用于使用源自太阳的热能的高能量效率的装置、系统及方法与流程

用于使用源自太阳的热能的高能量效率的装置、系统及方法
1.本技术是申请号为201880009864.6、发明名称为“用于使用源自太阳的热能的高能量效率的装置、系统及方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置，该装置是基于由被集中的太阳辐射所直接照射的颗粒的流化床。
3.本发明亦涉及一种包括此装置的能量生产系统，及一种相关的方法。


背景技术：

4.已知如何由定日镜收集太阳能，该定日镜将辐射集中在反射镜上。该反射镜接着将该辐射传送到基于颗粒的流化床的用于热蓄积及交换的装置上。
5.用于生产热/电能的系统，其包括取决于要被取得的热功率的一个或多个单元，该系统可基于该用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置。
6.现有技术的该流化床装置是根据两个主要的结构被制成的。
7.根据揭示在wo2013/150347a1中的第一结构，该太阳辐射是被接收在该装置的金属空腔的壁上。此空腔限定出该颗粒床的该罩壳的部分且在其内延伸。该颗粒的流化床从该空腔的该壁取得被集中在该壁上的由太阳辐射所产生的热能。
8.在高入射辐射流的情况下，刚被叙述过的该结构具有将该空腔的该表面暴露至高温度及热梯度的不便，随之而来的是，由于所使用的金属合金的质量而导致的热机械阻力和耐久性方面的临界性。为了以均匀的方式分布该空腔壁被暴露于的该热流，该定日镜场可被整合在被布置成环绕该装置的多个子区段中。然而，当和被定位在最高照射的方向的单一的定日镜场相比较时，就各个太阳能发电单元而言，此配置需要更多地使用土地。
9.在一个第二已知的结构中，该前述的空腔未被提供，且该蓄积及交换装置的该颗粒床，通过一个在该装置的该罩壳上所取得的透明材料的窗口接收该被集中的太阳辐射，该透明材料通常是石英。
10.然而，此第二种结构的重要性在于该事实，即该透明的窗口和该流体化的固体的直接接触必须被避免，以便能限制随着时间的推移的沾污现象的发生、灰尘的沉积和/或该透明的表面的混浊，这些会降低其接收效率，从而导致在温度上的增加及在窗口上的热梯度的产生。
11.相关刚被说明过的那类型的接收器的使用的另一缺点，是有关针对工业规模系统的需求生产足够尺寸的石英窗口的困难。特别是，为了确保结构支撑，在该窗口的平面尺寸上的增加必须对应在其厚度上的增加，此带有在辐射传输特性上的对应的减少。
12.其被进一步地强调，该已知的装置可以在维护以及热吸收和转移过程的功效和效率方面呈现临界。此外，由于朝向外部环境的辐射再发射，已知的装置也可能具有重要的热损失。
13.由于上述的内容，相关技术中已知用于源自太阳的热能的蓄积及释放的该装置，
在某些情况下，具有无法实现具有竞争力的工业用途的低效率总和。
14.能量或热生产工厂可以基于先前已被说明过的该已知的装置。此装置可为用于热能的蓄积和/或交换的单元的部分。此些单元的数量，及因而该装置的数量，取决于要被达成的热功率。由于该前述的不方便，此些单元及该相关联的工厂可能具有远离所谓的“平价网”的高能量生产成本。


技术实现要素：

15.因此，本发明所提出及解决的技术问题为，提供一种用于源自太阳的热能的蓄积及供应的装置，该装置能克服现有技术的该前述的不方便。
16.此问题是由根据权利要求1的装置被解决。
17.该发明亦提供一种根据权利要求28的系统及一种根据权利要求31的方法。
18.本发明的优选的特征为从属权利要求的主题。
19.该发明提供一种基于颗粒的流化床的用于源自太阳的热能的接收、蓄积及供应的装置。该颗粒的流化床，以一种直接的方式由该被集中的太阳辐射照射，即被撞击，没有插入例如是空腔或是透明的窗口的接收手段。换言之，由在该装置的罩壳中，优选的是在该罩壳的上部分，且甚至更佳地是在侧向的位置中被取得的照射开口，该流化床和外部环境直接连通。
20.因此，本发明的该装置，在使用期间，不会提供被放置介于外部环境/该入射太阳辐射及该颗粒床之间的任何透明的窗口，或是任何其他的结构。
21.当和现有技术的该间接的照射装置相比较时，本发明的该装置能在没有插入壁面或是其他的阻障的下，将该入射辐射功率直接转移至该流体化的固体。因此，该装置能限制通过该照射开口的热泄漏。接着，仅由该流体化的固体的特性被限制的最大可达成的温度，是高于在该附有间接的照射的已知的系统中可被容许的温度，带有该装置的该热性能/产量的明显的增加。
22.没有窗口、壁面空腔或是其他的阻障，有助于提供给本发明的该装置更佳的坚固性及耐用性。
23.有利的是，该装置和光学系统相联结，该光学系统特别是包括有，主要的定日镜及例如是镜子的次要的反射器。此光学系统在操作下，将太阳辐射通过该照射开口集中在该装置上，或是照射该颗粒床的区域。
24.在一优选的配置中，该装置的照射从上面以相对于地面(或是相对于竖直)倾斜的方向发生，且其是由光学系统被取得，该光学系统是由被定位于该较大照射的方向上的定日镜场所制成，该定日镜被连结至被定位在高度上的次要的反射器，该反射器的焦点对应该前述的照射开口。
25.本发明的该装置一般是包括有被沉浸在该粒状的床中的热交换元件，或是和该热交换元件相联结。此些元件可包括管束或是薄膜式壁面，其中，优选的是操作流体至少在该装置的操作的被选定阶段流通过。
26.在一优选的实施例中，在该颗粒床内部的该交换元件是可容易地被更换，不需要移除该床颗粒。该热交换元件在要维修时，或是将它们调整成接受不同类型的操作流体(例如是处于超临界状态的co2)时，该热交换元件的更换会变成是必须的。
27.根据本发明的一观点，由该入射太阳辐射所直接照射的该颗粒床的操作或照射区域，可根据特定的流体动力式体系被流体化，优选的是由流化系统被取得，特别是由收聚和/或分布系统，一般是空气。该系统优选的是被布置在该颗粒床的底部。
28.如上所述，该流化会影想被直接地暴露于该入射辐射的该床的操作区域，或是该整个颗粒床，或是其被选定的部分。
29.在特定的实施例中，该优选的流化形态是一种沸腾的床类型。
30.该整个颗粒床的该流化能有效地均匀化该床的温度，且此是由连续地将被该太阳辐射所撞击的该颗粒和其他来自相邻区域的颗粒更换而发生的，该太阳辐射被集中在对应该照射区域的区域，带有介于更内部的区域及被直接地照射的区域之间的该床颗粒的连续的再循环。
31.因此，在该照射开口处的该床颗粒的交换，亦即是那些被直接暴露至该太阳辐射的颗粒的交换，以及该热能至该床的其余部分的供应及分布，由于该流化系统所建立的该流体动力式体系被允许。
32.有利的是，该流化和在该床内部的对流运动相联结，该对流运动使受该被集中的太阳辐射所影响的该颗粒能有朝向该床的该相邻区域的移动，以及能有新的颗粒到对应该被照射的区域的区域的吸力。
33.有利的是，构成该流化系统的该流化气体的收聚和/或分布的该手段，可从该装置的外部被检查，不需要移除该床颗粒，且在需要进行维护/清洁时，可从该装置的外部工作。以此方式，针对该装置的检查或维护，其不总是需要停下该装置的操作，等待该床颗粒(通常计达多顿的材料)的冷却及清空该装置，特别是当该前述的收聚/分布的手段被定位在该床的底部时。
34.根据该装置的特定的操作模式，该流化空气从在该装置的罩壳内部的上面的区域中的该颗粒床流出，该区域被称为出颗粒床高度区(freeboard)。
35.在一优选的实施例中，专用的通气或是抽吸系统被提供，其被连接至该装置的内部环境于该前述的出颗粒床高度区。此通气系统操作该流出的流化空气的连续的抽吸，优选的是导致当和外面的环境相比较时的(轻微的)凹陷。
36.在可能的除尘阶段的下游，此空气能通过一般是在该装置的外部的一个热交换器，并释放出其热含量，例如是释放给另种操作流体。此热含量因此变成是可用于各种目的，例如是用于在专用的系统中的水的淡化程序。更佳的是，由特定的交换器，从该装置离开的该流化空气，可由该前述的流化系统，预热随后被引入该颗粒床中的环境空气。在进一步的变体的基础上，该通气系统可导致从该出颗粒床高度区被抽出直接地进入该颗粒床的空气的重新导入，为了相同的床的流化目的，特别是导致直接地进入在该相同的颗粒床的底部的空气的重新导入。
37.由于该床的热流体动力学特性，该颗粒的速度越大，特别是当由该流化空气流被引导时，在该床本身内部造成的热交换系数越大。为了此原因，及为了避免灰尘及热的空气可通过该照射开口从该装置逃逸，该装置的特佳的配置，提供了介于该开口的位置、在限定该出颗粒床高度区的区域中的该罩壳的配置、和/或在该出颗粒床高度区的压力之间的协同作用。
38.基于优选的配置，该照射开口被侧向地定位在该装置的该罩壳上，通常则是在其
顶端，或是在其顶端的附近。特别是，该开口的位置是侧向于该颗粒床的主要的流化方向，和/或是侧向于该床的延伸的纵长方向。优选的是，该罩壳限定该出颗粒床高度区的部分，其通常是该罩壳本身的上方的壁面，具有倾斜的或是被覆盖的配置，具有在该照射开口处的下边缘或是部分。有利的是，在或接近该倾斜的配置的上面的边缘或是部分处，至该通气系统的连接件被定位，其将出现在该出颗粒床高度区的流化空气抽吸出。以此方式，该罩壳的该相关的部分作用如同罩盖，有利于从该颗粒床离开朝向至该通气系统的该连接件的该热的流化空气的对流运动，该空气优选的是由该系统的该抽吸作用所带来的该凹陷被抽吸。该热的空气因此从该照射开口被移开。
39.在一优选的布置中，该照射开口的位置的选择，是使得其限制于由该被集中的太阳辐射所直接照射的该床部分的最小的视角系数。特别的是，优选的是根据该竖直的或纵长方向，该颗粒床的任何部分都不和该照射开口直接地对应，亦即是不会呈现相对于该开口本身的单一的视角系数。此配置能将由于由该颗粒床的该表面的部分被产生的再照射的热的损失限制至最小，并且亦降低了空气及灰尘逃逸的风险。
40.基于一优选的实施例，该通气系统被配置成，当该颗粒床的温度增加时，增加该吸入速度。此种自动化能维持恒定，或是任何在该出颗粒床高度区域的受控制的凹陷。
41.在任何情况下，如上所述，该通气系统可导致该装置的内部压力等于或是低于周围环境的压力，以便能减少或是排除热的空气及最终的灰尘朝向在该装置外部的环境的逃逸。
42.在该出颗粒床高度区域相对于外面的环境凹陷的情况下，外面的空气可通过该照射开口进入该装置。外面的空气的此进入，可抵抗流化空气及灰尘通过该相同的开口的逃逸。
43.根据本发明的另一观点，在该照射开口处，辅助型热交换器可被完全地或是部分地定位在该罩壳的外面。此辅助型热交换器可将该被集中的太阳辐射直接地接收，特别是在通过其的操作流体。该辅助型交换器可是和被插入在该颗粒床中的该交换器独立开的，并且是可以立即使得由太阳辐射所获得的热焓可用于各种目的，例如是能连续地为和该装置相链接的海水淡化系统供电。在其他的应用中，该辅助型交换器可被连接至在该颗粒床内部的该交换器，及执行该相关操作流体的预热。
44.该热交换器可被罩护在引导手段中，其例如是具有朝向外面锥形化的截头圆锥形状，被定位在该照射开口处。此变体有助于可通过该照射开口进入该装置的环境空气的预热。
45.其他的实施例可提供有多个照射开口，各个开口具有该前述的特征。
46.本发明的该装置可为用于太阳能供应热能的生产的模块化系统的部分。
47.从某些实施例的以下的详细说明，本发明的其他的优点、特征及使用方式将是显而易见的，该实施例被提出做为示例，但不限制功效。
附图说明
48.将参考随附图式，其中：
49.图1以纵向剖面显示一种根据本发明的第一优选的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置的概略的视图，该装置和所谓的“光束向下”类型的光学系统相链接；
50.图2显示图1的该装置的放大的概略实施例，该装置和热交换系统的某些部件相连结；
51.图3显示图1的该装置的另一放大的概略表示，包括和能量生产系统的某些部件相连结；及
52.图4显示一种根据本发明的另一更佳的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置的概略的纵向剖面视图，该装置可和先前图式的该系统部件及元件结合。
53.图5以纵向剖面显示一种根据本发明的另一优选的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置的概略视图；
54.图6以纵向剖面显示一种根据本发明的另一优选的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置的概略视图，该实施例是有关流化气体的分布的一种替代模式；
55.图7以纵向剖面显示一种根据本发明的另一优选的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置的概略视图，该实施例强调一种用于避免颗粒从该流体化的床的出颗粒床高度区逃脱的屏障方法；
56.图8显示图7的该装置的概略俯视图。
57.被显示在前面被介绍的该图式中的该线性的或角度的尺寸或是引用，要被理解为仅是做为示例，且它们并不须按比例表示。
具体实施方式
58.本发明的各种实施例及变体将参考在前面被介绍的图式被说明于下。
59.一般而言，在所有各种图式中的类似的部件，是使用相同的参考符号被标示。
60.除了已经在说明中被处理过的该实施例及变体以外的实施例及进一步的变体，将仅就相对于已被说明过的内容的不同部分被解说。
61.此外，被说明于下的各种实施例及变体的特征要被理解为，在可兼容时，是可被结合的。
62.参考图1，一种根据本发明的第一优选的实施例的用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置，或是接收器，整体以参考符号1被标示出。
63.本实施例的该装置1被设想成被插入能量生产系统500中，该系统最终是包括有例如是于此被考虑到的多个装置。
64.该系统500可包括光学系统，该光学系统被配置成将入射太阳辐射集中在该装置1上。各个装置1可和其本身的光学系统相链接。有利的是，此光学系统具有“光束向下”的配置。特别是，该光学系统可包括有多个主要的定日镜501，或是可包括有多个相当的主要的光学元件，其是被布置在地面上，且是适用于收集该太阳辐射，以将其偏向/集中在一个或多个次要的反射器502上，或是相当的次要的光学元件上。该多个次要的反射器或是次要的光学元件是被布置在，位于被布置在地面上的该装置或是该装置1上方的高起的高度处，且其因此将该太阳辐射传送在该装置本身上。在图1中，该光学元件的共同的焦点，是以f1被标示出，而被表示出的该次要的光学元件的该焦点则是以f2被标示出。
65.该主要的定日镜501可被整合在次场域中，例如是根据基本点被布置的次场域。
66.如在图2中被更详细地显示的，该装置1包括有围阻罩壳2，其限定出内部隔室20，该内部隔室20是适用于容驻将会被简短地说明的可流体化的颗粒床3。该罩壳2可具有多边
形的几何形状，例如是立方体的、平行六面体的或圆柱体的几何形状。在此示例中，该罩壳2包括上壁部21、侧裙部23及下壁部或是基部24。
67.有关装置1的几何形状，我们可限定出纵长方向l，在本示例中为竖直方向，及横行方向t，其是正交于该纵长方向l，且因此在此示例中是水平的。
68.该罩壳2具有照射开口10。先前被引用的该次要的反射器502专门地将该入射太阳辐射集中进入该开口10中，或是集中在或接近它(焦点f2)，及在该隔室20内部。
69.该开口10将该内部隔室20设置成和外部环境直接连通，且因而将其所罩护的该颗粒床3设置成和外部环境直接连通。特别是，该开口10，在使用期间，不具有任何关闭及屏蔽手段，例如透明的窗口或是类似者。换言之，该装置1被配置成在没有任何关闭及屏蔽手段下操作。在非操作期间，该开口可使用可移除式手段被关闭，该可移除式手段意旨在保护该系统及排除或减少热能的朝外扩散至外面的环境。
70.在此示例中，该开口10被显示成被布置在该罩壳2的该上壁部21处，且通常是在相对于其的纵向上的中间。然而此表示是要被理解为纯属示例性，且该开口10的特佳的布置稍后将参考图4被讨论。
71.该可流体化的颗粒床3为颗粒状类型，亦即是由固体颗粒所形成的。
72.对该装置1的该颗粒床而言为优选的粒状材料类型，是一种具有高传导性及扩散性热特征的材料类型。优选的粒状材料的示例为河沙，其除了具有适当的热特征之外，还具有该颗粒的自然圆润的形状的特征，此将介于该颗粒之间相互磨损的现象减到最小。
73.该床3是以此种方式占据该内部隔室20，该种方式为，同样在使用期间，在其本身的自由表面35的上方，留下空置的空间22或是出颗粒床高度区。特别是，该空间22的底部是由该自由表面35所限定，其顶部则是由该罩壳2的该壁部21所限定，而侧向则是由该罩壳本身的该裙部23所限定。
74.该床3限定出第一床区域30，该第一床区域30的该自由表面是以要被直接地照射的方式被布置，亦即是被通过该照射开口10进入的该太阳辐射所冲击/所撞击。该第一区域30将被称为操作或照射区域。该床的环绕及邻近该操作区域30的其余部分，限定出热蓄积区域31。
75.一般而言，在此处被考虑的示例中，该操作区域30是被纵向地布置在该床3的中心，而该蓄积区域31则是外接它，及横向地邻近它。
76.实施例变体可提供该操作区域，亦即是被直接地照射的该区域，占据该床3的整个延伸部分。
77.该颗粒床3由被配置成收聚及分布流化气体的流化手段4所致动，该流化气体特别是在该隔室20内部的空气。在此实施例中，该流化手段4包括多个收聚的元件或是流化空气的入口，其是被布置在该罩壳2或是该颗粒床3的该下基部24处。在该颗粒床3的内部的该流化空气的路径因此是从底部至顶部，特别是竖直的或是基本上是竖直的。更笼统地说，该流化气体的引导是随着该纵长方向l发生。
78.在此示例中，此些收聚元件是既被布置在该蓄积区域31的底部处，又被布置在该操作区域30的底部处，且因而既在该蓄积区域31的底部处又在该操作区域30的底部处收聚空气。在图2中，被布置在该操作区域30处的收聚元件以参考符号40被标示出。
79.在此示例中，该颗粒床3的均匀的或基本上均匀的流化，亦即其两个区域30及31的
均匀的或基本上均匀的流化，被提供。
80.该床3的该流体动力式体系能有介于其各部分的该颗粒之间的有效的热交换，特别是能有介于该操作区域30的那些颗粒及该蓄积区域31的那些颗粒之间的有效的热交换。此程序是受到该事实的促成，该事实是该床颗粒，特别是那些属于该两个区域的床颗粒，经历连续的交换及再循环。在使用期间，该操作区域的该颗粒30，且特别是那些被布置在该自由表面35上或是在其附近的颗粒，从该太阳辐射吸收热能，且它们将其转移至其他的床颗粒，特别是转移至该蓄积区域31的那些床颗粒。
81.如先前所提及过的，介于该颗粒之间的该热交换，是受到对流运动的促成，该对流运动是由该流化形态所决定的。此些动作将在该床的该相邻的子区域的该上部分中，具有较大的流化速度的该子区域的该颗粒，转移或是灌注进入具有较低的流化速度的相邻的子区域中，并且将在具有较大的速度的该子区域内部的接着的子区域中的颗粒，抽吸进入该相邻的子区域的下部分中。
82.该子区域颗粒的此再混合，能有在受到太阳光照影响的该床的该操作区域整个体积内部的质量及热能的转移，并且最大化被暴露于该被集中的太阳辐射的颗粒的表面。
83.实施例变体可提供差异化的流化，最终为提供仅该区域30及31的流化，和/或该区域的暂时差异化的流化。床的不同的区域或部分的流化，或是可被选定用于其的该流化形态，针对进入该颗粒床3的该流化空气流的速度及最终的容量或是流动率，可为不同的。
84.该流化元件可被均匀地布置在该颗粒床3的底部，如同被显示在此示例中的，或是它们可以一种不同的方式被定位。
85.此外，结构上彼此类似且最终以不同的方式被控制的流化元件可被提供，不同的方式例如是就速度和/或容量/流动率而言。
86.该流化形态亦可为沸腾的形态，和/或一般而言，为一种促成在该床3中或是在该床3的区域或部分中的颗粒的对流运动的体系。
87.在某些实施例的变体中，被选定用于该整个床或是用于其区域或部分之一的该流化形态亦可为所谓的“喷出”形态，例如是射流、喷泉或是脉冲。该喷出形态的该流体化的床，通常具有流体动力式体系，该体系的特征在于在该床本身的底部处的中央气体流化射流，由于在介于被直接暴露于该射流的该颗粒及该周围颗粒之间的速度上的强大的差异，其建立了一种被该床柱的部分所抽吸的运动，该运动坚持在该射流其本身以及该面对的(圆柱状)区域，如所述的那样，在由该射流的侧部所抽吸入的固体所供给的该中心部分，产生喷泉效应。
88.有利的是，该流化气体的该前述的收聚元件，可从该装置的外部被检查，不需移除该床颗粒，且在需要时，它们可从外面进行维护/清洁工作。
89.在此处被考虑的示例中，该流化系统包括该流化空气的一或多条分布导管45，被水平地布置在该装置1的底部，且优选的是被定位成在该装置的侧裙部或是壁面23处通过该装置。在该装置1的外侧处，各条导管45可例如是被提供有一个可移除的凸缘46。如果有必要的话，以此方式是足够能简单地移除该前述的凸缘46，以便能检查及触及该导管45的内部。
90.热交换元件5，特别是管束，可被罩护在该床3中，特别是在该蓄积区域31的内部。该管束，在被选定的操作条件下，亦即在某些使用条件下，可被操作流体所横越，该操作流
体例如是在其液和/或气态下的水。
91.特别的是，在热交换阶段中，亦即是在使用该被保留的热能的阶段中，该操作流体可被做成在该管束5中流动，及接收来自该蓄积区域31的该颗粒的热。相反的，在一个仅蓄积阶段期间，该管束5可在干燥的条件下操作，亦即是在没有操作流体的条件下操作。
92.在一优选的应用模式中，该蓄积阶段可在有阳光存在下被致动。该热交换，亦即是热能至该操作流体的转移，在没有阳光的情况下亦可被致动。
93.该颗粒床3的流化，或是其(子)区域或部分之一的流化，亦可仅发生在该蓄积阶段期间。
94.该热交换元件5可以此种方式被配置成易于更换不需移除该床颗粒。
95.如同在图3中被显示的，在公称温度及压力的条件下，从该装置1排出的该操作流体，可被做成在被连结至发电机的涡轮机510中澎胀，该发电机用于电能的生产，或是其可被用于其它的工业种目的，例如是用于在空气调节系统或是在海水淡化系统中的热水的生产。换言之，该管束5被链接到该系统500其他的部件，例如是一个或是多个涡轮机510、冷凝器511、热交换器521、泵520等等，其中每一个都是已知的。
96.仍然参考图2及3，该装置1进一步包括用于该流化空气的吸入的手段6，该流化空气将其本身的路径终止在该颗粒床3内部，并且在该出颗粒床高度区22处自其脱出。此抽吸手段6因此被配置成抽吸在该罩壳2的内部在该颗粒床3的该自由表面35的上方的空气。在此示例中，该抽吸手段6包括来自被布置在该罩壳2的该侧裙部23的上部分处的该空置的空间22的空气的出口元件60。
97.优选的是，该抽吸手段6亦被配置成避免由其携带通过该开口10在外部环境中的流化空气的和/或该颗粒的引入或大量的引入。
98.有利的是，该抽吸手段6具有控制手段(未被表现出)，优选的是具有流动率传感器，该传感器和进一步的控制手段(未被图示出)协同作用，该进一步的控制手段是和该流化手段4相链接，导致从该装置1抽出的空气流动率是等于或是较大于被引入该颗粒床3中的流化空气的该流动率。
99.优选的是，该抽吸手段6的配置是使得其决定出在该空间22中的凹陷。在此情况下，该抽吸手段6决定空气从环境通过该入口开口10进入该装置的返回。此空气在通过该入口开口10期间变暖，增加强其本身被提供用于自该装置1抽出的空气的热含量。
100.有利的是，该装置1提供介于从在该颗粒床3的该自由表面35出处离开该颗粒床3且由该手段6所抽吸的该(被加热过的)流化空气以及由该流化手段4进入该颗粒床3的该流化空气之间的热交换。换言之，该热量的再生被提供，是通过该热交换手段被取得的。此被示意性地表示于该图中由热交换部件512、流化空气除尘部件513、通气部件514、用于来自该装置515的该流化空气的吸入的部件、及用于环境空气进入该流化系统的导入的部件。
101.在一实施例的变体中，该装置1具有在该颗粒床3的该自由表面35处的充气室。此充气室被理解为一个针对该床颗粒具有低的或是没有速度的区域，且在此示例中其是由该空置的空间22所限定出的。
102.该充气室22甚至有助于避免空气和/或颗粒通过该开口10的逃逸或是大规模的逃逸。
103.在一实施例的变体中，该装置1可进一步包括一种禁闭气体的导入的手段，特别是
为层流的形式的空气。该禁闭气体是适用于对颗粒逃逸至外侧生产(另)一阻障。
104.该手段可被布置在该颗粒床3的该自由表面35的上方，特别是在该照射开口10处。优选的是，该布置是使得该层流特定地对准该开口10被射出，平行于该开口10的展开的该横行方向t，以形成该开口的闭合的某种气体式窗口。
105.此外，在此实施例中，该装置1还包括一个有造形的限制结构8，或是引导件，被布置在该照射开口10的口部。该限制结构8可完全地或是大部分地发展在该装置1的外面，亦即突出或是非部分地在该空置的空间22的内部。
106.该限制结构8具有通过开口，亦即其具有管状的结构，以此种方式来由该照射开口10维持介于该罩壳2的内部及外部之间的直接连通。
107.在一实施例的变体中，该限制结构8造成(另)一个充气室，且因此有助于避免或是减少空气和/或颗粒逃逸至外面。
108.在此实施例中，该限制结构8具有锥形化的形状，特别是圆锥状的，具有朝向该罩壳2的内部缩减的截面。该限制结构的该截面能避免和由该专用的光学系统所集中的该太阳辐射的方向干扰。
109.此外，在结构8的该壁面处，空气抽吸喷嘴，或是相当的抽吸元件，可被做出，其可和该出颗粒床高度区22的环境连通，或是和专用的抽吸系统相链接。当和该出颗粒床高度区22连通时，此些喷嘴将该被抽吸的空气灌注进入被包括介于该自由表面35及该罩壳2的该上壁部21之间的空间。从此处，此空气流亦被该已经被引入的抽吸手段6所抽吸。
110.在一实施例的变体中，该装置1进一步包括一个外部框架80，其支撑在该开口10处的可移除的手段，用于在其非操作期间保护该系统，并因而排除或减少分散热能至外面的环境。
111.根据一优选的实施例，该装置1包括辅助型热交换器9，被布置在该限制结构8处，或是笼统的说，被布置在该照射开口10的该限制结构8处。该辅助型交换器9是以此种方式被配置成直接地被暴露于该入射太阳辐射，以便能例如是由流体向量吸收热量。
112.该辅助型交换器9可自被引入该颗粒床中的该热交换元件5独立开，或是其可被连接至该热交换元件5。
113.图4是指本发明的该装置的一特佳的实施例，于此亦以1被标示出。虽然其是被示意性地表示，但是除了在此以组件符号10’被标示的该照射开口的定位以外，该照射开口10’是侧向地被布置在该罩壳2上，如先前所述的相同的说明亦适用于此实施例。特别的是，该开口10’被做成和该罩壳2的上部分对齐，且在此示例中，是被限定介于该罩壳的该侧裙部23的一部分230及上壁部之间，特别是被限定为该罩壳2本身的一个倾斜的上壁部210。在此示例中，当和该裙部23的其余部分相比较时，且特别是当和该横行及纵长方向t及l相比较时，该部分230具有倾斜，当和该其余的裙部分相比较时，是朝外地突出。优选的是，在流化操作条件下，该颗粒床3的该自由表面35是被布置在或是靠近该部分230的下边缘，特别是在其下方。
114.该倾斜的或是被覆盖的上壁部210具有和该部分230一起造成该开口10’的下边缘211，以及被连接至先前已被说明过的该抽吸或是通气手段6的元件或是出口端口600的上边缘212。
115.参考图1被提及的该次要的光学元件502的该焦点f2落在该开口10’的该口部处。
116.如同先前已被强调过的，该开口10’的该侧向的位置，该罩壳2的该倾斜的配置210，和/或如同(亦)由该抽吸手段6被取得的在该出颗粒床高度区22内的该压力体系，是被协同用于改进在该颗粒床3内的该热交换，及用于避免灰尘及热的空气从该装置1逃逸出。
117.在图4中，类似于那些先前已被说明过的流化手段4被显示出，其是由可自一个或多个旁侧的元件402及403独立开的一个或是多个中央收聚元件401所制成的。此些元件亦可例如是由类似于那些先前被说明过的一个或多个可移除的凸缘46，从该外面被检查和/或被维修。
118.图4进一步强调一个用于该罩壳2的多层的结构。
119.图5显示一种用于源自太阳的热能的储存和/或交换的装置的另一优选的实施例，其整体以101被标示出。
120.该装置101是适合被使用在一个能量生产工厂内，特别是电能量生产工厂内，且被配置成接收由光学系统被集中的太阳辐射。
121.该装置101包括外部罩壳102，其具有下底部121、上壁部122及侧裙部123。该罩壳具有内部隔室120，其和在照射开口200处的外部环境直接连通。该照射开口200被定位，在此示例中是被定位在该上壁部122的中心。
122.在此情况下，该开口200同样是被配置成允许该被集中的太阳辐射的进入且，如所叙述过的，将该内部隔室120和外部环境直接连通，在使用中外部环境是没有关闭或屏蔽手段的。
123.可流体化的固体颗粒的床被容置在该隔室120内，整个以数字103被标示出，且是类似于先前和其他的实施例结合被说明过的可流体化的固体颗粒的该床。
124.参考在该颗粒床103的内部的该装置101的该操作模式，类似于该先前的实施例，在使用中，可辨识出照射或是操作部分130，被直接暴露于通过该开口200进入的该被集中的太阳辐射，且储存和/或交换的部分131，被布置成外接该被照射的部分130。在此实施例中，该照射部分130相对于该储存和/或交换部分131被放置在中央。该两个部分130及131各延伸于在该颗粒床的内部的纵长方向l，亦即是介于该底部121及该上壁部122之间。以135被标示出的床103的该自由表面(出颗粒床高度区)，一般而言是被定位在该罩壳102的该上壁部122的下方，其从该上壁部122分隔开自由空间136。
125.该两个床部分130及131处于颗粒的动态交流中，就此点而言，在使用中，该两个部分的该颗粒被交换，经历连续的混合。甚至该颗粒床高度区136的延伸可能是随着特定的应用而变化。
126.第一流化手段及第二流化手段被提供在该颗粒床103的底部，或是在该罩壳102的底部，该第一流化手段及第二流化手段整体以数字104及400被标示出，并以此种方式被配置来决定该床103的流化作用，且特别是决定其各别的部分130及131。
127.更详细地说，该第一流化手段104包括一个用于空气或其他流化气体的输送的元件141，其以对应该被照射的部分130的底部的方式被定位在中心。
128.然后该第一流化手段104包括一根上升导管(“立管”)140，其纵向地延伸在床103内部，特别是呈现有，在该床的底部附近的第一部分142，以及被设置在该自由表面135上方的第二部分143。该上升导管140被配置成在其内部接收该被照射的部分130的该颗粒，及将它们向上引导至在该自由表面135上方且在该照射开口200处的冒泡或爆发。
129.该第二流化手段400亦包括一个用于空气或其他流化气体的输送的元件401，其被定位于该罩壳102的底部的侧向。此元件401传送在一个风箱402内部的气体，该元件401将该气体分布至该储存和/或交换部分131的底部。
130.优选的是，该流化手段104和/或400被配置成，在使用中，决定在该整个颗粒床103中或是在其部分或是子部分中的沸腾床的体系。
131.在被显示在图6中的实施例的变体中，该第二流化手段包括多个分布元件(“喷嘴”)，其中一个以403被标示成示例。
132.再次参考图5，该装置101进一步包括一个限制结构105，其被整合于该罩壳102，且以此种完全地外接该照射开口200的方式被定位在该照射开口200处。
133.该限制结构105和该第一流化手段104配合，以便能决定介于该两个床部分130及131之间的颗粒的动态的交换。为了此目的，该结构105是被布置成外接该上升导管140。
134.在此实施例中，该限制结构105呈现一种从底部变化到顶部的几何形状，或是锥形化的几何形状，具有在尺寸上朝向该罩壳102的内部缩减的截面，特别是一种倒置的截头圆锥形状。该截头圆锥的该下底部接续有下降导管150，该下降导管150被定位成外接该上升导管140，且其延伸在该颗粒床的内部。优选的是，该限制结构105是被布置成相对于该照射开口200是至少部分地朝外突出。
135.该整体配置是使得，在该冒泡或爆发的下游处的该照射部分130的该颗粒，掉落回到该上升导管140及该限制结构105之间，且它们是以一种重新进入该热储存和/或交换的部分131的运动由该下降导管150所引导。
136.被限定在该床103内部介于该二条导管140及150之间的该纵向的隔室，封针对该颗粒的流出及由该第二手段400所收聚通过该开口200朝向该装置101的外面的该流化气体的流出，建立一个液压式密封。
137.因此，在使用中，该照射部分130的该颗粒，在它们冒泡或爆发期间，从该太阳辐射吸收热能，并在它们一旦被引导通过该下降导管150时，将热能转移至该储存和/或交换的部分131的该颗粒。
138.优选的是，在该床103的该自由表面135的上方，该限制结构105限定出，该照射部分130的该颗粒的该流化运动的充气室124。
139.因此有利的是，当和该部分131相比较时，优选的是基于不同的颗粒流化速度，该第一流化手段及第二流化手段104及400被配置成决定在该照射部分130中的不同的流体动力式体系。
140.被显示在图6中的该装置，除了先前提及的在该第二流化手段的变体之外，是完全地类似于图5中的该装置。
141.关于图7及8，它们是有关另一个实施例，该实施例提供有流化气体的抽吸手段106，其被布置在该罩壳102的内部，在该颗粒床103的该自由表面135的上方，且特别是和特此以500被标示出的该限制结构相链接。
142.在此示例中，此手段106包括有一个或多个抽吸阀件或是喷嘴，其被布置成和该结构500的侧裙部对齐。在该被实施的配置中，该结构500并未提供有该前述的下降导管，且是终止在该床103的该自由表面135的上方。该喷嘴的存在防止该流化气体被传送通过该第二流化手段400，经由该开口200泄漏。
143.图7亦显示出热交换元件110，特别是管束，在使用中，该管束被操作流体横穿，且被布置在该可流体化的颗粒的床的该储存和/或交换的部分131处。显然的是，该元件110亦被提供在先前被说明过的其他的实施例及变体中。
144.亦如同先前被解说过的，当考虑先前所有纳入考虑的图式，被说明过的该装置101亦可包括优选的是空气的限制气体的入口手段，该入口手段在该自由表面135的上方，被配置成供应层式气流，该层式气流适用于生产一个对颗粒朝向外侧的逃逸的阻障。该手段亦可由在图7中被考虑到的该相同的阀件或是喷嘴被实施。
145.如上所述，本发明的该装置是适合和光学系统一起使用，该光学系统优选的是具有一个“光束向下”的配置，该配置提供有被布置在地上的一个或多个主要的光学元件，及被布置在高度处的一个或多个次要的反射光学元件。该光学系统被配置成将该太阳辐射集中成和该前述的照射开口对齐。
146.本发明的该装置具有模块化性质的特征，亦即针对热交换，是极适合以串联或是并联的方式被链接至一个或多个类似的装置。
147.此外，根据该已被说明过的各种实施例及实施例变体的该类型的装置，可有利地被连结用于较大的生产和/或该工业系统的较大操作弹性。
148.被显示为图3中的示例的该能量生产系统的管理，优选的是由控制软件被执行，该控制软件基于该用户的要求和/或该天气条件，优化其操作，结果是得到该系统的完全灵活的操作。
149.再次，在一优选的配置中，基于本发明的该装置的一个或多个的该系统，有利的是可和提供用于在白天期间生产电能的光电系统相链接，且其补偿该系统辅助设备的消耗。在此配置中，该蓄积及转移装置可在阳光下的时间中，在源自太阳的热能的蓄积的体系下被管理，然后在热能供应的体系下，将其转移至通过该内部交换器至该颗粒床的该操作流体，用于从黎明起的电能的生产。
150.此外，在相同的配置中，该系统可和海水淡化系统相链接，或是被连结至该源自太阳的热能的开发的另一个系统。以此种方式，该装置可在混合的体系下被管理：皆使用蓄积，用于夜间电能的生产，以及使用同期的供应，将相关的热能供应用于系统的例如是脱盐的连续操作。
151.本发明的该装置可由以其他的可再生的(例如是太阳能光电、风能、地热)或是不可再生的能源供应能量的系统被补充，以确保能量生产的连续性，目的是减少或消除由不可再生能源产生的能源的生产。
152.在上述的所有的实施例及变体中，能量从该被集中的辐射至该流体化的床的传送，是通过该粒状材料被取得的，该粒状材料变成该热能的主要的载体，不像是附有薄膜或是透明的窗口的传统的接收手段，将其本身放置于被集中的能量及相关的热载体之间，导致其的物理性的分离。
153.本发明亦提供一种用于源自太阳的热能的蓄积及交换的方法，其系基于该先前已经被说明过的相关该装置及相关本发明的该系统的功能性。
154.本发明目前为止已参考优选的实施例被说明。其被理解为可存在其他参考相同的发明构思的实施例，如在下面被报告的保护范围所定义的。