DE102010040206A1

DE102010040206A1 - Solar thermal absorber for direct evaporation, especially in a solar tower power plant

Info

Publication number: DE102010040206A1
Application number: DE102010040206A
Authority: DE
Inventors: Jan Brückner; Martin Effert; Joachim Franke; Tobias Schulze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08
Also published as: WO2012028492A3; WO2012028492A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen solarthermischen Absorber (4), insbesondere für ein Solarturm-Kraftwerk (1), umfassend eine Durchlaufverdampferheizfläche (13) mit einer Anzahl von Verdampferrohren (10), wobei bei einem Verdampferrohr (10) mindestens ein Einsatz (22) zur Bildung eines drallerzeugenden Innenprofils im Rohrinnenraum (18) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Solarturm-Kraftwerk (1) für Direktverdampfung mit einem solarthermischen Absorber (4) im Solarturm (2), dessen Durchlaufverdampferheizfläche (13) mit einer Anzahl von Verdampferrohren (10) ausgestattet ist, die zu Kühlungszwecken ein drallerzeugendes Innenprofil aufweisen.The invention relates to a solar thermal absorber (4), in particular for a solar tower power plant (1), comprising a continuous evaporator heating surface (13) with a number of evaporator tubes (10), at least one insert (22) for forming an evaporator tube (10) a swirl-generating inner profile is arranged in the tube interior (18). The invention further relates to a solar tower power plant (1) for direct evaporation with a solar thermal absorber (4) in the solar tower (2), the continuous evaporator heating surface (13) of which is equipped with a number of evaporator tubes (10) which have a swirl-generating inner profile for cooling purposes.

Description

Die Erfindung betrifft einen solarthermischen Absorber, insbesondere für ein Solarturm-Kraftwerk, umfassend eine Durchlaufverdampferheizfläche mit Verdampferrohren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Solarturmkraftwerk mit einem solarthermischen Absorber.The invention relates to a solar thermal absorber, in particular for a solar tower power plant, comprising a continuous evaporator heating surface with evaporator tubes. The invention further relates to a solar tower power plant with a solar thermal absorber.

Dem stetig steigenden Energiebedarf und dem Klimawandel muss mit dem Einsatz von nachhaltigen Energieträgern entgegengetreten werden. Sonnenenergie ist solch ein nachhaltiger Energieträger. Sie ist klimaschonend, in unerschöpflichem Maße vorhanden und stellt keine Belastung für nachkommende Generationen dar.The steadily rising energy demand and climate change must be tackled with the use of sustainable energy sources. Solar energy is such a sustainable energy source. It is climate-friendly, inexhaustible and does not burden future generations.

Solarthermische Kraftwerke stellen deshalb eine der nachhaltigen Alternativen zur herkömmlichen Stromerzeugung dar. Zurzeit werden solarthermische Kraftwerke mit Parabolrinnenkollektoren oder Fresnel-Kollektoren ausgeführt. Eine weitere Option stellt die direkte Verdampfung in sogenannten Solar-Turm Kraftwerken dar. Ein solarthermisches Kraftwerk mit Solar-Turm und direkter Verdampfung besteht aus einem Solarfeld, dem Solar-Turm und aus einem konventionellen Kraftwerksteil, in dem die thermische Energie des Wasserdampfes in elektrische Energie umgewandelt wird.Solar thermal power plants are therefore one of the sustainable alternatives to conventional electricity generation. At present, solar thermal power plants are designed with parabolic trough collectors or Fresnel collectors. Another option is the direct evaporation in so-called solar tower power plants. A solar thermal power plant with solar tower and direct evaporation consists of a solar field, the solar tower and a conventional power plant part, in which the thermal energy of water vapor into electrical energy is converted.

Das Solarfeld besteht aus Heliostaten, die ihr Licht auf einen in dem Turm untergebrachten Absorber konzentrieren. Der Absorber besteht aus einer oder mehreren Durchlaufverdampferheizflächen, in denen die eingestrahlte Sonnenenergie dazu genutzt wird, um zugeführtes Speisewasser zu erwärmen, zu verdampfen und gegebenenfalls auch zu überhitzen. Der erzeugte Dampf wird nach gegebenenfalls weiterer Überhitzung anschließend in einem konventionellen Kraftwerkssteil in einer Turbine entspannt, anschließend kondensiert und dem Absorber wieder zugeführt. Die Turbine treibt einen Generator an, der die mechanische Energie in elektrische Energie wandelt.The solar field consists of heliostats that focus their light on an absorber housed in the tower. The absorber consists of one or more continuous evaporator heating surfaces, in which the radiated solar energy is used to heat supplied feed water, evaporate and possibly also to overheat. The steam generated is then expanded after further optionally overheating in a conventional power plant part in a turbine, then condensed and fed back to the absorber. The turbine drives a generator, which converts the mechanical energy into electrical energy.

In einem Solarturm-Kraftwerk ist die eingebrachte Sonnenenergie durch die Größe des Heliostatenfeldes begrenzt. Ein Teil der Einstrahlung wird vom Absorber reflektiert und ist für den thermodynamischen Kraftwerkprozess verloren. Diese Verluste wachsen mit der Größe der Heizfläche. Deshalb sind bei gegebener thermischer Leistung kompakte Absorber mit möglichst kleiner Heizfläche anzustreben. Dies führt durch die Konzentrierung der eingestrahlten Sonnenenergie auf kleine Flächen zu sehr hohen Wärmestromdichten, im Allgemeinen höheren Wärmestromdichten als in fossil befeuerten thermischen Kraftwerken. Deshalb ist bei dem Konzept der Direktverdampfung in einem Solarturm-Kraftwerk die Kühlung der Absorberheizfläche von zentraler Bedeutung. Zur Minimierung der Heizflächengröße ist auf größtmögliche Wärmestromdichten auszulegen.In a solar tower power plant, the solar energy input is limited by the size of the heliostat field. Part of the radiation is reflected by the absorber and is lost to the thermodynamic power plant process. These losses increase with the size of the heating surface. Therefore, for a given thermal performance compact absorbers with the smallest possible heating surface are desirable. This results in very high heat flux densities, generally higher heat flux densities, than in fossil-fired thermal power plants by concentrating the irradiated solar energy on small areas. Therefore, with the concept of direct evaporation in a solar tower power plant, the cooling of the absorber heating surface is of central importance. To minimize the size of the heating surface, it must be designed for maximum heat flow densities.

Die Obergrenze der zulässigen Wärmestromdichten wird durch das Rohrmaterial und durch die Qualität der Kühlungsmechanismen bestimmt.The upper limit of the permissible heat flow densities is determined by the pipe material and the quality of the cooling mechanisms.

Im Gegensatz zu einem Natur- oder Zwangumlaufdampferzeuger unterliegen Durchlaufdampferzeuger keiner Druckbegrenzung, so dass Frischdampfdrücke weit über dem kritischen Druck von Wasser möglich sind. Dieser hohe Frischdampfdruck begünstigt einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad eines Kraftwerks.In contrast to a natural or forced circulation steam generator, continuous steam generators are not subject to any pressure limitation, so that live steam pressures well above the critical pressure of water are possible. This high live steam pressure promotes a high thermodynamic efficiency of a power plant.

Besondere Bedeutung kommt bei dem Konzept der Direktverdampfung der Verbesserung des Betriebsverhaltens und Betriebssicherheit des in den Solarturm integrierten Absorbers zu, der eine Verdampferheizfläche aufweist, in der die eingestrahlte Sonnenenergie dazu genutzt wird, um zugeführtes Speisewasser zu erwärmen, zu verdampfen und gegebenenfalls auch zu überhitzen.Of particular importance in the concept of direct evaporation is the improvement of the operating behavior and reliability of the absorber integrated into the solar tower, which has an evaporator heating surface in which the irradiated solar energy is used to heat supplied feed water, to vaporize it and possibly also to overheat it.

In einem direkt solar beheizten Durchlaufdampferzeuger führt die Beheizung einer Anzahl von Verdampferrohren, die zusammen die Verdampferheizfläche der Absorberrohrwand bilden, zu einer vollständigen Verdampfung eines Strömungsmediums – Wasser bzw. Wasserdampf – in den Verdampferrohren in einem Durchgang. Das Strömungsmedium – üblicherweise Wasser – kann gegebenenfalls vor seiner Verdampfung einem der Verdampferheizfläche strömungsmediums-seitig vorgeschalteten Vorwärmer, üblicherweise auch als Economizer bezeichnet, zugeführt und dort vorgewärmt werden.In a directly solar heated continuous steam generator, the heating of a number of evaporator tubes, which together form the evaporator heating surface of the absorber tube wall, leads to complete evaporation of a flow medium - water or water vapor - in the evaporator tubes in one pass. If appropriate, the flow medium-usually water-may, prior to its evaporation, be supplied to a preheater upstream of the evaporator heating surface upstream of the evaporator heating medium, usually also referred to as an economizer, and preheated there.

Durch die hohen Wärmestromdichten entsteht insbesondere das Problem, dass es in den Verdampferheizflächen, genauer gesagt in den Verdampferrohren zu Siedekrisen wie Dry-out oder Filmsieden (DNB) kommt, bei denen die Benetzung der Rohrwand verloren geht und es zu einer stellenweisen Überhitzung kommen kann.Due to the high heat flux densities arises in particular the problem that it comes in the evaporator, more precisely in the evaporator tubes to boiling crises such as dry-out or film boiling (DNB), in which the wetting of the pipe wall is lost and there may be some overheating.

In fossil beheizten Dampferzeugern wird dieses Problem durch den Einsatz innenberippter Rohre gelöst. Durch die innenberippten Rohre wird der Strömung ein Drall aufgeprägt, der bei unterkritischen Drücken zur Separation der Wasser- und Dampfphase führt. Das Wasser wird vermehrt an die Rohrinnenwand geleitet, wodurch die Wärmeübergangseigenschaften verbessert werden. Die Innenwand ist bis zu hohen Dampfgehalten benetzt und optimal gekühlt.In fossil-fired steam generators, this problem is solved by the use of internally ribbed pipes. The inside ribbed pipes impart a swirl to the flow, which at subcritical pressures leads to the separation of the water and vapor phases. The water is increasingly directed to the pipe inner wall, whereby the heat transfer properties are improved. The inner wall is wetted to high vapor levels and optimally cooled.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen solarthermischen Absorber der oben genannten Art anzugeben, dessen Betriebssicherheit und Stabilität auch bei unterschiedlichen Belastungszuständen gegenüber den herkömmlichen auf Direktverdampfung basierenden Absorbern verbessert ist. Des Weiteren soll ein verbessertes Solarturm-Kraftwerk angegeben werden.The invention is based on the object to provide a solar thermal absorber of the above type, its reliability and stability even at different load conditions over the conventional on Direct evaporation based absorbers is improved. Furthermore, an improved solar tower power plant will be specified.

Bezüglich des solarthermischen Absorbers wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen solarthermischen Absorber umfassend eine Verdampferheizfläche mit einer Anzahl von Verdampferrohren, wobei bei wenigstens einem Verdampferrohr zur Bildung eines drallerzeugenden Innenprofils mindestens ein Einsatz im Rohrinnenraum angeordnet ist.With regard to the solar thermal absorber, this object is achieved by a solar thermal absorber comprising a Verdampferheizfläche with a number of evaporator tubes, wherein at least one evaporator tube to form a spin-producing inner profile at least one insert in the tube interior is arranged.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass insbesondere bei Solarturmanlagen mit direkter Verdampfung die zu verzeichnenden sehr hohen Wärmestromdichten zu Kühlungsproblemen von Verdampferrohren führen können. Deshalb kommt der Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung der Verdampferrohre eine große Bedeutung zu, und Maßnahmen zur Verbesserung des Kühlungsverhaltens der Verdampferrohre unterstützen die Betriebssicherheit und Betriebsflexibilität unmittelbar. Die Erfindung zielt daher auf die Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung in den Verdampferrohren ab. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung insbesondere für großtechnische Solarturm-Kraftwerksanlagen der zukünftigen Generation mit sehr hohen Leistungsdichten und hohen Dampfzuständen.The invention is based on the finding that, in particular in solar turner systems with direct evaporation, the very high heat flow densities to be recorded can lead to cooling problems of evaporator tubes. Therefore, the assurance of sufficient cooling of the evaporator tubes is of great importance, and measures to improve the cooling behavior of the evaporator tubes directly support the operational safety and operating flexibility. The invention therefore aims to ensure adequate cooling in the evaporator tubes. This is an essential prerequisite, in particular, for large-scale solar tower power plants of the future generation with very high power densities and high steam conditions.

Ein wichtiges Auslegungskriterium sind die Wärmeübergangseigenschaften des solarthermischen Absorbers mit Verdampferrohren zur direkten Dampferzeugung. Ein hoher Wärmeübergang ermöglicht eine besonders effektive Beheizung des das Verdampferrohr durchströmenden Mediums bei gleichzeitig zuverlässiger Kühlung des Verdampferrohres an sich.An important design criterion is the heat transfer properties of the solar thermal absorber with evaporator tubes for direct steam generation. A high heat transfer allows a particularly effective heating of the medium flowing through the evaporator tube while at the same time reliably cooling the evaporator tube per se.

Um den technischen Anforderung zu begegnen schlägt die Erfindung erstmals vor, in dem solarthermischen Absorber oder in Teilen der Absorberheizfläche des Verdampfers den Einsatz von Glattrohren mit Einbaukörpern anzuordnen, die dem zugeführten Fluid einen Drall aufprägen. Durch den Einsatz dieser Drallkörper wird die Kühlung der Verdampferrohre im Vergleich zu Glattrohren wesentlich verbessert. Die Drallkörper können dabei bei Rohrmaterialien zum Einsatz kommen, in denen aus fertigungstechnischen Gründen keine Innenberippung hergestellt werden kann.To meet the technical requirement, the invention proposes for the first time to arrange in the solar thermal absorber or in parts of the absorber heating of the evaporator the use of smooth tubes with mounting bodies, which impose a twist on the fluid supplied. By using this swirl body, the cooling of the evaporator tubes is significantly improved compared to plain tubes. The swirl bodies can be used in pipe materials in which, for manufacturing reasons, no internal ribbing can be produced.

Durch den Einsatz von drallerzeugenden Einbaukörpern in den Verdampferrohren erhöht sich die Betriebssicherheit eines solarthermischen Kraftwerks mit Solar-Turm. Die Kühlung der Verdampferrohre wird durch den Drallkörper deutlich verbessert, da die Innenseite des Verdampferrohres bis hin zu hohen Dampfgehalten vollständig benetzt ist. Die als ”Dry-out” bekannte Siedekrise (Austrocknen des Verdampferrohres) mit deutlich reduziertem Wärmeübergang tritt erst bei hohen Dampfgehalten auf. Trocknet die Wand erst bei hohen Dampfgehalten aus, so ist die Wasserphase fast vollständig verdampft und über eine hohe Dampfgeschwindigkeit wird eine ausreichende Dampfkühlung sichergestellt. Durch die auf der Innenseite der Rohrwand gleichmäßige Kühlung werden die Temperaturdifferenzen zwischen stark und weniger stark beheizten Abschnitten des Rohrumfangs minimiert. Dies führt zu niedrigen sekundären thermischen Spannungen und ebenfalls zu einer hohen Betriebssicherheit des solarthermischen Absorbers. Weiterhin ist der Wärmeübergang im Post-Dryout-Gebiet gegenüber den Verhältnissen im Glattrohr wesentlich höher. Zusätzlich kann in geneigten oder in horizontal verlaufenden Abschnitten der Verdampferheizfläche mit Drallkörpern das Auftreten einer Schichtung der Zweiphasenströmung verhindert bzw. zu deutlich niedrigeren Massenstromdichten verschoben werden.The use of swirl-producing components in the evaporator pipes increases the reliability of a solar thermal power plant with a solar tower. The cooling of the evaporator tubes is significantly improved by the swirl body, since the inside of the evaporator tube is completely wetted up to high vapor contents. The known as "dry-out" boiling crisis (drying of the evaporator tube) with significantly reduced heat transfer occurs only at high vapor levels. If the wall dries out only at high vapor contents, the water phase is almost completely evaporated and a high steam speed ensures sufficient steam cooling. The uniform cooling on the inside of the pipe wall minimizes the temperature differences between strong and less heated sections of the pipe circumference. This leads to low secondary thermal stresses and also to a high reliability of the solar thermal absorber. Furthermore, the heat transfer in the post-dryout area compared to the conditions in the plain tube is much higher. In addition, in inclined or horizontally extending sections of the evaporator heating surface with spin bodies, the occurrence of stratification of the two-phase flow can be prevented or shifted to significantly lower mass flow densities.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Mehrphasenströmung innerhalb des solarthermischen Absorbers mit Direktverdampfung in einem Verdampferrohr zur Verbesserung des Wärmeüberganges einen Drall aufweisen sollte, so dass die flüssige Phase infolge der Rotation an die Innenwand des Verdampferrohres geführt wird und diese möglichst gleichmäßig benetzt. Für eine gezielte Herstellung und Aufrechterhaltung einer derartigen Drallströmung sollten daher geeignete strömungsführende Elemente im Rohrinneren angeordnet sein. Wie sich herausgestellt hat, ist die Strömungsführung dann besonders günstig, wenn einerseits weder ein „Überdrallen” mit großen Druckverlusten entlang des Strömungsweges auftritt, andererseits die Drallwirkung dennoch intensiv genug ist, um die flüssige Phase des Strömungsmediums über den gesamten Rohrumfang an die Rohrinnenwand zu leiten.The invention is based on the knowledge that the multiphase flow within the solar thermal absorber with direct evaporation in an evaporator tube to improve the heat transfer should have a twist, so that the liquid phase is guided due to the rotation of the inner wall of the evaporator tube and this wets as evenly as possible , For a specific production and maintenance of such a swirl flow, therefore, suitable flow-guiding elements should be arranged inside the tube. As has been found, the flow guide is particularly favorable when on the one hand neither a "Überdrallen" occurs with large pressure losses along the flow path, on the other hand, the swirl effect is still intense enough to direct the liquid phase of the flow medium over the entire pipe circumference to the pipe inner wall ,

Bei überkritischen Drücken bewirkt die durch einen Drall bei unveränderter Massenstromdichte erhöhte Geschwindigkeit des Fluids relativ zur Wand ebenfalls eine Erhöhung des Wärmeübergangs und ermöglicht durch verbesserte Kühlung größere Leistung für ein vorgegebenes Feld von Heliostaten.At supercritical pressures, the increased velocity of the fluid relative to the wall due to a swirl with unchanged mass flow density also causes an increase in the heat transfer and, through improved cooling, enables greater power for a given field of heliostats.

Zur Vermeidung hoher Druckverluste, die zu einem hohen Eigenenergiebedarf für die Speisewasserpumpe in einem Solarturm-Kraftwerk führen, und zur Sicherstellung der Dampfabfuhr im Rohrinneren sollten die strömungsführenden Elemente im Wesentlichen in der Art eines Innenprofils an der Innenwand des Verdampferrohres angeordnet sein und den Rohrquerschnitt im Zentrum nicht oder nur geringfügig versperren. Um überdies die mit den Rippenrohren konventioneller Bauart verbundenen Fertigungslimitierungen zu umgehen, sollte das drallerzeugende Innenprofil im solarthermischen Absorber durch Rohreinbauten oder Einsätze verwirklicht werden, die unabhängig von den Verdampferrohren in der gewünschten Form hergestellt werden können und nachträglich in das Rohr eingezogen werden.To avoid high pressure losses, which lead to a high own energy demand for the feedwater pump in a solar tower power plant, and to ensure the vapor discharge inside the tube, the flow-guiding elements should be arranged substantially in the manner of an inner profile on the inner wall of the evaporator tube and the tube cross-section in the center not or only slightly obstruct. In addition, in order to circumvent the production limitations associated with the finned tubes of conventional design, the swirl-producing internal profile in the solar thermal absorber should be realized by tube installations or inserts be prepared independently of the evaporator tubes in the desired shape and be subsequently retracted into the tube.

Zu diesem Zweck sind bei dem hier vorgestellten neuen Konzept Drähte oder Bänder vorgesehen, die sich nach dem Einbringen in das Verdampferrohr schraubenförmig an der Rohrinnenwand entlangwinden, so dass ein wesentlicher Teil des Rohrquerschnitts (mehr als 50%) frei bleibt und der Dampf im Rohrinneren somit akkumulieren und abströmen kann.For this purpose, in the new concept presented here, wires or tapes are provided which, after introduction into the evaporator tube, helically wind along the inner wall of the tube, so that a substantial part of the tube cross-section remains free (more than 50%) and the steam inside the tube thus remains free accumulate and can flow away.

Weiterhin wurde erkannt, dass eine einfache, d. h. eingängige Schraubenfeder in der Regel nur einen schwachen Drall erzeugt. Die Strömung kann dabei über den an der Rohrinnenwand anliegenden Draht scheren. Aufgrund der geringeren Rotation kommt es dann zu einem früheren Auftreten der Siedekrise. Dieser Effekt könnte zwar beispielsweise durch einen größeren Drahtdurchmesser (analog einer größeren Rippenhöhe) kompensiert werden, jedoch führt dies bei einer Drahtanordnung in der Art einer einfachen Schraubfeder leicht zu einem Ansammeln oder Aufstauen der Wasserphase im Zwickel zwischen der Rohrwand und dem Drahteinsatz an der angeströmten Seite bei gleichzeitigem Austrocknen der Innenwandbereiche längsseitig des Drahtes auf der Leeseite, d. h. zu einer unzureichenden Kühlung der entsprechenden Wandbereiche. Derartige Nachteile werden gemäß dem hier vorgestellten Konzept vermieden, indem eine Mehrzahl von Drähten in der Art eines mehrgängigen Gewindes jeweils schraubenförmig an der Rohrinnenwand anliegt. Bei dieser Ausführung wird auch bei moderater Drallstärke und vergleichsweise geringem Druckverlust eine gleichmäßige Benetzung der Rohrinnenwand mit flüssigem Strömungsmittel erreicht; ein Überdrallen der Strömung wird andererseits vollständig vermieden.Furthermore, it was recognized that a simple, i. H. catchy coil spring usually produces only a slight twist. The flow can shear over the voltage applied to the pipe inner wall wire. Due to the lower rotation, the boiling crisis occurs earlier. Although this effect could be compensated, for example by a larger wire diameter (analogous to a larger rib height), but this leads to a wire assembly in the manner of a simple helical spring easily to accumulate or damming the water phase in the gusset between the pipe wall and the wire insert on the upstream side with simultaneous drying of the inner wall areas along the wire on the leeward side, d. H. to insufficient cooling of the corresponding wall areas. Such disadvantages are avoided according to the concept presented here in that a plurality of wires in the manner of a multi-start thread respectively bears helically on the pipe inner wall. In this embodiment, a uniform wetting of the pipe inner wall with liquid fluid is achieved even with moderate swirl strength and relatively low pressure loss; on the other hand, overflow of the flow is completely avoided.

Besonders vorteilhaft ist zudem, dass im Gegensatz zu Rippenrohren herkömmlicher Bauart, die durch einen Verformungsprozess unter Einsatz erheblicher Verformungskräfte aus Glattrohren hergestellt werden, eine große Flexibilität hinsichtlich der strömungsrelevanten Parameter, wie etwa Profilhöhe, Gangzahl, Steigungswinkel, Flankenwinkel und Scharfkantigkeit besteht. Entsprechende Designvorgaben können bei der Ausführung als Einsatzbauteil besonders einfach und präzise umgesetzt werden, da hierzu in der Regel nur Drähte oder Metallbänder mit dem passenden Querschnittsprofil zur Verfügung gestellt und in die gewünschte Anordnung gebracht werden müssen, z. B. durch Drillung und/oder Verbiegung.It is also particularly advantageous that, in contrast to finned tubes of conventional design, which are produced by a deformation process using considerable deformation forces from smooth tubes, a great flexibility in terms of flow-related parameters, such as profile height, number of gears, pitch angle, flank angle and Scharfkantigkeit exists. Corresponding design specifications can be particularly simple and precise implemented in the execution as insert component, as this usually only wires or metal bands must be provided with the appropriate cross-sectional profile and brought into the desired arrangement, eg. B. by twisting and / or bending.

Bei Verdampferrohren mit üblichen Dimensionen und Abmessungen ist eine Anordnung der Drähte in der Art eines zwei- oder dreigängigen Gewindes besonders zweckmäßig. Aber auch vier- bis sechsgängige Ausführungen können vorteilhaft sein; bei Verdampferrohren mit besonders großem Durchmesser sind sogar achtgängige Varianten denkbar. Vorteilhafterweise beträgt der Steigungswinkel des jeweiligen Drahtes gegenüber einer senkrecht zur Rohrachse orientierten Bezugsebene mindestens 30° und vorzugsweise höchstens 70°. Ganz besonders vorteilhaft ist ein Steigungswinkel aus dem Intervall 40° bis 55°.In evaporator tubes of conventional dimensions and dimensions, an arrangement of the wires in the manner of a two- or three-start thread is particularly useful. But even four- to six-speed versions may be advantageous; With evaporator tubes with a particularly large diameter even eight-speed variants are conceivable. Advantageously, the pitch angle of the respective wire with respect to a reference plane oriented perpendicular to the tube axis is at least 30 ° and preferably at most 70 °. Especially advantageous is a pitch angle from the interval 40 ° to 55 °.

Für eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit weist der jeweilige Draht einen runden oder einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Bei der letztgenannten Ausführungsform können insbesondere die Kanten nachbearbeitet sein, so dass sich vergleichsweise steile Flankenwinkel und scharfkantige Übergänge realisieren lassen. Die Drähte können je nach Durchmesser des Verdampferrohres und je nach den vorgesehenen Strömungs- und Temperaturverhältnissen im Durchmesser variieren. Im Allgemeinen ist ein Drahtdurchmesser bzw. eine mittlere Querschnittsausdehnung von 5% bis 15% des Innendurchmessers des Glattrohres vorteilhaft.For a particularly simple and inexpensive manufacturability, the respective wire has a round or a substantially rectangular cross-section. In the latter embodiment, in particular, the edges can be post-processed, so that it is possible to realize comparatively steep flank angles and sharp-edged transitions. The wires can vary in diameter depending on the diameter of the evaporator tube and depending on the intended flow and temperature conditions. In general, a wire diameter or a mean cross-sectional dimension of 5% to 15% of the inner diameter of the smooth tube is advantageous.

Vorteilhafterweise sitzt der jeweilige Draht bzw. der aus den Drähten gebildete Rohreinsatz bei der vorgesehenen Betriebstemperatur des Verdampferrohres infolge seiner Eigenspannung rutschfest im Rohrinnenraum. Das Drahtmaterial und die Eigenspannung sind also derart auf die geometrischen Verhältnisse abgestimmt, dass ein Kriechen oder ein Verrutschen der einzelnen Windungen gegeneinander unterbunden ist.Advantageously, the respective wire or the tube insert formed from the wires sits at the intended operating temperature of the evaporator tube as a result of its residual stress in the interior of the tube. The wire material and the residual stress are thus matched to the geometric conditions that a creeping or slipping of the individual turns is prevented against each other.

In einer alternativen Realisierungsform des Rohreinsatzes im solarthermischen Absorbers umfasst der drallerzeugende Einsatz im Innenraum des Verdampferrohres mindestens einen Blechrahmen mit einer Anzahl großflächiger Ausnehmungen, wobei der Einsatz in Längsrichtung verdrillt ist, und wobei die Längskanten des jeweiligen Blechrahmens zumindest teilweise an der Rohrinnenwand anliegen.In an alternative embodiment of the tubular insert in the solar thermal absorber, the swirl-producing insert in the interior of the evaporator tube comprises at least one sheet metal frame with a number of large-area recesses, wherein the insert is twisted in the longitudinal direction, and wherein the longitudinal edges of the respective sheet metal frame at least partially rest against the pipe inner wall.

Weiterhin ist es gerade bei einem vergleichsweise langen, sich über die gesamte Höhe des solarthermischen Absorbers erstreckenden Verdampferrohres wünschenswert, entlang seiner Längsausdehnung je nach Ort unterschiedliche Führungsprofile im Rohrinneren vorzusehen, die der räumlichen Entwicklung bzw. Variation sowohl des Dampfanteils als auch des Beheizungsprofils Rechnung tragen. Ein derartiges Konzept lässt sich vorteilhafterweise dadurch realisieren, dass eine Mehrzahl von Einsätzen in das Verdampferrohr eingebracht ist, die in jeweils getrennten Rohrabschnitten angeordnet sind, wobei der jeweilige Einsatz mit seinen geometrischen Parametern an die im Betrieb vorgesehene lokale Beheizung und/oder an die lokalen Strömungsverhältnisse angepasst ist. Da sich ferner herausgestellt hat, dass der Drall nach einmaliger Generierung auch bei einer Zweiphasenströmung mindestens über eine Strömungsstrecke von fünf Rohrdurchmessern erhalten bleibt, ist keine vollständige, lückenlose Bestückung des Rohres notwendig. Vielmehr können die Einsätze durch Zwischenräume voneinander beabstandet in das Verdampferrohr eingebaut sein.Furthermore, it is particularly desirable for a comparatively long, over the entire height of the solar thermal absorber extending evaporator tube to provide along its longitudinal extent depending on the location different guide profiles in the tube interior, which take into account the spatial development or variation of both the vapor content and the heating profile. Such a concept can be advantageously realized in that a plurality of inserts is introduced into the evaporator tube, which are arranged in separate pipe sections, wherein the respective insert with its geometric parameters to the provided during operation local heating and / or to the local flow conditions is adjusted. Since it has also been found that the swirl is retained after a single generation even with a two-phase flow over at least a flow path of five pipe diameters, no complete, complete assembly of the tube is necessary. Rather, the inserts can be installed spaced apart by spaces in the evaporator tube.

Die Drallerzeugung wird anders als bei den geschlossenen Twisted Tapes von den randnahen Abschnitten, d. h., den die Ausnehmungen umrandenden oder einfassenden Randstegen bewirkt, die sich jeweils schraubenförmig an der Rohrinnenwand entlang winden und dabei eine den Rippen herkömmlicher Rippenrohre ähnliche Gestalt und ähnliche Funktion haben. Die mit dem „Überdrallen” zusammenhängenden negativen Effekte herkömmlicher Twisted Tapes werden vermieden. Stattdessen wird auch bei moderater Drallstärke und bei vergleichsweise geringem Druckverlust eine gleichmäßige Benetzung der Rohrinnenwand mit flüssigem Strömungsmittel erreicht. Eventuell vorhandene endseitige Querstege und die Querstege, die gegebenenfalls zwischen jeweils zwei in Längsrichtung hintereinander angeordneten Ausnehmungen vorgesehen sind, haben lediglich eine Stützfunktion für den Rohreinsatz und stören die Drallströmung im Zentrum des Verdampferrohres nur unwesentlich.The twist generation is different than the closed twisted tapes of the near-edge sections, d. h., Which causes the recesses bordering or bordering edge webs, which each helically wind along the tube inner wall and thereby have a similar ribs of the conventional finned tubes shape and similar function. The negative effects of conventional twisted tapes that are associated with the "overstraining" are avoided. Instead, a uniform wetting of the pipe inner wall with liquid fluid is achieved even with moderate swirl strength and at a relatively low pressure loss. Any existing end transverse webs and the transverse webs, which are optionally provided between each two longitudinally successively arranged recesses, have only a support function for the tube insert and interfere with the swirl flow in the center of the evaporator tube only slightly.

Besonders vorteilhaft ist bei dem neuen Konzept, dass im Gegensatz zu den Rippenrohren, die unter Einsatz erheblicher Verformungskräfte durch einen Verformungsprozess aus Glattrohren hergestellt werden, eine große Flexibilität hinsichtlich der strömungsrelevanten Parameter, wie etwa Windungszahl, Breite der Randstege (entsprechend der Rippenhöhe bei Rippenrohren), Flankenwinkel und Scharfkantigkeit besteht. Entsprechende Designvorgaben können bei der Ausführung als Einsatzbauteil besonders einfach und präzise umgesetzt werden, da hierzu in der Regel nur ein bzw. mehrere geeignet ausgestanzte oder ausgeschnittene Bleche oder Metallbänder bereitgestellt und unter Verdrillung in ein vergleichsweise einfach zu fertigendes Glattrohr eingebracht werden müssen.It is particularly advantageous in the new concept that, in contrast to the finned tubes, which are produced by using a deformation process from smooth tubes using considerable deformation forces, a great flexibility with regard to the flow-related parameters, such as number of turns, width of the edge webs (corresponding to the fin height in finned tubes) , Flank angle and sharp-edgedness exists. Corresponding design specifications can be particularly simple and precise implemented in the design as an insert component, as this usually only one or more suitably punched or cut sheets or metal strips must be provided and placed under twisting in a comparatively easy to manufacture smooth tube.

Eine mögliche Alternative zu den Drallkörpern sind innenberippte Rohre, die mit Aufpreis gegenüber einem Glattrohr großtechnisch hergestellt werden. Nach heutigem Kenntnisstand sind diese innenberippten Rohre aber nur für Materialien mit einem Chromgehalt < 5% großtechnisch herstellbar. Ist durch die hohe Beheizung in dem Absorber eines Solar-Turms oder durch auftretende Materialspannungen der Einsatz von höherwertigen Materialien erforderlich, so kann durch die Drallkörper in Form eines drallerzeugenden Einsatzes die Kühlung der Verdampferrohre des solarthermischen Absorbers sichergestellt werden.A possible alternative to the swirl bodies are internally ribbed tubes, which are produced at an extra cost compared to a smooth tube on a large scale. According to the current state of knowledge, these internally ribbed tubes can only be produced on an industrial scale for materials with a chromium content of <5%. If the use of higher-grade materials is required due to the high heating in the absorber of a solar tower or due to material stresses occurring, the swirl body in the form of a swirl-producing insert can be used to ensure the cooling of the evaporator tubes of the solar thermal absorber.

Bezüglich des verbesserten Solarturm-Kraftwerks wird die Aufgabe gelöst durch ein Solarturm-Kraftwerk mit einem solarthermischen Absorber gemäß der Erfindung. Dabei ist in dem Solarturm-Kraftwerk der solarthermische Absorber strömungsmediumseitig in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer Dampfturbinenanlage geschaltet.With regard to the improved solar tower power plant, the object is achieved by a solar tower power plant with a solar thermal absorber according to the invention. In this case, in the solar tower power plant, the solar thermal absorber is connected to the flow medium side in the water-steam cycle of a steam turbine plant.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing.

Darin zeigtIt shows

1 ein Solarturm-Kraftwerk, 1 a solar tower power plant,

2 einen solarthermischen Absorber mit Verdampferrohren 2 a solar thermal absorber with evaporator tubes

3 eine geschnittene Ansicht eines Verdampferrohres mit einem ein drallerzeugendes Innenprofil ausbildenden Einsatz, 3 a sectional view of an evaporator tube with a spin forming inner profile forming insert,

4 eine geschnittene Ansicht eines Verdampferrohres mit einem ein drallerzeugendes Innenprofil ausbildenden Einsatz, der aus einem einzigen verdrillten Blechrahmen besteht, 4 a sectional view of an evaporator tube with an insert forming a spin-producing inner profile, which consists of a single twisted sheet metal frame,

Gleiche Teile sind allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Like parts are given the same reference numerals to all figures.

1 zeigt ein Solarturm-Kraftwerk 1. Das Solarturm-Kraftwerk 1 umfasst einen Solarturm 2, an dessen vertikal oberem Ende ein Receiver 3 angeordnet ist. Der Receiver 3 umfasst einen solarthermischen Absorber 4, beispielsweise in Form einer Absorberrohrwand 5 konventioneller Bauart (siehe 2). Ein Heliostatenfeld 6 mit einer Anzahl von Heliostaten 7 ist am Boden um den Solarturm 2 konzentrisch herum platziert. Das Heliostatenfeld 6 mit den Heliostaten 7 ist für eine Fokussierung der direkten Solarstrahlung I_s ausgelegt. Dabei sind die einzelnen Heliostaten 7 so angeordnet und ausgerichtet, dass die direkte Solarstrahlung I_s von der Sonne in Form von konzentrierter Solarstrahlung I_c auf den Receiver 3 fokussiert wird. Bei dem Solarturm-Kraftwerk 1 wird somit die Sonnenstrahlung durch ein Feld einzeln nachgeführter Spiegel, den Heliostaten 7, auf die Spitze des Solarturms 2 konzentriert. In der Turmspitze befindet sich ein solarthermischer Absorber 4, beispielsweise eine Absorberrohrwand 5, die die Strahlung in Wärme umwandelt und die Wärme an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser in den Rohrbündeln abgibt. Das Wasser wird hierdurch direkt verdampft. Der im Absorber durch Direktverdampfung erzeugte Dampf kann als Frischdampf einem konventionellen Kraftwerksprozess mit einer Dampfturbine zugeführt werden. 1 shows a solar tower power plant 1 , The solar tower power plant 1 includes a solar tower 2 , at the vertical upper end of a receiver 3 is arranged. The receiver 3 includes a solar thermal absorber 4 , For example in the form of an absorber tube wall 5 conventional design (see 2 ). A heliostat field 6 with a number of heliostats 7 is on the ground around the solar tower 2 placed concentrically around. The heliostat field 6 with the heliostats 7 is designed for focusing the direct solar radiation I _s . Here are the individual heliostats 7 arranged and aligned so that the direct solar radiation I _s from the sun in the form of concentrated solar radiation I _c to the receiver 3 is focused. At the solar tower power plant 1 Thus, the solar radiation through a field individually tracked mirrors, the heliostats 7 , on the top of the solar tower 2 concentrated. In the spire is a solar thermal absorber 4 , For example, an absorber tube wall 5 which converts the radiation into heat and releases the heat to a heat transfer medium, for example water in the tube bundles. The water is thereby directly evaporated. The steam produced in the absorber by direct evaporation can be supplied as live steam to a conventional power plant process with a steam turbine.

In 2 ist ein solarthermischer Absorber 4 umfassend eine Absorberrohrwand 5 dargestellt, wie sie beispielsweise in Ausführung als Absorberrohrwand 5 in den Receiver 3 des Solarturmkraftwerks 1 der 1 integriert ist. Konzentrierte Solarstrahlung I_c trifft fokussiert auf eine Vielzahl von Wärmeübertragenden Rohren, die so genannten Verdampferrohre 10. Die Verdampferrohre 10 sind eingangsseitig am Verdampfereintritt 8 mit einem Verteiler 9 strömungstechnisch verbunden. Am Verdampferaustritt 11 sind die Verdampferrohre 10 mit einem Sammler 12 verbunden. In einer Durchlaufverdampferheizfläche 13 ist ein Heizbereich H gebildet, der mit intensiver konzentrierter Solarstrahlung I_c direkt beaufschlagbar ist. Im Heizbereich H sind eine Vielzahl von Verdampferrohren 10 in paralleler Verschaltung angeordnet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine vertikal ausgerichtete Verrohrung. Es ist aber auch möglich, dass die Verdampferrohre 10 des solarthermischen Absorbers 4 horizontal ausgerichtet, um einen Neigungswinkel geneigt, oder spiralförmig gewickelt sind.In 2 is a solar thermal absorber 4 comprising an absorber tube wall 5 shown how For example, in execution as absorber tube wall 5 in the receiver 3 of the solar tower power plant 1 of the 1 is integrated. Concentrated solar radiation I _c meets focused on a variety of heat-transmitting tubes, the so-called evaporator tubes 10 , The evaporator tubes 10 are on the input side at the evaporator inlet 8th with a distributor 9 fluidically connected. At the evaporator outlet 11 are the evaporator tubes 10 with a collector 12 connected. In a continuous evaporator heating surface 13 is a heating H formed, which is directly acted upon by intensive concentrated solar radiation I _c . In the heating area H are a variety of evaporator tubes 10 arranged in parallel connection. In the exemplary embodiment is a vertically oriented piping. But it is also possible that the evaporator tubes 10 of the solar thermal absorber 4 horizontally oriented, tilted at an inclination angle, or spirally wound.

Im Betrieb der solar beheizten Absorberrohrwand 5 werden die Verdampferrohre 10 im Heizbereich H durch die konzentrierte Solarstrahlung I_c sehr stark aufgeheizt, wobei die Verdampferrohre 10 die Wärme an ein Strömungsmedium, beispielsweise Wasser, in den Verdampferrohren 10 abgeben. Das Strömungsmedium wird dabei in den Verdampferrohren 10 durch die konzentrierte Solarstrahlung I_c direkt verdampft. Das verdampfte Wasser verlässt als Nutzdampf den Verdampferaustritt 11 und kann gegebenenfalls nach weiterer Überhitzung in einer nicht dargestellten Überhitzerheizfläche in einem nicht näher dargestellten konventionellen Kraftwerksteil als Arbeitsmedium zur Entspannung in einer Dampfturbine benutzt werden. Am Verdampfereintritt 8 tritt kaltes Strömungsmedium, insbesondere kaltes Wasser, in den Verteiler 9 ein und wird auf die Vielzahl der Verdampferrohre 10 verteilt. Im Betrieb des solarthermischen Absorbers 4 ist es besonders kritisch in Abhängigkeit des vorhandenen Wärmeangebots der primären Solarstrahlung immer genau den erforderlichen Speisewassermassenstrom durch die Absorberheizfläche, respektive die Absorberrohrwand 5, zur Verfügung zu stellen, um den geforderten bzw. gewünschten Fluidzustand am Absorberaustritt, respektive am Verdampferaustritt 11 auch während instationärer Vorgänge, insbesondere bei Wolkendurchzug durch das Heliostatenfeld 6 zu gewährleisten. Das am Verdampferaustritt 11 zur Verfügung stehende Wasser-/Dampfgemisch kann bei entsprechender Überhitzung als Frischdampf mit einer Frischdampftemperatur der nicht näher dargestellten Dampfturbine zur Erzeugung von elektrischer Energie zugestellt werden.During operation of the solar heated absorber tube wall 5 become the evaporator tubes 10 in the heating area H by the concentrated solar radiation I _c very strongly heated, the evaporator tubes 10 the heat to a flow medium, such as water, in the evaporator tubes 10 submit. The flow medium is in the evaporator tubes 10 evaporated directly by the concentrated solar radiation I _c . The vaporized water leaves as useful vapor evaporator outlet 11 and may optionally be used after further overheating in a superheater not shown in a non-illustrated conventional power plant part as a working medium for relaxation in a steam turbine. At the evaporator entry 8th enters cold flow medium, in particular cold water, in the manifold 9 and is on the variety of evaporator tubes 10 distributed. In operation of the solar thermal absorber 4 it is particularly critical depending on the available heat supply of the primary solar radiation always exactly the required feedwater mass flow through the Absorberheizfläche, respectively the absorber tube wall 5 to make available to the required or desired fluid state at the absorber outlet, respectively at the evaporator outlet 11 also during unsteady processes, in particular during cloud passage through the heliostat field 6 to ensure. That at the evaporator outlet 11 available water / steam mixture can be delivered with appropriate overheating as live steam with a live steam temperature of the steam turbine not shown for generating electrical energy.

3 zeigt in einer geschnittenen Ansicht einen Ausschnitt eines für die Berohrung der Absorberrohrwand 5 des solarthermischen Absorbers 4 eingesetzten Verdampferrohres 10. In den Rohrinnenraum 18 eines Glattrohres 20 ist ein Einsatz 22 eingebracht, der zur Verbesserung des Wärmeübergangsverhaltens ein drallerzeugendes Innenprofil ausbildet. Der Einsatz 22 umfasst im Ausführungsbeispiel drei Drähte 24, die sich in der Art eines dreigängigen Gewindes mit konstantem Steigungswinkel (und damit mit konstanter Ganghöhe) an der Rohrinnenwand 26 entlangwinden. Infolge ihrer Eigenspannung liegen die Drähte 24 fest an der Rohrinnenwand 26 an. Zusätzlich sind die Drähte 24 jeweils an mehreren Stellen, insbesondere in der Nähe ihrer beiden Enden, durch Punktschweißung an der Rohrinnenwand 26 fixiert. 3 shows in a sectional view a section of a for the bore of the absorber tube wall 5 of the solar thermal absorber 4 used evaporator tube 10 , In the pipe interior 18 a smooth tube 20 is an assignment 22 introduced, which forms a spin-producing inner profile to improve the heat transfer behavior. The use 22 includes in the exemplary embodiment three wires 24 , which are in the form of a three-thread thread with a constant pitch angle (and thus with a constant pitch) on the pipe inner wall 26 along squirm. Due to their residual stress, the wires are lying 24 firmly on the pipe inner wall 26 at. In addition, the wires 24 in each case at several points, in particular near their two ends, by spot welding to the pipe inner wall 26 fixed.

Die Drähte 24 bestehen im Ausführungsbeispiel wie auch die Rohrinnenwand 26 des sie aufnehmenden Glattrohres 20 aus einem hochwarmfesten metallischen Werkstoff mit hohem Chromanteil. Daneben existieren natürlich auch noch andere geeignete Materialien, die dem Fachmann geläufig sind, z. B. 13CrMo44. Neben der Anzahl der Drähte 24 (Gangzahl der Schraubenfeder) und dem Steigungswinkel ist das Querschnittsprofil der Drähte 24 ein wichtiges Auslegungskriterium. Insbesondere können aufgrund der vom Glattrohr 20 separaten Fertigung des jeweiligen Drahtes 24 dessen Höhe und Breite sowie der Flankenwinkel gegenüber der Rohrinnenwand 26 und die Schärfe der Kanten beliebig vorgegeben werden. In erster Näherung werden in der Regel die geometrischen Parameter ähnlich wie bei den Rippen konventioneller Rippenrohre gewählt. Darüber hinaus kann aber auch noch eine ortsabhängige Anpassung und Optimierung erfolgen, die auf den Verlauf des Beheizungsprofils entlang der Durchlaufverdampferheizfläche H des solarthermischen Absorbers 4 Rücksicht nimmt.The wires 24 exist in the embodiment as well as the pipe inner wall 26 of the receiving smooth tube 20 made of a high-temperature-resistant metallic material with a high chromium content. In addition, of course, there are also other suitable materials which are familiar to the expert, for. Eg 13CrMo44. In addition to the number of wires 24 (Number of turns of the coil spring) and the pitch angle is the cross-sectional profile of the wires 24 an important interpretation criterion. In particular, due to the smooth tube 20 separate production of the respective wire 24 its height and width and the flank angle with respect to the pipe inner wall 26 and the sharpness of the edges are arbitrarily specified. As a first approximation, the geometrical parameters are usually chosen similar to the ribs of conventional finned tubes. In addition, however, also a location-dependent adaptation and optimization can take place, which are based on the course of the heating profile along the continuous evaporator heating surface H of the solar thermal absorber 4 Consideration.

4 zeigt in einer geschnittenen Ansicht einen Ausschnitt eines für die Berohrung der Absorberrohrwand 5 des solarthermischen Absorbers 4 eingesetzten Verdampferrohres 10. In den Rohrinnenraum 18 eines Glattrohres 20 ist ein Einsatz 22 eingebracht, der zur Verbesserung des Wärmeübergangsverhaltens ein drallerzeugendes Innenprofil ausbildet. Der Einsatz 22 umfasst im Ausführungsbeispiel einen in Längsrichtung, d. h. um die Rohrachse verdrillten Blechrahmen 25, der eine Mehrzahl großflächiger Ausnehmungen 27 aufweist. 4 shows in a sectional view a section of a for the bore of the absorber tube wall 5 of the solar thermal absorber 4 used evaporator tube 10 , In the pipe interior 18 a smooth tube 20 is an assignment 22 introduced, which forms a spin-producing inner profile to improve the heat transfer behavior. The use 22 In the exemplary embodiment, this includes a sheet metal frame twisted in the longitudinal direction, ie around the pipe axis 25 , which has a plurality of large recesses 27 having.

Der Blechrahmen 25 ist um seine Längsachse verdrillt und in diesem vorgespannten Zustand in ein als Verdampferrohr 10 vorgesehenes Glattrohr 20 eingebracht. Der Blechrahmen 25 besteht wie auch die Rohrwand 38 des ihn aufnehmenden Glattrohres 20 aus einem hochwarmfesten metallischen Werkstoff mit hohem Chromanteil. Natürlich können auch andere geeignete Materialien, die dem Fachmann geläufig sind, zum Einsatz kommen. Aufgrund der vom Glattrohr 20 separaten Fertigung des Blechrahmens 25 können insbesondere die Höhe und Breite sowie der Steigungswinkel der von den Längskanten 30 gebildeten Schraubenlinien beliebig vorgegeben werden. In erster Näherung werden in der Regel die geometrischen Parameter ähnlich wie bei den Rippen konventioneller Rippenrohre gewählt. Darüber hinaus kann aber auch noch eine ortsabhängige Anpassung und Optimierung erfolgen, die auf den Verlauf des Beheizungsprofils entlang der Durchlaufverdampferheizfläche 13 des solarthermischen Absorbers 4 Rücksicht nimmt.The sheet metal frame 25 is twisted about its longitudinal axis and in this prestressed state in as an evaporator tube 10 provided smooth tube 20 brought in. The sheet metal frame 25 exists as well as the pipe wall 38 of him receiving smooth tube 20 made of a high-temperature-resistant metallic material with a high chromium content. Of course, other suitable materials known to those skilled in the art may also be used. Because of the smooth tube 20 separate production of the sheet metal frame 25 In particular, the height and width and the pitch angle of the longitudinal edges 30 formed helical lines are arbitrarily specified. As a first approximation, the geometrical parameters are usually chosen similar to the ribs of conventional finned tubes. In addition, however, also a location-dependent adaptation and optimization can take place, which are based on the profile of the heating profile along the continuous evaporator heating surface 13 of the solar thermal absorber 4 Consideration.

Claims

Solar thermal absorber ( 4 ), in particular for a solar tower power plant ( 1 ) comprising a continuous evaporator heating surface ( 13 ) with a number of evaporator tubes ( 10 ), wherein at least one evaporator tube ( 10 ) at least one use ( 22 ) for forming a swirl-producing inner profile in the tube interior ( 18 ) is arranged.

Solar thermal absorber ( 4 ) according to claim 1, wherein the insert ( 22 ) in the evaporator tube ( 10 ) in the form of a multi-thread thread helically on the pipe inner wall ( 26 . 36 ) winds along.

Solar thermal absorber ( 4 ) according to claim 2, wherein the pitch angle of the insert ( 22 ) is at least 30 ° and preferably at most 70 ° with respect to a reference plane oriented perpendicular to the tube axis.

Solar thermal absorber ( 4 ) according to any one of claims 1 to 3, wherein the insert ( 22 ) a wire ( 24 ).

Solar thermal absorber ( 4 ) according to any one of claims 1 to 3, wherein the insert ( 22 ) one or more sheet metal frames ( 25 ) with a number of large recesses ( 27 ) and wherein the insert ( 22 ) is twisted longitudinally and with its longitudinal edges ( 30 ) at least partially on the pipe inner wall ( 36 ) is present.

Solar thermal absorber ( 4 ) according to one of the preceding claims, with a plurality of inserts ( 22 ), which are arranged in separate evaporator tube sections, the respective insert ( 22 ) is adapted with its geometric parameters to the provided during operation local heating and / or to the local flow conditions.

Solar tower power plant ( 1 ) with a solar thermal absorber ( 4 ), the absorber ( 4 ) a continuous evaporator heating surface ( 13 ) with a number of evaporator tubes ( 10 ), wherein in at least one evaporator tube ( 10 ) to form a swirl-producing inner profile at least one insert ( 22 ) is arranged according to one of the preceding claims.

Solar tower power plant ( 1 ) according to claim 7, wherein the solar thermal absorber ( 4 ) is connected on the flow medium side in the water-steam cycle of a steam turbine plant.