[發明專利]用于傳遞氣體中所含熱量的方法以及用于該目的熱交換器

在審

• 申請號: 201880045568.1
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN111033165A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: G.安布羅塞蒂;P.古德
• 申請（專利權）人: 信赫利恩有限公司;埃尼股份公司
• 主分類號: F28F13/18
• 分類號: F28F13/18;F28D7/16;F24C9/00;F24S80/20;F23C3/00;F23D14/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒松青;劉茜

本發明涉及用于交換包含在流體中的熱量的方法。使用間接加熱并發射紅外輻射的氣體作為流體，所述流體經由入口被引導至熱交換器并通過熱交換器中的吸收器室，并且在吸收器室中提供至少一個表面，所述至少一個表面吸收氣體的紅外輻射以便利用氣體的熱量。氣體的質量流和溫度被附加地調節并且對于熱交換具有吸收作用的至少一個表面被設計成使得在操作期間由于吸收而流過所述表面的熱量與流過所述表面的總熱量的比率ψ≥0.6。因此，可以實現更簡單且更便宜的熱交換器。

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的方法、一種根據權利要求10的前序部分的熱交換器以及一種根據權利要求16的前序部分的用于操作爐的方法。

背景技術

太陽能發電站，例如諸如塔式太陽能發電站，以工業規模運行，諸如加利福尼亞的Ivanpah太陽能發電站，其具有392 MW的額定輸出，其通過將集中的太陽輻射引導至布置在塔中的熱交換器的管而直接產生在170bar下溫度范圍大于750°K的蒸汽，在該熱交換器中以這種方式產生蒸汽。由鹽構成的蓄熱器允許蒸汽在良好的太陽輻射階段之外被使用。

為了更高的效率，塔式太陽能發電站越來越多地被提供，其經由容積式接收器將空氣加熱到超過1000°K直至大約1500°K，并且現今在試驗基礎上加熱到直至大約2000°K及以上。然后，加熱的空氣用于經由熱交換器產生蒸汽或工藝熱。還可以預見的是，例如，這種塔式太陽能發電站也將被設計用于Ivanpah太陽能發電站類型的功率范圍。

另一方面，已知的是，利用具有碟形接收器（其也可以被分組為集群）的小的本地獨立裝置，在千瓦時范圍內的功率下可以實現高于1000°K、甚至超過2500°K的溫度。這種熱源的使用也是令人感興趣的。

根據現有物質的性質，在太陽能系統的接收器中累積的輻射熱在高于1000°K的溫度下以加熱空氣的形式從接收器中被移除。繼而，以這種方式輸送的熱量的使用需要使用下游的熱交換器。熱交換器所必需的到待加熱介質中的良好熱傳遞需要相當大的結構努力，主要與加熱介質中相當大的流動阻力相關。

發明內容

因此，本發明的目的是形成一種用于傳遞氣體中所含熱量的改進方法和一種改進的熱交換器。

該任務通過根據權利要求1的特征部分的特征的方法、通過具有權利要求11的特征部分的特征的熱交換器和具有權利要求14的特征部分的特征的操作方法來實現。

通過使用被引導到熱交換器的吸收器室中的發射紅外輻射的氣體，其熱量可以以輻射方式（即，經由其紅外輻射）以足夠的功率傳遞到熱交換器的吸收表面上。這消除了用于通過對流進行優化熱傳遞的方法步驟和裝置，基于對流表面與放出熱量的氣體體積的最大可能比率，所述方法步驟和裝置生產起來冗長且昂貴，并且產生相當大的流動阻力。

由于通過紅外輻射放出熱量的氣體被引導到熱交換器的吸收器室中，因此可以主要以吸收的方式發生期望的熱傳遞，這允許熱交換器相應地以簡單的方式被設計。通過提供具有用于在紅外范圍內輻射的間接加熱氣體的入口的爐，這可以用間接加熱氣體而不是經由輻射放出熱量的燃燒產物（氣體和特別是煙灰，其也在可見頻率范圍內輻射，從而使火焰可見）來操作，這允許以低努力水平改裝的爐以無污染物的方式操作，并且允許省去污染物消除設備的操作，并且允許繼續使用具有小修改的現有基礎設施。

關于吸收表面，如果由于吸收而產生的熱流與流過它的總熱量的比率ψ≥0.6，則上文所示出的優點特別明顯。

紅外輻射氣體特別是可以由根據尚未公布的專利申請CH00627/17的接收器加熱，與已知的容積式接收器相比，該接收器吸收性地加熱氣體。可以經由黑體輻射通過輻射被加熱的這種氣體繼而自身在紅外范圍內輻射，并且除了常規加熱的紅外輻射氣體之外，這種氣體然后可以理想地用于根據本發明來使用。

優選的實施例具有從屬權利要求的特征。

附圖說明