[发明专利]用于流体的储存容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于容纳温度至少为200℃的热流体的储存容器，该储存容器具有外壳、内壳和位于外壳和内壳之间的隔热层。本发明进一步涉及在太阳能热发电厂中用于能源储存的储存容器的应用和用于改造常规储存容器的应用。

背景技术

用于容纳热流体(例如液态半导体或液态盐)的常规储存容器通常具有圆柱形容器壁。该容器壁被加温直到它达到储存在储存容器中的热流体的温度。低合金碳素钢在最高400℃温度的条件下可以用于容器壁。然而在更高的温度时，则必须采用奥氏体铬-镍钢。通常，容器壁在外侧上被隔热件包围。在流体超出例如特定的氯化物含量的情况下，由于腐蚀性作用，根据现有技术只能采用昂贵的镍基材料，例如，1.4876、1.4958和1.4959(合金800H/HT)。在考虑上述材料的情况中，容器壁所需厚度和待储存流体的温度水平对这种储存容器的制造成本具有显著影响。对经济方面仍旧合适的最大储存容量设有限制，这是因为不论储存容器容量的增加还是温度提高都需要更大的容器壁厚度以实现所需强度。超出特定的壁厚，就需要在技术上付出更大的代价来用于实现焊缝退火，从而导致制造成本进一步提高。

带有内部隔热件的圆柱形储存容器的系统也是为人所知的。储存容器在这种情况下设有薄壁内壳，该薄壁内壳由耐热、去负载隔热件机械支撑。在已知方案中，该隔热件设计成使得容器壁温度不超过400℃。因此，在这样的方案中，需要附加外部隔热件。圆柱形内壳的、例如当注入热流体时发生的热膨胀可以由该薄壁内壳的弹性焊缝实现。为了补偿产生的径向和轴向热膨胀，在这种情况下，根据现有技术，在薄壁内壳中加入制造非常复杂的焊缝交叉点。

从已知的圆柱形储存容器的热膨胀角度看，必须对底板向容器壁的过渡区也给予特别关注。为了保证系统限定的运动，通常需要利用大量固定点将内壳连接到外壳上。因为这些要求和给定条件，迄今为止已知的用于热流体储存、例如用于熔盐储存的带有内部隔热件的系统都非常昂贵。

此外，在太阳能热发电厂所属的技术领域中，多种类型的储存容器和储存系统为人所知。例如，为了在低负荷时段储存能量并在高负荷时段将能量再次释放使用两种储存容器，一种用于较热的流体，另一种用于较冷的流体。所有的太阳能热发电厂都具有如下共同的事实：即利用镜结构将太阳能聚焦，并将太阳能引导到吸收该能量的接收装置中，例如介质在所述接收装置内被加热。已证实多种流体适于用作该介质。目前认为尤为适合的是熔盐，换句话说是液态盐。然后该被加热介质注入到例如蒸汽发生器中，并且产生的蒸汽能够在汽轮机中膨胀用于发电。

已知的是对于通过太阳能热发电厂高效发电而言，主要挑战之一在于一天当中电力需求的波动，因为电力需求仅仅部分与白天时段相关。总体来说，三种需求类型之间存在差异：低负荷，即消费者低电力需求；正常负荷，即消费者平均电力需求，还有高负荷或峰值负荷。例如，许多国家中的高负荷时段发生在傍晚和/或在一年当中的可预见的时期、日落后的一段时间。因此为了太阳能热发电厂技术和经济上的成功，重要的是能够储存从太阳当中吸取的能量并能够在稍后的时间段内将该能量再次释放出来。

发明内容

那么根据本发明的目的在于制造出相比现有技术改善的用于热流体的储存容器，尤其还在制造和维护成本方面得到了改善。

既定的目的通过如下方式实现：内壳设计成以顶点竖立的直圆锥(即倒置直圆锥)的形式。在这种情况下，特别有利于可以将内壳做薄，这是因为，由于锥形的特性，由注入的热流体带来的热负荷不会导致给储存容器强度带来损害的显著的径向热膨胀。相反地，研究发现，由于直圆锥的形状，当加热期间作用的膨胀力的合力大体上平行于直圆锥的表面区域延伸。从图形角度看，可以这么说，内壳的热负荷因而平行于锥面或在直圆锥的母线的方向上“向上”膨胀，即圆锥的高度在某种程度上增长，但并非在特定高度的圆锥的直径上增长。相反地，在特定高度的直径上保持恒定，特定高度指的是位于初始高度之下的高度。由于根据本发明的特殊形状，内壳的热膨胀具有大体上形状保持效应。

流体的温度优选为高于200℃，特别优选地在400℃到650℃范围内，尤其是在590℃到610℃范围内，更加优选地在600℃左右。

内壳可以例如具有盐封或耐盐膜片或低合金碳素钢或奥氏体铬-镍钢或镍基材料或其他合适的材料。