[發明專利]吸收管以及用于使吸氣材料可逆加載和卸載的方法

有效

• 申請號: 201080048817.6
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102639944A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 托馬斯·庫克爾科恩
• 申請（專利權）人: 肖特太陽能控股公司
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/14;F24J2/46;F24J2/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊靖;車文

技術領域

本發明涉及特別是用于太陽能熱電廠中的太陽能集熱器的吸收管，包括：用于貫穿導引和加熱載熱介質的金屬管、用于構造能抽真空的環形室的環繞金屬管的套管、用于密封環形室的分布在套管與金屬管之間的壁裝置和用于結合處于環形室內的自由氫的吸氣材料。本發明此外涉及用于使吸氣材料可逆加載和卸載自由氫的方法。本發明此外涉及用于從吸收管的環形室排出自由氫的設備以及相應的方法。

背景技術

太陽能集熱器例如可以裝備也稱為集熱器鏡的拋物面鏡并在所謂的拋物面槽-電廠中使用。在公知的拋物面槽-電廠中，作為載熱介質使用了熱油，利用由拋物面鏡反射和聚焦到吸收管上的太陽射線可以將熱油加熱到約400℃。吸收管在此一般由具有吸收射束的層的金屬管和環繞金屬管的典型地由玻璃制成的套管組成。被加熱的載熱介質通過金屬管來貫穿導引并例如輸送給用于產生水蒸汽的設備，利用水蒸汽在熱力過程中將熱能轉換成電能。金屬管和套管平行分布并彼此同心。金屬管與套管之間形成環形室，該環形室軸向地通過通常由金屬制成的壁裝置密封。單個的吸收管最長4米并焊接成具有總長度達200米的太陽能場環線。這種類型的吸收管例如由DE?10231467B4公開。

作為載熱介質所使用的熱油隨著不斷老化釋放出溶解在熱油中的自由氫。變得自由的氫的數量一方面依賴于所使用的熱油和由操作者對熱油的保養，但另一方面也依賴于與熱油產生接觸的水的數量。變得自由的氫因為滲透穿過金屬管貫穿地進入經抽真空的環形室內，其中，通過金屬管的滲透率隨著金屬管的升高的工作溫度同樣增加。結果環形室內的壓力也上升，這從0.0001mbar和0.001mbar之間的某個壓力起造成通過環形室的導熱的提高，這種提高又導致吸收管或者說太陽能集熱器的熱損耗的增加和較低的效率。

為了避免環形室內的壓力上升進而延長吸收管的使用壽命，進入環形室內的氫可以通過所謂的吸氣材料結合。但吸氣材料的吸收能力有限。在達到能力界限后，環形室內的壓力持續上升，直至它與由熱油釋放的在自由狀態中的氫達到平衡。平衡壓力根據以往的研究為幾個毫巴。通過氫在環形室內的提高的導熱對太陽能集熱器的效率產生上述的不利后果。環形室內設有吸氣材料的吸收管例如由WO?2004/063640A1有所公開。

由DE?102005057276B3公開了一種吸收管，其中在吸氣材料的能力耗盡的情況下惰性氣體被導入環形室。惰性氣體具有很低的熱導率，從而通過環形間隙的導熱盡管存在自由氫仍可以被降低。

在前述的兩種設備的情況下，進入環形室內的自由氫僅這種程度地被結合，即，直至吸氣材料的吸收能力耗盡。依據DE?102005057276B3可以導入環形室內的惰性氣體的數量同樣有限，從而兩種措施只能在某種界限中提高吸收管的使用壽命。

EP?0286281示出一種包括膜片的吸收管，通過膜片自由氫可以從環形室向外運輸，以便將在環形室內的自由氫的濃度保持在低程度上。

發明內容

本發明的任務因此在于，提供一種吸收管，該吸收管與由現有技術中所公開的吸收管相比具有提高的使用壽命。

該任務通過開頭所述類型的吸收管來解決，該吸收管具有用于改變吸氣材料和壁裝置的溫度的溫度改變設備。

溫度改變設備在此理解為能夠造成吸氣材料和/或壁裝置的溫度改變、也就是不僅能提高而且能降低的每種設備。

吸氣材料對自由氫的吸收能力依賴于溫度。在常用的吸氣材料中，吸收能力隨著下降的溫度而上升。依據本發明，因此通過冷卻吸氣材料可以提高在吸收管工作時的吸收能力。在選擇適當的材料的情況下，另一方面自由氫通過壁裝置的滲透率隨著壁裝置的升高的溫度而大幅度提高，而壁裝置在通常工作時主導的溫度中則氣密地封閉環形室。

如果吸氣材料的吸收能力耗盡并且該吸收能力依據目的不能再通過冷卻得到提高，那么依據本發明將吸氣材料和壁裝置的溫度借助溫度改變設備提高。吸氣材料基于其現在下降的吸收能力而釋放自由氫到環形室內，自由氫現在可以貫穿穿過壁裝置地并從環形室出來地擴散。這種擴散過程通過如下方式得到支持，即，在環形室內的壓力隨著自由氫的上升的濃度而上升。

一旦由吸氣材料釋放的氫從環形室排完，將溫度又降到原始值，即降到工作溫度，從而通過壁裝置的滲透率重新下降并且吸氣材料對氫的吸收能力上升。現在又可以將新的由載熱介質釋放的并且進入環形室內的自由氫由吸氣材料結合，直至吸收能力耗盡。然后重新執行上述的溫度改變。這種過程可以任意地經常地被重復，從而可以明顯提高吸收管的使用壽命，這樣可以使太陽能熱電廠的運行明顯更加高效。