用于储存液体的设备

摘要

本发明涉及一种用于储存液体的设备，其包括至少两个串联连接的储存单元(3)，其中热液体能经由第一中央管路(35)供给到第一储存单元(3)或从第一储存单元(3)除去并且冷液体能经由第二中央管路(33)供给到串联连接的储存单元(3)中的最后一个储存单元或从最后一个储存单元除去，并且其中串联连接的储存单元(3)中的液体的温度在任何情况下均从第一储存单元(3)到最后一个储存单元(3)降低，并且各个储存单元(3)分别经由从较热的储存单元(3)的下部区域(11)到较冷的储存单元(3)的上部区域(15)的连接部(5；7)相互连接，并且其中至少一个储存单元(3)由罩盖(27)封闭且因此在储存单元(3)中的液体与罩盖(27)之间形成气体空间(25)，其中气体管路(29)从至少一个气体空间(25)分支并进入较冷的储存单元(3)的液体中或两个相邻的储存单元(3)的连接部(5；7)中的液体中，相邻的储存单元(3)中的至少一个具有比气体管路(29)从其气体空间(25)分支的储存单元(3)的温度低的温度。

权利要求

1.一种用于储存液体的设备，所述设备包括至少两个串联连接的储存单元(3)，其中热液体能经由第一中央管路(35)供给到第一储存单元(3)或从第一储存单元(3)被除去并且冷液体能经由第二中央管路(33)供给到所述串联连接的储存单元中的最后一个储存单元或从所述最后一个储存单元被除去，并且其中所述串联连接的储存单元(3)中的液体的温度在任何情况下均从所述第一储存单元(3)到所述最后一个储存单元(3)降低，并且各个所述储存单元(3)分别经由从较热的储存单元(3)的下部区域(11)到较冷的储存单元(3)的上部区域(15)的连接部(5)相互连接，并且其中至少一个储存单元(3)由罩盖封闭且因此在所述储存单元(3)中的液体与所述罩盖之间形成气体空间(25)，其中气体管路(29)从至少一个气体空间(25)分支并进入较冷的储存单元(3)的液体中或进入两个相邻的储存单元(3)的所述连接部(5)中的液体中，相邻的储存单元(3)中的至少一个具有比所述气体管路(29)从其气体空间(25)分支的储存单元(3)的温度低的温度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，两个储存单元(3)之间的连接部(5)包括单元间间隙(7)，所述单元间间隙(7)通过溢流口(23)与较冷的储存单元(3)分离并通过在下部区域(11)中带有开口(9)的分隔件(17)与较热的储存单元(3)分离，并且因此，在从热的第一储存单元(3)至冷的最后一个储存单元(3)地流经储存单元(3)期间，液体在任何情况下均经所述分隔件(17)的下部区域(11)中的所述开口(9)流入所述单元间间隙(7)中并从所述单元间间隙(7)经由所述溢流口(23)流出到较冷的储存单元(3)中，或在沿反方向流动的情况下，经由所述溢流口(23)流入所述单元间间隙(7)中并经所述分隔件(17)的下部区域(11)中的所述开口(9)从所述单元间间隙(7)流出到较热的储存单元(3)中。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，气体管路(39)从储存单元(3)的至少一个气体空间(25)分支并且进入较热的储存单元(3)的液体中。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，全部所述储存单元(3)都由罩盖封闭，并且从除最热的储存单元以外的全部所述储存单元(3)，气体管路(39)从所述罩盖分支并且进入相邻的较热的储存单元(3)的液体中。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，全部所述储存单元(3)都由罩盖封闭，并且气体管路(29)在所述罩盖处从除最冷的储存单元以外的全部所述储存单元(3)分支，所述气体管路通向相邻的较冷的储存单元(3)中或通向所述储存单元(3)与相邻的较冷的储存单元(3)的连接部(5)中，并且气体出口(31)从最冷的储存单元(3)的罩盖分支。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，气体管路(39)从储存单元(3)的至少一个气体空间(25)分支并且进入较热的储存单元(3)的液体中，全部所述储存单元(3)都由罩盖封闭，并且从除最热的储存单元以外的全部所述储存单元(3)，气体管路(39)从所述罩盖分支并且进入相邻的较热的储存单元(3)的液体中。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，在所述气体管路(29；39)的已进入了液体的至少一端处形成有供流经所述气体管路(29；39)的气体进入液体中的气体分配器。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，两个储存单元(3)之间的连接部(5)包括单元间间隙(7)，所述单元间间隙(7)通过溢流口(23)与较冷的储存单元(3)分离并通过在下部区域(11)中带有开口(9)的分隔件(17)与较热的储存单元(3)分离，当所述储存单元(3)被充填至所述溢流口(23)时，从所述罩盖分支的所述气体管路(29；39)至少进入液体的下部三分之一。

9.根据权利要求6所述的设备，其中，两个储存单元(3)之间的连接部(5)包括单元间间隙(7)，所述单元间间隙(7)通过溢流口(23)与较冷的储存单元(3)分离并通过在下部区域(11)中带有开口(9)的分隔件(17)与较热的储存单元(3)分离，在所述气体管路(29；39)中容纳有供气体输送到相邻的储存单元(3)的液体中或输送到单元间间隙(7)中的压缩机(38)。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，在两个相邻的储存单元(3)之间的连接部(5)中设置有用于传送液体的设备。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，在所述储存单元(3)中安装有液位控制器，所述液位控制器是以这样的方式设计的，即当达到最高液位时，液体被传送到相邻的储存单元(3)中。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，每个储存单元(3)都配备有热交换器(41)，相邻的储存单元(3)的所述热交换器(41)分别相互连接并且传热介质先后流经全部所述热交换器(41)。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述储存单元(3)围绕中心点螺旋地布置。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一储存单元(3)布置在螺旋地布置的储存单元(3)的中央并且最后一个储存单元(3)布置在外侧边缘。

15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，承压壁(45)被构造在螺旋地布置的储存单元(3)的最外部的储存单元周围。

16.根据权利要求13所述的设备，其中，绝热装置(53)容纳在未经由单元间间隙(7)相互连接的采用螺旋布置的相邻的储存单元(3)之间。

17.根据权利要求1所述的设备，其中，每个储存单元(3)都具有热补偿轮廓部(47)。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述热补偿轮廓部(47)具有突出到所述储存单元(3)中的至少一个缺口。

说明书

用于储存液体的设备

技术领域

[0001] 本发明基于一种用于储存液体的设备，其包括至少两个串联连接的储存单元，其中热液体能经由第一中央管路供给到第一储存单元或从其被除去，并且冷液体能经由第二中央管路供给到串联连接的储存单元中的最后一个储存单元或从其被除去，并且其中串联连接的储存单元中的液体的温度在任何情况下均从第一储存单元到最后一个储存单元降低，并且各个储存单元分别经由从较热的储存单元的下部区域到较冷的储存单元的上部区域的连接部相互连接，并且其中至少一个储存单元由罩盖封闭且因此在储存单元中的液体与罩盖之间形成有气体空间。

背景技术

[0002] 用于储存液体的设备——热液体可在一个位置从该设备被除去或供给到该设备并且冷液体可在另一个位置从该设备被除去或供给到设备——例如用于太阳能发电站中。相应设备的使用使得太阳能发电站甚至在无太阳光的时段例如在夜间也可以不间断运行。
为了实现不间断运行，大型太阳能发电站需要非常大的蓄热器。例如，已知在当前普遍运行的具有50MW的电功率的抛物面槽式太阳能发电站中，利用了容纳高达28000t盐作为蓄热介质的蓄盐器。盐储存在两个双重地布置的罐中。在太阳光的作用下，在太阳能电池中被加热的传热介质从冷罐被驱动到热罐中。在卸载运行期间，蓄热介质从热罐被除去并且在发电站中冷却，从而产生电能。冷却后的蓄热介质返回冷罐。

[0003] 为了能以更大的功率或在更长的时间段不间断地运行太阳能发电站，需要与当前已知的蓄热设备相比明显更大的蓄热器。在这一点上，首先存在使用大量较小蓄热器的可能性，但这需要大量空间或需要使用大型蓄热器。

[0004] 为了避免容器中产生导致不允许的很大的力作用在容器的外壳上的负压，容器中的未占据容积被充填气体。在可氧化的蓄热介质的情况下，另外需要避免氧化。为此，例如，使用氮气作为用于占据未被蓄热介质充填的容积的气体。在不会氧化的蓄热介质的情况下，空气也可用于此目的。

[0005] 在温度波动的情况下，蓄热介质和填充气体占用的容积由于蓄热介质和填充气体的热膨胀而改变。气态罐内含物的体积变化这里优先于液态罐内含物的体积变化。通过除去气体，例如通过将气体输出到大气中，可以控制体积变化。然而，气体可能包含空气中的异物并且可能必须进行清洗。或者，气体可被供给到气体蓄积器并且可再次从其中除去。又一可能性部分地在于使储存容器在升高的压力下运行。通过容器的设计来控制高压需要高费用。为此，打算消除容器的外壳的额外的压力负荷。为此目的，大型容器优选在环境压力下运行。

[0006] 为了避免设置两个单独的罐，已知使用分层式蓄积器，也称为温跃层蓄积器。在分层式蓄积器中，在蓄热介质中存在竖向温度梯度。由于热的蓄热介质通常具有比冷的蓄热介质低的密度，所以在分层式蓄积器的上部区域中存在热的蓄热介质并且在下部区域中存在冷的蓄热介质。借助于该密封作用，容器中的温度分层稳定。容器的上部区域热且下部区域冷。在装载蓄热介质期间，热的蓄热介质在上部区域中被供给到分层蓄积器并且冷的蓄热介质从下部区域被除去。这里容器中的蓄热介质的总量保持基本上恒定。相应地，在卸载期间，热的蓄热介质从上部区域被除去并且冷的蓄热介质在下部区域中供给。

[0007] 分层式蓄积器的又一个优点在于气体空间中的温度保持基本上恒定，因为蓄热介质的表面上的温度大体对应于热的蓄热介质的温度。

[0008] 分层式蓄积器的使用在蓄热介质具有低温传导率的情况下特别适合，因为分层式蓄积器内的蓄热介质的热交换由此减少，并且因此温度分层甚至在比较长的时间段得以维持。

[0009] 然而，特别是在大量液体并且冷、热液体之间的温差大的情况下，分层式蓄积器具有需要非常大的总高度的缺点。然而，总高度受储存的液体、例如传热介质的静液压力约束。为了弥补该缺点，从WO-A 2011/138270得知将被设计为分层式蓄积器的多个储存单元串联连接。这种情况下，热液体从热的第一储存单元被除去或供给到第一储存单元并且冷液体从冷的最后一个储存单元被除去或供给到该储存单元。为了保持各个储存单元中的液位基本上恒定，分别与直接相邻的、串联连接的储存单元进行液体交换，在该液体交换中较热的储存单元的下部区域中的较冷液体分别在上部区域中供给到较冷的储存单元，或相反地来自较冷的储存单元的上部区域的液体分别在下部区域中供给到较热的储存单元。

[0010] 气体可蓄积在各储存单元的气相中，必须除去所述气体。气体可例如通过蓄热介质的分解来产生，或者可以是释放在蓄热介质中的惰性气体。这里，蓄热介质优选地在具有高温的储存单元中分解。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于提供一种用于储存液体的设备，其包括至少两个串联连接的储存单元，其中可减少要除去的气流且其另外容许蓄热介质的再生。

[0012] 该目的通过一种用于储存液体的设备来实现，所述设备包括至少两个串联连接的储存单元，其中热液体能经由第一中央管路供给到第一储存单元或从第一储存单元被除去并且冷液体能经由第二中央管路供给到串联连接的储存单元中的最后一个储存单元或从该最后一个储存单元被除去，并且其中串联连接的储存单元中的液体的温度在任何情况下从所述第一储存单元到所述最后一个储存单元降低，并且各个储存单元分别经由从较热的储存单元的下部区域到较冷的储存单元的上部区域的连接部相互连接，并且其中至少一个储存单元由罩盖封闭且因此在储存单元中的液体与罩盖之间形成气体空间，其中气体管路从至少一个气体空间分支并进入较冷的储存单元的液体中或进入两个相邻的储存单元的连接部中的液体中，相邻的储存单元中的至少一个具有比气体管路从其气体空间分支的储存单元的温度低的温度。

[0013] 首先，只要达到比气体管路的进入点处的压力大的压力，蓄积在储存单元的气体空间中的气体就经从气体空间分支的气体管路传导到较冷的储存单元的液体中或传导到两个相邻的储存单元的连接部中的液体中，所述两个相邻的储存单元中的至少一个具有比气体管路从其气体空间分支的储存单元的温度低的温度，并且因此这里防止了正压的产生。气体管路进入液体中具有从气体管路逸出的气体最初与液体密集接触的又一优点。特别是如果气体由液体的分解产物产生，则因此存在再生的可能性。在气体与其接触的较冷液体中，气体的成分可冷凝并且可与液体的成分化学地反应。特别是如果液体包含液体分解产物，则由此可容许液体的再生，特别是在再生在比分解低的温度下进行的情况下。气体管路进入液体中并且所引起的较热气体与较冷液体的密集接触的又一个优点在于，气体与液体的接触时间与增加到储存单元的气体空间中相比也显著增加，并且因此甚至为缓慢地进行的反应、特别是为再生液体提供了充足的时间。

[0014] 其中气体管路进入两个相邻的储存单元的连接部中的液体的实施例具有储存单元中的温度分层在这里不受在液体中上升的气体干扰的优点。

[0015] 可使用可经其输送气体的任何期望的装置作为气体管路。合适的气体管路包括例如管道、气体输送管或气密软管。

[0016] 由于特别是在太阳能发电站中冷液体在太阳照射时从设备被除去并且被传导通过太阳能电池，液体在其中吸热，并且然后作为热液体返回设备，并且在太阳未照射的时间段，热液体被除去，热用于产生蒸汽并且随后以此方式冷却的液体作为冷液体再次返回设备，包含热加载的传热介质的一部分——该部分可能已化学地改变——的液体一般位于全部储存单元中。

[0017] 根据本发明的设备特别适合作为用于太阳能发电站——例如其中使用熔融盐作为蓄热介质的线性聚光太阳能发电站，例如抛物面槽式太阳能发电站或菲涅尔发电站或塔式发电站——的蓄热器。所述熔融盐然后作为液体位于设备的储存单元中。

[0018] 通常用作太阳能发电站中的传热介质的盐例如包含碱金属硝酸盐和/或碱金属亚硝酸盐。然而，亚硝酸盐特别是具有在高温——一般在400℃以上的温度——下反应而形成硝酸盐的特性，其中形成了一氧化氮和碱金属氧化物或碱土金属氧化物。该反应是可逆的，其中在较低温度下，得到的硝酸盐和氧化物在存在一氧化氮的情况下再次形成亚硝酸盐。再生亚硝酸盐所需的反应和时间通过将气体给送到具有大气液界面的液体中而在大的反应容积中实现。

[0019] 在本发明的一个实施例中，两个储存单元之间的连接部包括单元间间隙，该单元间间隙通过溢流口与较冷的储存单元分开并通过在下部区域中具有开口的分隔件与较热的储存单元分开，并且因此，在从热的第一储存单元至冷的最后一个储存单元地流经储存单元期间，液体在任何情况下均经分隔件的下部区域中的开口流入单元间间隙中并经由溢流口从单元间间隙流出到较冷的储存单元中，或在沿反方向流动的情况下，经由溢流口流入单元间间隙中并经分隔件的下部区域中的开口从单元间间隙流出到较热的储存单元中。

[0020] 作为对具有单元间间隙的设计的替代，例如也可以将各个储存单元各与一管道连接。这里管道分别从较热的储存单元的下部区域延伸到较冷的储存单元的上部区域。

[0021] 通过储存单元经由单元间间隙或经由管道的相应连接，较冷的储存单元的较热液体分别流入较热的储存单元的较冷区域中，并且因此较冷的储存单元中的热液体的温度大致相当于较热的储存单元中的冷液体的温度。较冷的储存单元的热液体与热的储存单元的冷液体之间的温差在这里分别仅归因于储存单元中例如由于不理想的隔热手段或在长时间储存的情况下基于热交换作用而可能发生的热损失。

[0022] 优选以使得分别在两个储存单元之间形成单元间间隙的方式设计该设备，因为这容许紧凑的结构。此外，单元间间隙使得可以免去储存单元上布置了单元间间隙以与相邻的储存单元连接的那些面上的隔热手段。

[0023] 除从较热的储存单元的气体空间通向较冷的储存单元中的液体中的气体管路以外，还可以假设气体管路从储存单元的至少一个气体空间分支并进入较热的储存单元的液体中。特别是当运行或停运太阳能发电站时或者在从有太阳辐照的白天模式到没有太阳辐照的夜晚模式的运行切换的情况下，从较冷的储存单元的气体空间通向较热的储存单元的液体中的附加气体管路使得可以补偿气体空间中的压力差。在较热的储存单元中的压力较低的情况下，气体然后可从较冷的储存单元进入较热的储存单元中。另一方面，在较冷的储存单元的气体空间中的压力比较热的储存单元中低的情况下，借助于从较热的储存单元的气体空间通向较冷的储存单元的液体中的气体管路，可以带来压力均衡。

[0024] 为了使得气体能仅沿一个方向以特定方式流动，例如可以为一个或多个气体管路设置可用以打开或关闭气体管路的阀。

[0025] 为了实现整个设备的气体均衡，优选全部储存单元都由罩盖封闭，并且气体管路在罩盖处从除最冷的储存单元以外的全部储存单元分支，所述气体管路通向相邻的较冷储存单元中或通向该储存单元与相邻的较冷储存单元的连接部中，并且气体出口从最冷的储存单元的罩盖分支。

[0026] 另外，如果气体管路还设置成从较冷的储存单元的气体空间通向较热的储存单元的液体中，则另外特别优选地，全部储存单元都由罩盖封闭，并且从除最热的储存单元以外的全部储存单元，气体管路从罩盖分支并进入相邻的较热储存单元的液体中。

[0027] 除气体管路进入各自相邻的储存单元中以外，任何其它构型当然是可以的。例如，气体管路可以不通向直接相邻的储存单元中，而是例如至少一个储存单元分别被跳过。这种情况下，例如，气体管路然后可从储存单元——对于这些储存单元而言不再存在任何对应的较冷或较热储存单元——的气体空间分别通向最冷或最热的储存单元中。或者，也可以设置多个气体出口并从储存单元除去气体，对于所述储存单元而言不存在气体管路可通向其中的相应较冷或较热的储存单元。

[0028] 为了获得气体在液体中的特别好的分布，特别是无论何时气体都可包含液体的降解产物，这些降解产物可借助于液体中的可逆反应而再次用于再生，优选在气体管路的已进入液体中的至少一端处形成有用以将流经气体管路的气体以小气泡的形式分配到液体中的气体分配器。特别优选的是，在气体管路的已进入液体中的全部端部处形成有供流经气体管路的气体呈小气泡的形式分配到液体中的气体分配器。相应的气体分配器可例如采用具有多个小开口的封闭板的形式设计。为了保持压力损失尽可能小，在这一点上有利的是为气体管路的端部设置通过该板封闭的加宽直径部分。或者，也可使用任何其它气体分配器，例如环形分配器或其中设置了可供气体逸出的小开口的气体管路。此外，通过例如常规内部构件，例如结构化的或无序的填料，可以在储存单元中实现大的气体/液体界面。

[0029] 为了使气体在液体中的接触时间尽可能多，还优选从罩盖分支的气体管路在储存单元被充填至溢流口时至少进入液体的下部三分之一。通过这种方式，气体必须向上流经长的液体区段，直至气体到达储存单元的气体空间。由于该进入必须克服液体的液压压力以使得气体可从气体管路流入液体中，还优选将压缩机容纳在气体管路中，利用该压缩机将气体输送到相邻的储存单元的液体中或输送到单元间间隙中。这里，压缩机能以使得可克服气体管路的端部处的液体的液压压力以使得气体相应地流经气体管路的方式被构造。压缩机的使用的又一个优点在于来自储存单元的气体空间的气体可以有定向出口。以与不带压缩机的实施例中不同的方式，如果气体空间中的压力仍低于气体管路通向液体中的部位的压力，则气体然后也可被除去并供给到相邻的储存单元。

[0030] 在本发明的一个实施例中，在两个相邻的储存单元之间的连接部中设置有用于传送液体的设备。用于传送液体的设备使得不论静液压力如何都可以将液体传送到相邻的储存单元中。例如，即使两个储存单元被充填至相同高度或即使被除去了液体的储存单元具有比液体被输送到其中的相邻的储存单元低的液位，这也容许输送。通过这种方式，不论各个储存单元中的液位如何，都确保了设备的运行。这特别是在将蓄热器用作太阳能发电站中的蓄热器以使得不论各个储存单元的充填状态如何太阳能发电站都可运行的情况下是必要的。另外，可通过用于传送液体的设备补偿地面坡度。不再绝对需要所有储存单元都立置在相同高度并充填至相等高度。用于传送液体的设备还容许将优选地各自都具有同样的充填高度的同样地设计的储存单元安装在不同的高低水平上。

[0031] 通常使用泵作为用于传送液体的设备。在这一点上，当使用根据本发明的设备作为太阳能发电站中的蓄热器时，可使用可提供期望的液体吞吐量并且可用于传送所使用的液体例如熔融盐的任何泵。

[0032] 如果在两个相邻的储存单元之间形成有供输送液体通过的单元间间隙，则有利的是将用于传送液体的设备设置在较热的储存单元的下部区域中的开口内。为了能确保液体既从较热的储存单元输送到较冷的储存单元中又从较冷的储存单元传送到较热的储存单元中，可以使用分别具有相反的传送方向的两个泵并且然后分别操作用以沿期望方向传送液体的泵。或者，也可以使用可使传送反向的泵，并且因此可根据需求利用同一个泵将液体从较冷的储存单元传送到较热的储存单元中或从较热的储存单元传送到较冷的储存单元中。

[0033] 在经由管道连接两个储存单元的情况下，可将用于传送液体的设备放置在管道中的任何期望位置。特别地，当两个储存单元经由管道连接时，优选使用可使传送方向反向的泵作为用于传送液体的设备。或者，这种情况下也可以设计具有旁通部的管道，其中一个泵设置在管道中的旁通部区域中并且第二个泵设置在旁通部中，并且因此液体要么经管道要么经旁通部传送，这取决于传送方向。当然，除带旁通部的设计外，此外也可以将两个相邻的储存单元分别与两个管道连接，其中用以发生从较冷的储存单元到较热的储存单元中的输送的用于传送液体的设备设置在一个管道中并且在第二管道中在另一方向上相应地发生从较热的储存单元到较冷的储存单元中的输送。

[0034] 特别地，与用于在两个储存单元之间输送液体的设备相结合，优选在储存单元中安装液位控制器，液位控制器以这样的方式设计，即使得当达到最大液位时，液体被传送到相邻的储存单元中。通过这种方式，在超过最大液位的情况下可以以定向方式从储存单元除去液体。通过这种方式，可以确保例如液体上方始终存在最低限度的气体空间。此外，可避免可引起压力上升的、储存单元的过度充填。

[0035] 除其中液体在达到最大液位时被传送到相邻的储存单元中的液位控制器外，也可以设置以这样的方式设计的液位控制器，即使得如果下降到最低液位之下，则液体从相邻的储存单元被传送到该储存单元中的液位控制器。这一点特别是对于可靠的运行而言会是必要的，以便例如避免泵的干运转。

[0036] 特别是如果使用根据本发明的设备用作太阳能发电站中的蓄热器并且储存在设备中的液体是熔融盐，则必须确保即使在长时间运行故障——其中例如温度下降到盐的熔点以下并且因此盐开始固化——之后也可以重新开始运行。为此目的，例如可以为各储存单元配备热交换器，相邻的储存单元的热交换器分别相互连接并且传热介质流经全部串联的热交换器。这种情况下，有利的是，沿从最热的储存单元到最冷的储存单元的方向输送传热介质通过热交换器。然而，当然，传热介质也可以沿反方向流经热交换器。此外，也可以使用储存单元中的液体作为附加热载体，其中，这种情况下，也可以将仅一个储存单元配备热交换器。则热交换器例如可用作蒸汽发生器。然而，优选的是全部储存单元都配备热交换器的布置。

[0037] 除利用热交换器直接加热储存单元中的盐的方面外，也可以使用整个设备作为热交换器。这种情况下，流经热交换器的介质从来自储存单元的液体吸热。同时，这种情况下，液体优选也被传送通过储存单元，其中冷液体分别被除去，在外部被加热——例如通过太阳辐照，并且作为热液体再次传回。

[0038] 为了不必将各个储存单元在全部壁完全昂贵地绝热并且还为了以尽可能节省空间的方式定位储存单元，优选储存单元螺旋地围绕中心点设置。这种情况下，热储存单元分别相互紧邻地定位，并且因此不需要例如在朝向环境的情况下将需要的隔热装置。仅最外部的储存单元需要设置完全隔热装置。螺旋布置的又一个优点在于储存单元分别相互支承，因为所述储存单元分别被充填至基本上相同的高度。基本上相同的压力因此作用在两个互相相邻的储存单元的壁上，这带来机械稳定性。确保必要的机械和静态稳定性的承压壁于是有利地构建在螺旋地布置的储存单元的最外部周围。

[0039] 为了防止两个相邻的储存单元之间的温度补偿并且补偿由于温度变化而引起的热膨胀，当然也可以在储存单元之间设置耐热和耐压的绝热材料。这里特别优选隔热装置容纳在未经由单元间间隙相互连接的采用螺旋布置的相邻的储存单元之间。

[0040] 为了使具有螺旋地布置的储存单元的设备的结构简单，优选的是第一储存单元布置在螺旋地布置的储存单元的中央并且最后一个储存单元布置在外侧边缘。在这一点上，第一储存单元可以是最冷的储存单元并且最后一个储存单元可以是最热的储存单元，同时第一储存单元可以是最热的储存单元并且最后一个储存单元可以是最冷的储存单元。

[0041] 为了能补偿可能由于储存单元中的温差而出现的热应力和不同热膨胀，此外优选的是每个储存单元都具有热补偿轮廓部。这里，热补偿轮廓部可例如采用在储存单元中从顶部向下延伸的轴或至少一个壁中的突出到储存单元中的缺口的形式实现。在储存单元的螺旋布置的情况下，优选的是热补偿轮廓部形成在这些侧面上，即在螺旋布置的情况下，这些侧面在周向上与下一个储存单元邻接。当然，另外或可替代地，热补偿轮廓部也可形成在储存单元的其它壁中。此外，也可以并且有利地在储存单元的基部上设置热补偿轮廓部。

[0042] 特别是在其中储存单元相互紧邻地布置的情况下，例如在螺旋布置的情况下，壁的线性延伸部可通过热补偿轮廓部补偿，并且因此所述线性延伸部不会在相邻的储存单元上施加任何力。

[0043] 此外，可以在壳体中设置多个储存单元。这种情况下，储存单元和壳体以这样的方式设计，即以能够分别移除和交换储存单元的方式。为此目的，储存单元优选地浸没在壳体中的液体浴中。由于该液体浴，即使在移除了储存单元的情况下，与在存在全部储存单元的情况下相同的压力也作用在其余储存单元的壁上。因此，不必将储存单元的壁设计成使得它们可吸收储存单元内部的液体与周围之间的大压力差。由于该液体浴，基本上相同的压力从内部和外部作用在壁上。用于液体浴的液体可以是也容纳在储存单元中的同一种液体。然而，也可以使用液体作为用于适合在储存单元运行的温度范围中使用的液体浴的液体。合适的液体例如是组分与储存单元中的液体不同的盐熔体。太阳盐例如适合作为用于液体浴的液体。壳体中包围储存单元的液体是用于储存单元中的蓄热的热交换中包含的永久液体。为了将储存单元与包围储存单元的壳体中的液体隔热，可以为壁提供合适的隔热。

[0044] 在其中较冷的储存单元布置在外侧且热储存单元布置在中心的螺旋结构的情况下，除更好的热分布以外，还存在这样的优点，即当使用根据本发明的设备作为太阳能发电站中的蓄热器时，为了构建外壳，可以利用高强度钢，其在高温为主的内部空间中不再必须具有充分的强度。在内部，可利用强度较低的材料，因为储存单元的壁可分别被支承在相邻单元上并且可通过大体相等的充填高度来补偿压力。

附图说明

[0045] 本发明的示例在附图中示出并且在以下说明中更详细地说明。

[0046] 图1示出多个串联连接的储存单元，其中气体管路从各储存单元的气体空间分支并且通向相邻的储存单元的液体中，

[0047] 图2示出气体管路从其气体空间分支并且通向两个储存单元之间的单元间间隙中的储存单元，

[0048] 图3示出多个串联连接的储存单元，其中气体管路从各储存单元的气体空间分支并通向相邻的、较冷的储存单元的液体中并且其中气体管路从所述气体空间分支并通向相邻的、较热的储存单元的液体中，

[0049] 图4示出其中各自容纳了热交换器的多个串联连接的储存单元，

[0050] 图5示出储存单元的螺旋布置的顶视图，

[0051] 图6示出具有热补偿轮廓部的螺旋布置的储存单元的顶视图，

[0052] 图7示出穿过在基部中具有热补偿轮廓部的两个相邻的储存单元的截面图。

具体实施方式

[0053] 图1示出多个串联连接的储存单元，其中气体管路从各储存单元的气体空间分支并且通向相邻的储存单元的液体中。

[0054] 用于储存液体的设备1包括多个储存单元3，其分别采用分层式蓄积器的形式，并且因此液体根据其密度而在各储存单元3中在顶部较热且在底部较冷。

[0055] 两个分别相邻的储存单元3具有以这样的方式设计的连接部5，即较冷的储存单元3的较热的上部区域与较热的储存单元3的较冷的下部区域连接。通过这种方式，较冷的储存单元3中的较热液体的温度分别对应于较热的储存单元3中的较冷液体的温度。

[0056] 在这里示出的实施例中，连接部5采用单元间间隙7的形式设计。为了使液体能经由单元间间隙7输送，单元间间隙7经由下部开口9与较热的储存单元3的下部区域11连接并且经由上部开口13与较冷的储存单元3的上部区域15连接。单元间间隙7和开口9、13可例如以这样的方式实现，即单元间间隙7从较热的储存单元3由第一壁17且从较冷的储存单元3由第二壁19界定。第一壁17这里在较热的储存单元3和单元间间隙7的基部21上方终止，并且因此下部开口9形成在基部21与第一壁17之间。或者，当然也可以在第一壁17中形成足够大的开口。相反，第二壁19在单元间间隙7与较冷的储存单元3之间立置在基部上，第二壁19在较冷的储存单元3的最大充填高度下方的溢流口23处终止，并且因此液体从较冷的储存单元经由溢流口23流出到单元间间隙7中。

[0057] 然而，作为对溢流口23的替代，也可以在第二壁19中的相应位置处形成可供液体流经的开口。

[0058] 为了最大限度地减少液体从单元间间隙7向储存单元3中的液体的传热，优选的是至少第二壁19但优选两个壁17、19由绝热材料制成或具有绝热装置。

[0059] 气体空间25在各储存单元3中位于液体上方。根据本发明，气体空间25和因此储存单元3由罩盖封闭。气体管路29从气体空间25分支。气体管路29这里以所述气体管路通向较冷的储存单元3中的液体中这样的方式被引导。为了不在最冷的储存单元3中积累正压，最冷的储存单元3设置有可供除去气体的气体出口31。从气体出口31除去的气体可分配到环境中，或特别是在储存单元的气体空间25中的气体为惰性气体或具有可用以再生储存单元3中的液体的组分的情况下，可被传导到气体蓄积器中。

[0060] 储存在设备中的液体可例如被用作蓄热器。这在太阳能发电站中特别有利的，以便使太阳能发电站不仅在太阳辐照的情况下而且在太阳辐照不可用时都能运行。

[0061] 为了加热液体，经第二中央管路33从最冷的储存单元3除去液体，其中第二中央管路33设置在最冷的储存单元3的下部区域中。被除去的液体在太阳能电池中吸热并且这样被加热的液体经由第一中央管路35供给到最热的储存单元3。第一中央管路35这里设置在最热的储存单元的上部区域中。为了使液体在各个储存单元之间均衡，液体沿朝向最冷的储存单元3的方向从最热的储存单元3流经两个储存单元之间的连接部5。储存的热可在太阳辐照不可用时使用。为此目的，液体从最热的储存单元3经由第一中央管路35被除去，供给到其中热被分配到蒸汽回路的热交换器，并且这样冷却的液体然后经由第二中央管路返回最冷的储存单元3。这种情况下，各个储存单元3之间的液体然后液体通过分别从较冷的储存单元3经由相邻的两储存单元3的连接部5流入相邻的、较热的储存单元3中来均衡。

[0062] 作为对形式为单元间间隙7的位于两个储存单元3之间的这里示出的连接部5的替代，也可以例如采用管道的形式设计连接部5。此外，可以将用于传送液体的设备例如泵容纳在两个储存单元3之间的连接部5中。在这里示出的具有单元间间隙7的实施例中，泵优选位于下部开口17中。在这一点上，可利用一个泵，其传送方向可逆转，或可替代地，利用具有分别相对/相反的传送方向的两个相邻的泵。如果连接部5是管道，则泵可定位在管道中的任何合适的位置处。

[0063] 图2示出气体管路从其气体空间分支并且通向两个储存单元之间的单元间间隙中的储存单元。

[0064] 作为对在图1中示出并且其中气体管路29通向较冷的储存单元3中的液体中的实施例的替代，根据图2所示的实施例的气体管路29通向两个相邻的储存单元3之间的连接部5中。这具有储存单元3中的液体的温度分层不受气体流入干扰的优点。

[0065] 此外，在图2所示的实施例中，气体管路29在液体中的下部终止。这具有可实现液体与气体的接触时间更长的另外的优点。这在液体可通过液体与气体的接触再生的情况下特别有利。

[0066] 为了改善再生，需要气体与液体之间的良好交换。这可以例如利用用以将气体以小气泡形式给送到液体中的合适的气体分配器37来实现。

[0067] 为了能够克服静液压力并且能将气体给送到液体中，气体管路29还容纳用以从气体空间25吸出气体并导入液体中的压缩机38。

[0068] 当然，气体管路的进入深度和用于产生微小气泡的气体分配器的使用也可用于图1所示的布置中。

[0069] 图3示出多个串联连接的储存单元，其中气体管路从各储存单元的气体空间分支并通向相邻的、较冷的储存单元的液体中并且其中气体管路从所述气体空间分支并通向相邻的、较热的储存单元的液体中。

[0070] 图3所示的实施例与图1所示的实施例的不同之处在于，另外，第二气体管路39从各气体空间分支并且通向较热的储存单元3的液体中。这使得压力能够既在朝向较冷的储存单元3的方向上又在朝向较热的储存单元3的方向上均衡。

[0071] 在图4所示的实施例中，热交换器容纳在多个串联连接的储存单元中的每一个中。

[0072] 另外，相应的热交换器41可容纳在储存单元3中。在这里示出的实施例中，各储存单元3配备有热交换器41。这里，热交换器41串联连接，并且因此传热介质先后流经全部热交换器41。首先，热交换器可通过能被使用——特别是在设备用于太阳能发电站中时——以便在长时间停机之后再次预热储存在设备中的盐来提供另外的安全性，并且其次，储存在设备中的液体也可直接被用作热载体以便加热流经热交换器41的传热介质。在这一点上，例如也可以使用热交换器41作为蒸汽发生器并且流经热交换器41的传热介质也可以是首先被加热、然后蒸发并过热的水。这里，传热介质可沿从最冷的储存单元3到最热的储存单元3的方向或沿从最热的储存单元3到最冷的储存单元3的反方向流经热交换器41。

[0073] 为了能尽可能紧凑地布置串联构成的储存单元3并且另外为了能节约绝热材料和结构材料，优选螺旋地布置储存单元3。储存单元的这种螺旋布置在图5中的顶视图中示出。

[0074] 特别优选的是，在螺旋布置中，最热的储存单元3布置在中央并且最冷的储存单元3布置在边缘。通过这种方式，整个设备需要仅关于较冷液体与环境隔离。借助于螺旋布置，单元间壁43可如上所述构造成具有较低的稳定性，这是因为相邻的单元借助于其中包含的液体相互稳定。仅最外部的储存单元3必须由包围整个螺旋布置的承压壁45支承。

[0075] 为了补偿由于温度波动而发生的几何形状的变化，有利的是储存单元配备有热补偿轮廓部47。具有热补偿轮廓部47的螺旋布置的储存单元3的顶视图在图6中示出。这里，热补偿轮廓部可例如如这里所示采用在储存单元3的壁中从顶部向下延伸的缺口形式设计。

[0076] 图7示出穿过在基部中具有热补偿轮廓部的两个相邻的储存单元的截面图。

[0077] 为了不从装置向基部分配热，储存单元3如图7所示优选在基部49具有绝热装置51。储存单元3的基部49——该基部搁靠在绝热装置51上——可另外构造成具有热补偿轮廓部47以补偿长度的热致变化。

[0078] 为了不从一个储存单元向邻接的储存单元分配热，此外有利的是，在两个储存单元之间形成有壁绝热装置53。此外，壁绝热装置53优选是耐压的，使得作用在储存单元3的壁上的压力可通过压力作用在相邻的储存单元3的壁上而被补偿。

[0079] 附图标记列表

[0080] 1   用于储存液体的设备

[0081] 3   储存单元

[0082] 5   两个储存单元3的连接部

[0083] 7   单元间间隙

[0084] 9   下部开口

[0085] 11  下部区域

[0086] 13  上部开口

[0087] 15  上部区域

[0088] 17  第一壁

[0089] 19  第二壁

[0090] 21  基部

[0091] 23  溢流口

[0092] 25  气体空间

[0093] 29  气体管路

[0094] 31  气体出口

[0095] 33  第二中央管路

[0096] 35  第一中央管路

[0097] 37  气体分配器

[0098] 38  压缩机

[0099] 39  第二气体管路

[0100] 41  热交换器

[0101] 43  单元间壁

[0102] 45  承压壁

[0103] 47  热补偿轮廓部

[0104] 49  基部

[0105] 51  绝热装置

[0106] 53  壁绝热装置