再次與一氧化氮反應而形成亞硝酸鹽。

在圖1所示的實施例中，滯留時間儲存容器19具有多個儲存單元25。傳熱介質在運行通過高溫熱交換器5之后經由第一管路27導入滯留時間儲存容器19的第一儲存單元中。這種情況下，第一管路27傳入下部區域中，使得傳熱介質在底部導入第一儲存單元中并且已經容納于儲存單元中的傳熱介質向上移位。儲存單元25在頂部被封閉，并且第二管路29從罩蓋分支并且在第二儲存單元25的下部區域中終止。移位的傳熱介質因此被壓入第二管路29中并經第二管路壓入第二儲存單元25中。這可利用任何數量的儲存單元重復，儲存單元的數量取決于它們的尺寸和傳熱介質在滯留時間儲存容器19中的期望滯留時間。

管路然后從最后一個儲存單元25分支并形成通向低溫熱交換器3的流入部21。

作為對這里示出的流動方向的替代，也可以的是傳熱介質分別在低溫熱交換器3和高溫熱交換器5中采用順流方式被運送到要加熱的流體。這種情況下，同樣，傳熱介質可首先流經高溫熱交換器5并且此后流經低溫熱交換器3。此外，也可以的是，獨立于低溫熱交換器3和高溫熱交換器5的通流，傳熱介質首先流經低溫熱交換器3并且此后流經高溫熱交換器5。

圖2示出由多個儲存單元構成的滯留時間儲存容器。

在圖2所示的實施例中，滯留時間儲存容器19包括多個儲存單元25。在任何情況下，兩個相鄰的儲存單元25均具有構造成使得一個儲存單元25的下部區域與相鄰的儲存單元25的上部區域連接的連接部。該連接部在此以單元間間隙31的形式構成。為使可以實現經由單元間間隙31的液體輸送，單元間間隙31經由下部孔口33與一個儲存單元25的下部區域35連接并且經由上部孔口37與相鄰的儲存單元25的上部區域39連接。單元間間隙31和孔口33、37可例如以使得單元間間隙31借助于第一壁41關于一個儲存單元25界定并且借助于第二壁43關于相鄰的第二儲存單元25界定的方式實現。這種情況下，第一壁41在儲存單元25的底部45和單元間間隙31上方結束，使得下部孔口33形成在底部45與第一壁41之間。可替代地，當然也可以在第一壁41中形成足夠大的孔口。相比之下，第二壁43在單元間間隙31與相鄰的儲存單元25之間立置在底部上，第二壁43在儲存單元25的最大充填高度下方終止在溢流口47中，使得液體經由溢流口從一個儲存單元25流出到單元間間隙31中。作為對溢流口47的替代，也可以在第二壁43中的相應位置形成可供液體流經的孔口。

氣體空間49位于各儲存單元25中的液體上方。氣體空間49借助于罩蓋51封閉。管路53從氣體空間49分支。這種情況下，管路53確定路徑成使得其傳入相鄰的儲存單元25的液體中。為使最后一個儲存單元25中不建立過壓，該最后一個儲存單元設置有可供取出氣體的氣體出口55。從氣體出口55取出的氣體可排出到周圍環境或優選地例如經由單獨的氣體流入部再次傳送到儲存單元25。

液體經由流入部57導入滯留時間儲存容器中并經由流出部59排出。這種情況下，要么流入部57位于儲存單元25的下部區域中并且流出部位于上部區域中或單元間間隙31的端部處，要么流入部位于上部區域中并且流出部位于下部區域中。

圖3示出又一實施例中的滯留時間儲存容器。

在圖3所示的實施例中，滯留時間儲存容器具有多個層板61。層板61構造成使得液體經由流入部57流到最上方層板上。這種情況下，流入部位于層板的一側。在層板的背離流入部的一側，形成有同時用作用于位于下方的層板61的流入部的流出部63。液體經流出部63流到位于下方的層板61上并且經由層板61流到再次設置在相反側的又一流出部63。這重復到已達到滯留時間儲存容器的流出部59為止。通過流入部和流出部63分別設置在相對兩端，液體以曲折方式流經滯留時間儲存容器19。

滯留時間儲存容器的第四實施例在圖4中示出。

與圖1至3所示的實施例相反，圖4所示的滯留時間儲存容器19采用蛇形管65的形式設計。傳熱介質經由流入部57流入蛇形管65中，流經蛇形管，結果實現了期望的滯留時間，并且然后經流出部59離開蛇形管65。

在圖1、3和4所示的實施例中，所形成的氣體呈分散的氣泡形式連同傳熱介質一起被帶走，使得對于再生而言，如果存在充足的滯留時間，則傳熱介質可直接與出于再生目的而形成的副產物直接反應。

圖5示出本發明的一個實施例，其中高溫熱交換器和低溫熱交換器設置在一個設備中。

在圖5所示的實施例中，高溫熱交換器5和低溫熱交換器3分別形成在裝置1的一個區段中。這種情況下，要蒸發和過熱的介質例如水經由流入部7傳送到被用作蒸發器的低溫熱交換器3。在低溫熱交換器3中，要蒸發的介質流經U形形式的第一管束67。在U形管束67的管的與流入部7相反的一端，蒸發的介質從形成低溫熱交換器3的區段被獲取并且借助于飽和蒸汽管路69傳送到形成高溫熱交換器5的區段。U形形式的第二管束71在形成高溫熱交換器5的區段中延伸，作為飽和蒸汽傳送的介質在所述區段中過熱。

為了蒸發和過熱，在這里圖示的實施例中，使用采用逆流方式被運送到要蒸發和過熱的介質的傳熱介質。為此目的，在形成高溫熱交換器5的區段和形成低溫熱交換器3的區段中分別設置有轉向板73。這種情況下，轉向板73定位成使得U形形式的管束67、71的管路繞轉向板73被引導。因此，傳熱介質也沿U形管束67、71的管路繞轉向板73流動。

在流經形成高溫熱交換器5的區段之后，傳熱介質被傳導到滯留時間儲存容器19中，行進通過該滯留時間儲存容器并離開滯留時間儲存容器19進入形成低溫熱交換器3的區段，沿第一U形管束67的收納于流經形成低溫熱交換器3的區段中的管路并繞轉向板73流經形成該低溫熱交換器3的區段，并且此后從低溫熱交換器經由傳熱介質流出部23被獲取。

為了再生熱交換介質，可向滯留時間儲存容器19添加再生催化劑。該再生催化劑例如在流入部被定量供給到滯留時間儲存容器19中，經由用于再生催化劑的添加點75進入傳熱介質中。

可替代地，當然也可以在任何期望部位將再生催化劑定量供給到滯留時間儲存容器19中。然而，優選地，再生催化劑的定量供給發生在從高溫熱交換器5流入滯留時間儲存容器19或傳熱介質流出部17中的區域中，所述傳熱介質流出部與滯留時間儲存容器19相通。

如果所使用的再生催化劑是水，則水優選地不論高溫熱交換器和低溫熱交換器的設計如何都與滯留時間儲存容器19的流動方向下游的傳熱介質分離。為此目的，例如可以降低壓力，使得溶解于傳熱介質中的水變成氣相。在相分離之后，水然后可從氣相凝結。凝結的水優選地作為再生催化劑再次被定量供給到滯留時間儲存容器19中。

附圖標記列表

1 裝置

3 低溫熱交換器

5 高溫熱交換器

7 低溫熱交換器的流入部

9 低溫熱交換器的流出部

11 高溫熱交換器的流入部

13 高溫熱交換器的流出部

15 高溫熱交換器的傳熱介質流入部

17 高溫熱交換器的傳熱介質流出部

19 滯留時間儲存容器

21 低溫熱交換器的傳熱介質流入部

23 低溫熱交換器的傳熱介質流出部

25 儲存單元

27 第一管路

29 第二管路

31 單元間間隙

33 下部孔口

35 下部區域

37 上部孔口

39 上部區域

41 第一壁

43 第二壁

45 底部

47 溢流口

49 氣體空間

51 罩蓋

53 管路

55 氣體出口

57 滯留時間儲存容器的流入部

59 滯留時間儲存容器的流出部

61 層板

63 流出部

65 蛇形管

67 第一U形管束

69 飽和蒸汽管路

71 第二U形管束

73 轉向板

75 用于再生催化劑的添加點