CN112262291B - 用于操作回热式蓄热器装置的方法和蓄热器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作回热式蓄热器装置（9）的方法，其中蓄热器装置（9）具有：用于加热载气（3）、特别是用于加热空气的至少一个气体加热器（2）；具有多个蓄热器模块（5）的蓄热器排（4）；以及至少一个压缩机（6），其中，在充注循环期间，在气体加热器（2）中加热的载气（3）流过至少一个蓄热器模块（5‑8），优选地流过蓄热器排（4）的多个随后的蓄热器模块（5‑8），所述至少一个蓄热器模块通过将热量从加热的载气（3）传递到蓄热器模块（5‑8）的蓄热材料而被热充注，并且在充注过程期间冷却载气（3），其中，如果在蓄热器模块（5‑7）的充注之后，载气温度达到或超过用于蓄热器排（4）中的随后的蓄热器模块（6‑8）的最低充注温度，则将载气（3）供给到随后的蓄热器模块（6‑8）用于充注，并且其中，如果载气温度下降到用于随后的蓄热器模块（6‑8）的最低充注温度以下，则将载气（3）再循环，并且载气（3）在再循环时被供给到压缩机（6），并且在压缩之后被供给回到气体加热器（2）以重新加热载气（3）。

Description

用于操作回热式蓄热器装置的方法和蓄热器装置

技术领域

本发明涉及一种用于操作回热式蓄热器装置的方法，该蓄热器装置包括用于加热载气、特别是用于加热空气的至少一个气体加热器、具有多个蓄热器模块的蓄热器排和至少一个压缩机，其中，在加载循环期间，蓄热器排中的至少一个蓄热器模块、优选多个随后的蓄热器模块被在气体加热器中加热的载气穿过，并且通过从加热的载气到蓄热器模块的蓄热材料的热传递而被热加载，并且在加载期间，载气被冷却，其中，当在加载蓄热器模块之后的载气温度达到或超过蓄热器排中的随后的蓄热器模块的最低加载温度时，冷却的载气被供给到随后的蓄热器模块以用于加载，并且其中，如果载气温度降到随后的蓄热器模块的最低加载温度以下，则提供载气的循环，并且在循环期间，载气被供给到压缩机并且在压缩之后返回到气体加热器以用于重新加热载气。

此外，本发明还涉及一种回热式蓄热器装置，特别是设计和/或布置成根据上述类型的方法操作，所述回热式蓄热器装置具有用于加热特别是空气的载气的至少一个气体加热器，具有带有多个蓄热器模块的至少一个蓄热器排和具有至少一个压缩机，其中，至少一个蓄热器模块、优选地蓄热器排的多个随后的蓄热器模块，在加载循环期间，在气体加热器中加热的载气可以流过所述蓄热器模块并且所述蓄热器模块通过从加热的载气到蓄热器模块的蓄热材料的热传递而被热加载，其中，在加载循环期间，提供载气的再循环，并且在加载期间冷却的载气能够在流过至少一个蓄热器模块之后、优选地在流过蓄热器系列的多个随后的蓄热器模块之后被供给到压缩机，并且能够经由压缩机返回到气体加热器。

最后，本发明涉及一种用于平衡在电能产生中的负载峰值的方法，和/或特别涉及一种用于通过利用加热的载气的热量在热电蓄能电站中发电而分散电能产生的方法，和/或一种用于利用加热的载气的热量产生工艺蒸汽的方法，和/或一种用于产生区域供热的方法，和/或一种用于将热量耦合到预热过程中的方法，其中，所述蓄能电站具有回热式蓄热装置，并且所述蓄热装置如上所述地操作。用于平衡负载峰值和/或用于分散电能产生和/或用于利用加热的载气的热量的方法在上下文提供以下步骤：

-在至少一个气体加热器中加热载气，尤其是热空气，

-通过从在所述气体加热器中加热的所述载气到所述蓄热器模块的蓄热材料的热释放，对所述蓄能电站的多个蓄热器模块中的至少一个蓄热器模块进行热加载，

-至少一个蓄热器模块、优选地多个蓄热器模块的延迟的热排放，其中较冷的载气、特别是冷空气流过至少一个蓄热器模块，并且热量从蓄热材料传递到较冷的载气以加热载气，以及

-利用在所述至少一个蓄热器模块的排放期间被加热的载气来发电和/或产生工艺蒸汽和/或区域供热和/或耦合热量。

背景技术

可再生能源的扩展导致电力市场中发电结构的变化。来自可再生能源的依赖于供应的电能，诸如风力、生物质和光伏，将在未来占电力供应的大部分。然而，用于从可再生能源发电的可用技术仅允许对所产生的电力的确切量进行有限的预测，这就是波动发生在不同时间尺度上的原因，即从一天中的季节性波动到短期波动。这些波动放大了在电力需求中发生的波动，并且增加了补偿负载峰值的需要。目前，通常经由不同的电力市场来执行峰值负载的平衡，其中交易由不同发电和存储技术的运营商来执行。此外，能量***正面临着从化石能源和可再生能源的集中式电能产生到分散式电能产生的转变。这导致对网络基础设施的新的需求，因为网络稳定的任务正日益从传输网络级转移到分配网络级。然而，在这些***中，几乎没有或没有用于网络的主动控制的基础设施。

从DE10 2014 017 346 A1中已知一种用于操作回热式蓄热***的一般方法。该已知方法提供了使用来自加热的载气、特别是热空气的热量在热电蓄能电站中发电，由此首先在蓄能电站的至少一个气体加热器中将载气、诸如空气加热到特定的加载目标温度。载气用于热蓄能电站的多个蓄热器模块的热加载，由此热量从热载气传递到蓄热器模块的蓄热材料（加载循环）。为了产生足够量的和/或具有足够高的加载目标温度的热气体以用于加载蓄热器模块，可以使用若干气体加热器。在气体加热器中加热载气时的最大目标加载温度可以是1000℃至1300℃，优选地1100℃至1200℃。

在蓄热器系列的至少一个蓄热器模块的时间延迟的热最终排放的情况下，蓄热器模块的所存储的可用热量或可用热含量被用于加热冷载气、特别是冷空气的一般方法中。为此，冷的载气流过至少一个蓄热器模块，并且热量从蓄热材料传递到载气（排放循环）。当载气流过蓄热器模块时，载气被加热至某一排放温度。热传递所需的目标排放温度可以是500℃至900℃，优选地600℃至800℃。在排放循环期间产生的热载气的热量然后可以传递到工作流体，例如，其可以用于蒸汽动力过程中以发电。

如果载气在气体加热器中通过将电能转化为热能而被加热，由此气体加热器可以具有用于此目的至少一个电加热电阻器，根据本发明的方法和根据本发明的蓄能电站可以有助于电网中的负载管理，由此电能在高发电和低电力需求时在加载循环期间以热的形式储存。在峰值负载时间，至少一个蓄热器模块然后在排放循环中排放，并且由此产生的热载气用于发电，例如用于蒸发用于蒸汽动力过程的水。所产生的电能可以被反馈回到电网中。根据本发明的蓄能电站的运营商可以提供***服务并参与控制能量市场。所使用的蓄热器模块能够以热的形式简单且廉价地存储电能，由此在短期高消耗峰值期间，电力能够在非常短的时间内灵活地获得并且廉价地获得。

此外，DE 10 2014 017 346 A1的公开内容完全包括在本发明的本说明书的公开内容中。这特别涉及DE 10 2014 017 346 A1中描述的蓄热器装置的结构和与设备相关的设计以及所描述的蓄能电站。

如果蓄热器模块成排地设计并且形成蓄热器排，其中在气体加热器中被加热到加载目标温度的载气在加载循环期间流过蓄热器排的蓄热器模块并且蓄热器模块被加热，则载气在加载循环开始时最初冷地离开蓄热器排的第一蓄热器模块。随着该蓄热器模块的蓄热体的吸热增大，从蓄热器模块流出的载气的温度升高。

如果在蓄热器模块的出口处的载气的温度达到或超过规定的最低加载温度，将载气供给到蓄热器排内的随后蓄热器模块，并且用于加载该蓄热器模块。对随后加载的蓄热器排中的所有蓄热器模块重复该过程。然后，载气从蓄热器排的最后加载的蓄热器模块排出，例如冷却到最低加载温度的温度水平。

如果在加载蓄热器模块期间载气冷却到低于最低加载温度，则DE 10 2014 017346 A1中已知的操作程序在加载循环期间提供载气的再循环。冷却的载气被供给到压缩机或鼓风机，在所述压缩机或鼓风机中，载气被压缩，并且在压缩之后返回到气体加热器。在气体加热器中，载气被再次加热，然后用于蓄热器系列的进一步加载。

在再循环期间载气可以被供给到压缩机的最高温度与进入压缩机的入口温度的与材料和体积相关的限制相关联，并且通常低于250℃，特别是在大约200℃。此外，较高的载气温度导致压缩机的功率消耗的增加。

在再循环期间将载气供给到压缩机的最高温度仅略低于载气仍用于对蓄热器模块进行加载的最低加载温度。结果，最低加载温度的允许水平也与压缩机入口温度的允许水平相关联。

通知方的模拟计算已经确认，利用操作回热式蓄热***的已知方法，可以实现40%到60%之间的蓄热器模块的最大利用率（取决于蓄热器模块的数量）。这指的是蓄热器装置的循环操作（加载/卸载）。根据本发明，“储罐装置的利用率”被理解为是指基于例如1200℃下的理论上最大可能能量含量，在储罐排放期间主动地可用于产生热空气的储罐的能量含量。由于大部分蓄热材料不用于主动地存储热能，因此利用已知的操作回热式蓄热***的方法的低利用率增加了能量存储的成本。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于操作回热式蓄热器装置的方法、一种蓄热器装置以及一种用于平衡负载峰值和/或用于特别是分散地产生电能和/或用于利用加热载气的热量的方法，在上述类型的每种情况下，其特征在于，改善了蓄热器装置的操作模式，其中特别是在蓄热器装置的***部件的低机械-热负载下循环操作中的蓄热器装置的更高利用率应该是可能的。

上述目的通过具有主要方案的特征的用于操作回热式蓄热器装置的方法、具有主要方案的特征的蓄热器装置以及具有主要方案的特征的用于平衡电能产生中的负载峰值和/或用于特别是分散地产生电能和/或用于利用来自加热载气的热量的方法来实现。本发明的有利实施例是优选方案的主题。

根据本发明的回热式蓄热***的操作方法提供了确定或规定用于蓄热器模块的加载的最低载气加载温度，其高于压缩机入口处的允许目标温度。如果在加载蓄热器模块并离开蓄热器模块之后，载气至少具有最低加载温度，则如DE 10 2014 017 346 A1中已知的方法那样使用载气，以加载蓄热器系列的随后蓄热器模块。然而，如果载气温度下降到低于最低加载温度，则载气经由压缩机循环到气体加热器，并且在再次加热之后用于对蓄热器系列的（另一个）至少一个蓄热器模块进行充注。为了实施根据本发明的操作程序，提供了测量、控制和/或调节装置。在这种情况下，在载气从蓄热器模块中排出之后的加载循环期间测量载气的温度，并将其与规定的最低加载温度（设定点）进行比较。根据载气温度，然后借助于合适的控制和/或调节阀来控制和/或调节载气的体积流量和流量控制。

由于进入压缩机的入口温度由于材料和体积而被限制在允许的设定点温度，因此如果再循环载气的载气温度在压缩机入口处高于允许的设定点温度，则本发明提供了在加载循环期间冷却在循环期间待再循环的载气。

本发明的操作方法具有许多优点。一方面，较高的最低加载温度导致所述蓄热器装置的较高的最大利用率。结合本发明进行的模拟计算已经证明，例如，在五个蓄热器模块和760℃的排放温度的情况下，蓄热器装置的最大利用率可以达到85%。进一步的蓄热器模块可以将利用率增加到超过90%。增加蓄热器装置的利用率导致蓄热成本的降低，因为根据本发明，蓄热材料的较大部分可以用于热能的主动储存。在载气进入压缩机之前冷却待再循环的载气允许使用较便宜的机器并且确保低的压缩机功率消耗。

在蓄热器排的最后蓄热器模块的出口处的载气温度可以优选地对应于最低加载温度。这可以通过适当控制和/或调节被供给到用于加载的最后蓄热器模块的载气体积流量来设定。

在排放循环中，蓄热器排的至少一个热加载的蓄热器模块，优选地蓄热器排的多个随后的蓄热器模块，被较冷的载气、特别是冷空气穿过，并且通过热传递到较冷的载气而被热排放，较冷的载气在蓄热器模块的热排放期间被加热，并且然后可用于进一步使用，特别是用于产生电能和/或用于热利用。

根据本发明，最低加载温度可以高于250℃，优选地高于350℃，进一步优选地在350℃和600℃之间，特别优选地大约400℃至500℃。最低充注温度与在压缩机入口处的设定点温度之间的温差可以优选地高于100℃，进一步优选地高于150℃。这也允许在储罐装置被排放时达到更高的温度，因此实现高的利用率。

在根据本发明的蓄热器装置中，在所述载气的流动路径中提供了布置在所述蓄热器排和所述压缩机之间的至少一个传热装置，用于在循环期间冷却所述载气。优选地，在再循环过程期间，通过将热传递至返回至气体加热器的压缩载气来冷却载气，使得压缩载气在进入气体加热器之前被预热。可以提供借助于复热器（recuperator）的间接热传递，由此还可以经由压缩机入口之前和压缩机出口之后的冷却回路提供待再循环的载气之间的热传递。热油可以用作冷却剂。另外，热传递也可以用回热器进行，优选地用旋转式热交换器，诸如Ljungström回热器，其允许短的转换时间。直接热交换和经由回热器的热交换允许更高的最低加载温度，这又导致更高的利用率以及在排放蓄热***时的更高温度。

当使用复热器和/或回热器时，可以规定超过400℃的最低加载温度。另一方面，经由使用热油作为冷却剂的冷却回路的热交换可以实现小于400℃的最低加载温度。

在待再循环的载气进入压缩机之前，也可以提供对所述载气的多级冷却。在这种背景下，通过将热量传递给返回到气体加热器的压缩载气，载气仅可以被冷却到压缩机入口处的设定点温度以上的温度，例如冷却到60℃以上的温度，优选地从80℃到100℃。然后可以在压缩机上游的上述类型的第一传热装置之后的冷却载气的流动路径中提供至少一个另外的传热装置，在将热量传递给返回到气体加热器的压缩载气之后，载气在另外的传热装置中被冷却到压缩机入口处的设定温度。因此，可以安全地保持压缩机入口处的预定设定温度。另外的传热装置例如可以是复热器，由此在间接热传递的情况下，来自载气的热量被传递到冷却剂，尤其是水。

压缩机入口处的目标温度可以小于70℃，优选地小于60℃，更优选地50℃或更低。

此外，本发明的另一优选实施例提供了，在进入压缩机之前，在再循环***中，在加载循环期间，待再循环的载气与来自气体加热器的热载气结合，以便控制载气的温度。特别地，在再循环期间供给到压缩机的载气的温度可以保持基本上恒定，这简化了压缩机的控制。此外，载气以基本上恒定的温度水平被供给到气体加热器，这也是一个优点。

附图说明

本发明的其它特征、优点和可能的应用从基于附图的设计示例的以下描述和附图本身中得到。所有描述的和/或图示的特征单独地或以任何组合形成本发明的主题，而不管它们在权利要求中的概述或其追溯关系如何。

在附图中，其示出了：

图1是用于操作回热式蓄热器装置的已知方法的示意性工艺流程图，

图2是根据本发明的用于操作回热式蓄热器装置的方法的工艺流程图，

图3根据本发明的第一实施例的方法中的用于冷却循环载气的传热装置的工艺流程图，

图4是根据本发明的第二实施例的方法中的用于冷却循环载气的传热装置的工艺流程图，

图5是根据本发明的第三实施例的方法中的用于冷却循环载气的传热装置的工艺流程图，

图6是图2中所示的用于在蓄热器装置的蓄热器排的第一蓄热器模块的加载期间操作回热式蓄热器装置的方法的示意性部分工艺流程图，

图7是图2中所示的用于在蓄热器装置的蓄热器排的第一蓄热器模块和随后的第二蓄热器模块的加载期间操作回热式蓄热器装置的方法的示意性部分工艺流程图，

图8是图2中所示的用于在蓄热器装置的蓄热器排中的第二蓄热器模块和在蓄热器排中随后的第三蓄热器模块的加载期间操作回热式蓄热器装置的方法的示意性部分工艺流程图，

图9是图2中所示的用于在蓄热器装置的蓄热器排的第三蓄热器模块和在蓄热器排中随后的第四蓄热器模块的加载期间操作回热式蓄热器装置的方法的示意性部分工艺流程图，

图10是图2中所示的本发明相关工艺的用于最终加载蓄热器排的最后蓄热器模块的示意性部分工艺流程图，

图11是图2中所示的本发明相关方法的用于最终加载蓄热器排的最后两个蓄热器模块的示意性部分工艺流程图，以及

图12-图14是示出通过提高蓄热器模块的最低加载温度和在载气离开蓄热器排之后且在压缩机之前冷却载气来提高蓄热器排的利用率的温度曲线。

具体实施方式

图1示出了一种已知的蓄热器装置1，其具有用于加热载气3、特别是空气的至少一个气体加热器2，并且具有蓄热器排4，蓄热器排4例如具有串联连接的四个其它的蓄热器模块5至8。当然，多于或少于四个的蓄热器模块5至8也可以形成蓄热器排4。

还提供了鼓风机或压缩机6。

蓄热器装置1可以对应于公开文献DE 10 2014 017 346 A1中描述的蓄热器装置，并且根据前述公开文献中描述的程序操作。DE 10 2014 017 346 A1的公开内容在蓄热器装置1的类型和设计方面以及在已知操作程序方面都完全包括在本说明书的公开内容中。

在加载循环期间或在蓄热器模块5至8的加载过程期间，高于1000℃，特别是1200℃的高度加热空气首先作为载气3从例如电加热气体加热器2进入蓄热器系列4的第一蓄热器模块5。当其流过蓄热器模块5时，来自载气3的热量被传递到蓄热材料。载气3最初可以冷地离开第一蓄热器模块5。

随着第一蓄热器模块5的填充增加，在蓄热器模块5的出口处的载气3的温度升高，即，离开蓄热器模块5的空气随着第一蓄热器模块5的负荷增加而改变温度。如果在加载第一蓄热器模块5之后，载气温度T超过蓄热器排4中的随后蓄热器模块6的规定最低加载温度TM，或者至少达到最低加载温度TM，则将载气3供给到随后蓄热器模块6以进行加载。另一方面，如果载气温度T低于最低加载温度TM，则提供载气3的再循环，由此将载气3供给到压缩机6，并且在压缩之后返回到气体加热器2，用于重新加热载气3，并且随后用于（进一步）加载蓄热器模块5至8。

在已知的方法中，最低加载温度由压缩机6的入口处的目标温度的与材料和体积相关的限制来确定，并且可以例如在200℃和250℃之间。

随后的蓄热器模块6至8的前述加载对应于蓄热器模块5的所述加载程序。在最后的蓄热器模块8的出口处的载气3的温度T可以对应于最低加载温度TM。

图2示出了一种操作回热式蓄热器装置9的新方法，其中相同的附图标记表示与图1和图2中所示的蓄热器装置1、9具有相同结构和/或功能的单元、设备或组件。

与图1中所示的已知的蓄热器装置1不同，图2的蓄热器装置9在蓄热器排4和压缩机6之间的载气3的流动路径中具有示意性示出的传热装置10。这使得可以在待再循环的载气3进入压缩机6之前对其进行冷却，并且因此当利用例如400℃（或更高）加载蓄热器排4中的第一蓄热器模块5之后的另外的蓄热器模块6、7、8时提供更高的最低加载温度TM，其中最低加载温度高于压缩机入口处的允许目标温度。压缩机入口温度可以仅为例如50℃至60℃。

同样在图2中所示的蓄热器装置9中，如果载气温度T下降到低于随后的蓄热器模块6、7、8的最低加载温度TM，则在加载循环期间提供载气3的循环，由此在循环期间将载气3供给到压缩机6，并且在压缩之后使其返回到气体加热器2以重新加热载气3。为了满足进入压缩机6的入口温度的与材料和/或体积相关的限制并且为了实现低的压缩机入口温度，如果载气温度T在压缩机入口处高于某个设定点温度，则在再循环过程期间在传热装置10中在载气3进入压缩机6之前对其进行冷却。通过与图1中描述的已知操作方法相比增加最低加载温度TM，可以实现蓄热器装置9的更高利用率，即，在气体加热器2的出口处的加热的载气3的某个温度下，蓄热单元的实际可用能量含量相对于理论上可能的能量含量或最大可能的能量含量的更高比率。因此，利用新的操作方法，蓄热器装置9的利用率可以大于80%，优选地大于85%，特别是大于90%。

如从图2也可以看到的，载气3在传热装置10中通过与返回到气体加热器2的压缩载气3的热传递而被冷却。来自蓄热器系列4的较热的载气3（在其被供给到压缩机6之前）和较冷的载气3（在其离开压缩机6之后）之间的传热可以借助于复热器间接地执行，其中载气流通过可透热的壁（图3）在空间上被分开，或者设置冷却剂回路11（图4），其中热油可以用作冷却剂。根据图5，热传递也可以是半间接的，其中两个载气流以一时间延迟与蓄热器接触。这类热交换器是回热器。在图2至5中通过箭头12示意性地示出了在传热装置10中传递的热流。

为了更多地冷却载气3，并且确保载气3在进入压缩机6之前不超过压缩机入口处的设定温度，可以在载气3的流动路径中在压缩机6之前设置至少一个冷却器13。

如图2中进一步所示，来自气体加热器2的热载气3和来自蓄热器模块5至8的待再循环的载气3经由控制阀14合并，待再循环的载气的载气温度低于加载随后蓄热器模块6、7、8的最低加载温度。载气体积流量彼此匹配，使得在混合点处实现恒定温度，例如在最低加载温度的范围内，进一步例如大约400℃至500℃。在载气3进入传热装置10之前，可以提供温度测量装置15以测量载气3的温度并借助于控制阀14控制混合点处的载气温度。结果，载气3以高于压缩机入口处的设定点温度的恒定温度水平供给到传热装置10，并可以例如与来自压缩机6的较冷的载气3逆流冷却。以这种方式预热的压缩的载气3然后可以经由气体加热器2耦合回到蓄热器排中并用于（进一步）加载。

通过保持载气温度恒定，减小了对压缩机6的工艺工程要求以及控制工作。此外，在气体加热器2上游的恒定的载气温度3对于气体加热器2的操作模式和成本具有积极的影响。

图6至图10示意性地示出了图2中所示的蓄热器装置9的蓄热器排4的加载，其中图6表示蓄热器排4的第一蓄热器模块5的加载，图7表示前两个蓄热器模块5、6的加载，并且图8表示第二蓄热器模块6和第三蓄热器模块7的加载。在图8中所示的加载状态下，第一蓄热器模块5已经满载并且然后可以具有600和1,000℃之间的蓄热温度、优选地800℃的蓄热温度。图8示出了当第一蓄热器模块5已经满载时载气3经过第一蓄热器模块5的旁路。然后使蓄热器模块5停用。原则上，也可以不提供旁路引导并且热载气3仍然流过蓄热器模块5-7，即使它已经满载。这允许满载的蓄热器模块5-7的蓄热温度保持在规定的目标温度。

图9示出了用于第三蓄热器模块7和第四蓄热器模块8的加载过程，其中前两个蓄热器模块5、6已经满载。这里，也不必需要旁路引导来引导载气3经过两个满载的蓄热器模块5、6。载气流尤其是根据在进入传热装置10之前测量的载气温度借助于合适的阀引导，所述阀优选是可控制的。

图10和图11示出了蓄热器排4的排放的示例和示意图，其中图10示出了蓄热器排的最后蓄热器模块8的排放并且图11示出了最后两个蓄热器模块7、8的排放。在排放过程期间，较冷的载气3从最后的蓄热器模块8开始流过蓄热器排4，并且加热的载气3被供给到图中所示的消耗装置18。提供另一个温度测量装置17以测量供给到消耗装置18的热载气3的温度。热载气3的温度的控制和/或调节可以经由控制阀16进行，控制阀16确定来自各个蓄热器模块7、8的载气3的体积流量。排放过程基本上可以如DE 10 2014 017 346 A1中描述的那样进行。

在排放期间被加热的载气3的使用可以在蒸汽动力过程中被提供，特别是与气体膨胀过程相结合，以产生电力和/或在排放期间获得的热载气3可以用于工艺蒸汽和/或区域热产生和/或用于将热耦合到预热过程中。

如图6至图9中所示，如果载气3下降到低于用于随后的蓄热器模块6、7、8和用于加载随后的蓄热器模块6（图6）、7（图7）、8（图8）的规定最低加载温度，则载气3与来自气体加热器2的热载气3混合，并且替代地在回路中经由传热装置10、13供给到压缩机6，在压缩机6中，载气被压缩，然后返回到气体加热器2。根据图9，载气3以优选对应于最低加载温度或可以高于或低于最低加载温度的载气温度离开蓄热器排4的最后的蓄热器模块8。传热装置10、13在任何情况下都确保载气3在冷却到设定温度之后存在于压缩机入口处。另一方面，如果在蓄热器排4的最后的蓄热器模块8的出口处的载气温度处于低于最低加载温度的温度水平，则可以在进入传热装置10之前通过从气体加热器2供应热载气3来设定恒定的较高的载气温度，特别是最低加载温度。这相应地适用于其它蓄热器模块5、6、7。

如果载气温度低于蓄热器排4的相应下游蓄热器模块6、7、8的最低加载温度并且需要载气3的循环用于再加热，则同样适用于来自上游蓄热器模块5、6、7之一的载气3的混合。通过与来自气体加热器2的热载气3混合，可以加热从热交换器模块5至8排出的载气3，并且可以在进入传热装置10之前设定预定的、尤其是恒定的载气温度。

图12至图14基于模拟结果示出了通过在载气3离开蓄热器排4之后和在载气3进入压缩机6之前在传热装置10中在再循环过程期间如上所述地冷却载气3，特别是通过向返回到气体加热器2的压缩载气3的热传递，可以显著地增加蓄热器系列的能量利用，这与所需的蓄热体的对应减少相关联。

图12示出了具有五个蓄热器的蓄热器装置的温度分布，其中载气在进入压缩机之前没有被冷却。关于加载末端或蓄热器排的出口与压缩机入口的载气的最大温差为150℃。可以确定35%的利用率。当蓄热罐排最终充注用于消耗目的时，载气达到760℃的温度。

图13示出了具有五个蓄热器的蓄热器装置的温度分布，其中在如上所述的循环期间，载气在进入压缩机之前通过热传递到压缩的载气而在传热装置中被冷却。当蓄热阵列被加载时，载气在500℃的温度下离开，并在该温度水平下被供给到传热装置。压缩机入口温度恒定，例如50℃。可以确定84%的利用率。卸载期间载气的温度为760℃。

图14示出了具有五个蓄热器的蓄热器装置的温度分布，其中，在循环期间，载气在进入压缩机之前再次在传热装置中通过热传递到返回到气体加热器的压缩载气而被冷却。来自蓄热器系列的载气的离开温度为500℃。在该温度水平下，载气被供给到传热装置。例如，至压缩机的温度为恒定的50℃。可以确定76%的利用率。排放时的载气的温度可以为950℃，由此可以在较长的时间段保持至消耗装置的高温度水平。

附图标记列表

1 蓄热器装置 11 冷却剂回路

2 气体加热器 12 热流

3 载气 13 冷却器

4 蓄热器排 14 阀

5 蓄热器模块 15 温度测量装置

6 蓄热器模块 16 阀

7 蓄热器模块 17 温度测量装置

8 蓄热器模块 18 消耗装置

9 蓄热器装置

10 传热装置。

Claims (17)

1.一种用于操作回热式蓄热器装置（9）的方法，其中所述回热式蓄热器装置（9）具有用于加热载气（3）的至少一个气体加热器（2）、具有多个蓄热器模块（5-8）的蓄热器排（4）以及至少一个压缩机（6），其中在加载循环期间，所述蓄热器排（4）的至少一个蓄热器模块（5-8）被在所述气体加热器（2）中被加热的载气（3）穿过，并且通过从被加热的载气（3）到所述蓄热器模块（5-8）的蓄热材料的热传递而被热加载，并且所述载气（3）在加载期间被冷却，其中在在加载蓄热器模块（5-7）之后的载气温度达到或超过所述蓄热器排（4）中的随后蓄热器模块（6-8）的最低加载温度的情况下，所述载气（3）被供给到所述随后蓄热器模块（6-8）以用于加载，并且其中在所述载气温度下降到低于所述随后蓄热器模块（6-8）的最低加载温度的情况下，提供所述载气（3）的循环，并且在再循环期间将所述载气（3）供给到所述压缩机（6），并且在压缩之后使所述载气返回到所述气体加热器（2）以重新加热所述载气（3），其特征在于，选择在压缩机入口处的允许的设定点温度以上的最低加载温度，并且在所述载气温度在所述压缩机入口处的允许的设定点温度以上的情况下，在所述再循环期间在所述载气（3）进入所述压缩机（6）之前冷却所述载气（3）。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述最低加载温度高于250℃。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述最低加载温度高于350℃。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述最低加载温度在350℃和700℃之间。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述最低加载温度在400℃和600℃之间。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述载气（3）的流动路径中在从所述蓄热器排（4）离开之后并且在所述压缩机（6）的上游提供至少一个传热装置（10），以便通过热传递至返回到所述气体加热器（2）的压缩的载气（3）而在所述循环期间冷却所述载气（3）。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述载气（3）通过热传递至返回到所述气体加热器（2）的压缩的载气（3）而被冷却到大于或等于60℃。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述载气（3）被冷却到80℃至100℃的温度。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述载气（3）的流动路径中在所述传热装置（10）之后且在所述压缩机（6）之前提供至少一个冷却器（13），以便在所述压缩机入口处将所述载气（3）冷却到期望的温度。

10.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述压缩机入口处的设定点温度小于70℃。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述压缩机入口处的设定点温度小于60℃。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述压缩机入口处的设定点温度为50℃或更低。

13.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述循环期间，在从蓄热器模块（5-8）离开之后并且在进入所述压缩机（6）之前，将所述载气（3）与来自所述气体加热器（2）的热的载气（3）混合，以便控制所述载气温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制所述载气温度是使所述载气温度保持恒定。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气（3）是空气。

16.一种蓄热器装置（9），其被设计和/或被布置成根据按照权利要求1至15中的任一项所述的方法来操作，所述蓄热器装置包括用于加热载气（3）的至少一个气体加热器（2）、具有多个蓄热器模块（5-8）的至少一个蓄热器排（4）以及至少一个压缩机（6），其中在加载循环期间，所述蓄热器排（4）中的至少一个蓄热器模块（5-8）能够被在所述气体加热器（2）中被加热的载气（3）流动穿过并且能够通过从所述被加热的载气（3）到所述蓄热器模块（5-8）的蓄热材料的热传递而被热加载，其中在所述加载循环期间，提供了所述载气（3）的循环，并且在流动穿过所述蓄热器排（4）的所述至少一个蓄热器模块（5-8）之后提供在加载期间被冷却的载气（3），所述被冷却的载气能够被供给到所述压缩机（6）并且经由所述压缩机（6）返回到所述加热器（2），其特征在于，在所述载气（3）的流动路径中提供布置在所述蓄热器排（4）和所述压缩机（6）之间的至少一个传热装置，用于在所述循环期间和在进入所述压缩机（6）之前冷却所述载气（3）。

17.一种用于平衡在电能的产生中的负载峰值和/或用于通过利用被加热的载气（3）的热量在热电蓄能电站中发电来分散地产生电能和/或用于利用被加热的载气（3）的热量产生工艺蒸汽和/或用于产生区域供热和/或用于将热量耦合到预热过程中的方法，其中，所述热电蓄能电站具有回热式蓄热器装置（9），所述回热式蓄热器装置具有至少一个气体加热器（2）、带有多个蓄热器模块（5-8）的蓄热器排（4）以及至少一个压缩机（6），并且所述回热式蓄热器装置（9）利用根据权利要求16所述的蓄热器装置（9）来操作，所述方法包括以下步骤：

-在至少一个气体加热器（2）中加热载气（3），

-通过从在所述气体加热器（2）中加热的所述载气（3）到所述蓄热器模块（5-8）的蓄热材料的放热，对所述热电蓄能电站的多个蓄热器模块（5-8）中的至少一个蓄热器模块（5-8）进行热加载，

-至少一个蓄热器模块（5-8）的延迟的热排放，其中，冷的载气（3）流过所述至少一个蓄热器模块（5-8），并且热量从所述蓄热材料传递到所述冷的载气（3），用于加热所述载气（3），以及

-利用在所述至少一个蓄热器模块（5-8）的排放期间被加热的载气（3）以用于在蒸汽动力过程中与气体膨胀过程结合地发电，和/或用于工艺蒸汽和/或用于区域产热和/或用于将热量耦合到预热过程中。

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