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Die Erfindung betrifft einen solarthermischen Dampferzeuger, insbesondere für ein Solarturm-Kraftwerk, mit einem Wasserabscheidesystem und dem Wasserabscheidesystem strömungsmediumsseitig vorgeschalteten Verdampferrohren und dem Wasserabscheidesystem strömungsmediumsseitig nachgeschalteten Überhitzerrohren, wobei das Wasserabscheidesystem eine Anzahl von Wasserabscheideelementen umfasst, wobei jedes der Wasserabscheideelemente ein mit den jeweils vorgeschalteten Verdampferrohren verbundenes Einströmrohrstück umfasst, das in seiner Längsrichtung gesehen in ein Wasserableitrohrstück übergeht, wobei im Übergangsbereich eine Anzahl von Abströmrohrstücken abzweigt, die mit einem Eintrittssammler der jeweils nachgeschalteten Überhitzerrohre verbunden sind, und wobei dampfseitig zwischen dem jeweiligen Wasserabscheideelement und dem Eintrittssammler ein Verteilerelement angeordnet ist.
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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.
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Solarthermische Kraftwerke stellen deshalb eine der nachhaltigen Alternativen zur herkömmlichen Stromerzeugung dar. Bisher wurden solarthermische Kraftwerke mit Parabolrinnenkollektoren oder Fresnel-Kollektoren ausgeführt. Eine weitere Option stellt die direkte Verdampfung in sogenannten Solarturm-Kraftwerken dar. Ein solarthermisches Kraftwerk mit Solarturm und direkter Verdampfung besteht aus einem Solarfeld, einem Solarturm und aus einem konventionellen Kraftwerksteil, in dem die thermische Energie des Wasserdampfes in elektrische Energie umgewandelt wird.
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Das Solarfeld besteht aus Heliostaten, die die Sonnenstrahlung auf einen im Solarturm untergebrachten Absorber konzentrieren. Der Absorber besteht aus einer Heizfläche, in der die eingestrahlte Sonnenenergie dazu genutzt wird, um zugeführtes Speisewasser zu erwärmen, zu verdampfen und gegebenenfalls auch zu überhitzen. Der erzeugte Dampf wird anschließend in einem konventionellen Kraftwerkssteil in einer Turbine entspannt, gegebenenfalls zwischenüberhitzt und anschließend kondensiert und dem Absorber wieder zugeführt. Die Turbine treibt einen Generator an, der die mechanische Energie in elektrische Energie wandelt.
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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. Die Obergrenze der zulässigen Wärmestromdichten wird durch das Rohrmaterial und durch die Qualität der Kühlungsmechanismen bestimmt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen solarthermischen Dampferzeuger der oben genannten Art für höchstmöglichen Wärmestrom anzugeben. Des Weiteren soll ein entsprechend verbessertes Solarturm-Kraftwerk mit hohem thermodynamischem Wirkungsgrad angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Für einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad werden thermische Kraftwerke bei hohen (i. a. überkritichen) Drücken betrieben. Hierzu müssen die Verdampfer als Durchlaufheizflächen ausgeführt werden, da sie im Gegensatz zu einem Natur- oder Zwangumlaufdampferzeuger keiner Druckbegrenzung unterliegen, so dass Frischdampfdrücke weit über dem kritischen Druck von Wasser möglich sind. Dieser hohe Frischdampfdruck begünstigt einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad eines Kraftwerks.
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Im Schwachlastbetrieb oder beim Anfahren wird ein derartiger Durchlaufdampferzeuger üblicherweise mit einem Mindeststrom an Strömungsmedium in den Verdampferrohren betrieben, um eine sichere Kühlung der Verdampferrohre zu gewährleisten. Dazu reicht gerade bei niedrigen Lasten von beispielsweise weniger als 40% der Auslegungslast der reine Durchlaufmassenstrom durch den Verdampfer üblicherweise nicht mehr zur Kühlung der Verdampferrohre aus, so dass dem Durchlauf an Strömungsmedium durch den Verdampfer im Umlauf ein zusätzlicher Durchsatz an Strömungsmedium überlagert wird. Der betriebsgemäß vorgesehene Mindeststrom an Strömungsmedium in den Verdampferrohren wird somit beim Anfahren oder im Schwachlastbetrieb in den Verdampferrohren nicht vollständig verdampft, so dass bei einer derartigen Betriebsart am Ende der Verdampferrohre noch unverdampftes Strömungsmedium, insbesondere ein Wasser-Dampf-Gemisch, vorhanden ist.
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Da die den Verdampferrohren des Durchlaufdampferzeugers nachgeschalteten Überhitzerrohre in der Regel nicht für eine Durchströmung unverdampften Strömungsmediums ausgelegt sind, sind Durchlaufdampferzeuger üblicherweise derart ausgelegt, dass auch beim Anfahren und im Schwachlastbetrieb ein Wassereintritt in die Überhitzerrohre sicher vermieden wird. Dazu sind die Verdampferrohre üblicherweise mit den ihnen nachgeschalteten Überhitzerrohren über ein Wasserabscheidesystem verbunden. Der Wasserabscheider bewirkt dabei eine Trennung des beim Anfahren oder im Schwachlastbetrieb aus den Verdampferrohren austretenden Wasser-Dampf-Gemisches in Wasser und in Dampf. Der Dampf wird den dem Wasserabscheider nachgeschalteten Überhitzerrohren zugeführt, wohingegen das abgeschiedene Wasser beispielsweise über eine Umwälzpumpe wieder den Verdampferrohren zugeführt oder über einen Entspanner abgeführt werden kann.
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Die o. g. Wasserabscheidung kann beispielsweise durch sogenannte Zyklon-Abscheider realisiert werden. Zyklon-Abscheider sind relativ große, dickwandige Bauteile.
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Bauartbedingt ist eine Durchspeisung dieser Zyklon-Abscheider mit Wasser nur bedingt möglich. Damit muss die für die Verdampfung nutzbare Heizfläche in Strömungsrichtung vor den Abscheidern liegen und ist somit begrenzt. Dies hat zur Folge, dass die Frischdampftemperatur nur in kleinen Grenzen durch die Speisewassermenge geregelt werden kann. Für einen größeren Regelbereich sind Einspritzkühler erforderlich.
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Das Wasserabscheidesystem kann eine Vielzahl von Wasserabscheideelementen umfassen, die direkt in die Rohre integriert sind. Dabei kann insbesondere jedem der parallel geschalteten Verdampferrohre ein Wasserabscheideelement zugeordnet sein. Die Wasserabscheideelemente können alternativ zu den o. g. Zyklon-Abscheidern als so genannte T-Stück-Wasserabscheideelemente ausgebildet sein. Jedes T-Stück-Wasserabscheideelement umfasst dabei jeweils ein mit dem vorgeschalteten Verdampferrohr verbundenes Einströmrohrstück, das in seiner Längsrichtung gesehen in ein Wasserableitrohrstück übergeht, wobei im Übergangsbereich ein mit dem nachgeschalteten Überhitzerrohr verbundenes Abströmrohrstück abzweigt.
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Durch diese Bauweise ist das T-Stück-Wasserabscheideelement für eine Trägheitsseparation des aus dem vorgeschalteten Verdampferrohr in das Einströmrohrstück einströmenden Wasser-Dampf-Gemisches ausgelegt. Aufgrund seiner vergleichsweise höheren Trägheit strömt nämlich der Wasseranteil des im Einströmrohrstück strömenden Strömungsmediums an der Übergangsstelle bevorzugt in axialer Verlängerung des Einströmrohrstücks weiter und gelangt somit in das Wasserableitrohrstück und von dort aus üblicherweise weiter in einen angeschlossenen Sammelbehälter. Der Dampfanteil des im Einströmrohrstück strömenden Wasser-Dampf-Gemisches kann hingegen aufgrund seiner vergleichsweise geringeren Trägheit besser einer aufgezwungenen Umlenkung folgen und strömt somit über das Abströmrohrstück zum nachgeschalteten Überhitzerrohrstück.
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Bei einem Durchlaufdampferzeuger mit einem derart ausgelegten Wasserabscheidesystem kann durch die dezentrale Integration der Wasserabscheidung in die einzelnen Rohre des Rohrsystems des Durchlaufdampferzeugers die Wasserabscheidung ohne vorherige Sammlung des aus den Verdampferrohren abströmenden Strömungsmediums erfolgen. Damit ist auch eine direkte Weitergabe des Strömungsmediums in die nachgeschalteten Überhitzerrohre möglich.
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Konstruktionsbedingt ist darüber hinaus die Übergabe von Strömungsmedium an die Überhitzerrohre nicht nur auf Dampf beschränkt, vielmehr kann nunmehr auch ein Wasser-Dampf-Gemisch an die Überhitzerrohre weitergeführt werden, indem die Wasserabscheideelemente überspeist werden. Dadurch kann der Verdampfungsendpunkt bedarfsweise in die Überhitzerrohre hineinverschoben werden. Damit ist eine besonders hohe betriebliche Flexibilität auch im Anfahr- oder Schwachlastbetrieb des Durchlaufdampferzeugers erreichbar. Insbesondere kann die Frischdampftemperatur in vergleichsweise großen Grenzen durch Beeinflussung der Speisewassermenge geregelt werden.
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Allerdings ist bei derartigen Systemen zu berücksichtigen, dass aufgrund der Integration der Wasserabscheidefunktion in die einzelnen Rohre hinein gerade im Bereich des Abscheidesystems eine vergleichsweise hohe Anzahl einzelner Rohrstücke oder -elemente erforderlich ist.
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Aus diesem Grund ist beim erfinderischen Durchlaufdampferzeuger vor dem T-Stück-Abscheider eine Sammlung des Strömungsmediums von jeweils einer Mehrzahl von Verdampferrohren und dampfseitig zwischen dem jeweiligen Wasserabscheideelement und dem Eintrittssammler ein Verteilerelement angeordnet.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass durch die dezentrale Wasserabscheidung, die bei der oben beschriebenen Bauweise separat in jedem der parallel geschalteten Verdampferrohre erfolgt, eine vergleichsweise große Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen zu Konstruktionsproblemen bei der großtechnischen Anwendung führen kann. Durch die Platzprobleme, die die Notwendigkeit der Unterbringung einer derart großen Anzahl von Wasserabscheideelementen mit sich bringen kann, kann eine solche Bauweise infolge des mit ihr verbundenen hohen Konstruktionsaufwands auch erhebliche Mehrkosten und Einschränkungen der geometrischen Parameter des Durchlaufdampferzeugers mit sich bringen.
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Eine Reduzierung des Konstruktionsaufwands des Durchlaufdampferzeugers könnte durch eine einfachere Auslegung des Wasserabscheidesystems erzielt werden. Dazu kann die Anzahl der verwendeten Wasserabscheideelemente reduziert werden. Um jedoch die Vorteile einer dezentralen Wasserabscheidung, wie beispielsweise die Möglichkeit der Durchspeisung mit Wasser-Dampf-Gemisch zu erhalten, sollte die grundsätzliche Bauweise in Form von T-Stück-Wasserabscheideelementen beibehalten werden. Die Kombination beider vorgenannter Konzepte kann durch eine Sammlung des Strömungsmediums von jeweils einer Mehrzahl von Verdampferrohren in jeweils ein Wasserabscheideelement erreicht werden.
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Durch eine reduzierte Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen kann eine direkte dampfseitige Weiterleitung an die Eintrittssammler der nachgeschalteten Überhitzerrohre jedoch zu Inhomogenitäten bei der Verteilung auf die verschiedenen Überhitzerrohre führen. Um daher nach dem Austritt des Dampfes oder des Wasser-Dampf-Gemisches aus dem T-Stück-Wasserabscheideelement eine gleichmäßige Verteilung auf die nachgeschalteten Überhitzerrohre zu erreichen, ist dampfseitig zwischen dem jeweiligen Wasserabscheideelement und dem Eintrittssammler ein Verteilerelement angeordnet.
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Vorteilhafterweise sind die geometrischen Parameter einer Anzahl von Ausgangsrohren derart gewählt, dass eine homogene Strömungsverteilung auf den Eintrittssammler der jeweils nachgeschalteten Überhitzerrohre gewährleistet ist. Dadurch wird bereits ein homogener Eintrag in den Eintrittssammler erreicht, welcher sich dementsprechend in die nachgeschalteten Überhitzerrohre fortsetzt. Die Ausgangsrohre können dabei beispielsweise gleiche Durchmesser aufweisen und in gleichmäßigen Abständen parallel zueinander in den Eintrittssammler geführt sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Verteilerelement als Sternverteiler ausgelegt, d. h. es umfasst eine Prallplatte, ein senkrecht zur Prallplatte angeordnetes Eingangsrohr und eine Anzahl von sternförmig um die Prallplatte in deren Ebene angeordneten Ausgangsrohren. Das einströmende Wasser trifft auf die Prallplatte und wird in symmetrischer Weise senkrecht zur Einströmrichtung verteilt und in die Ausgangsrohre geleitet.
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Dabei ist die Prallplatte in besonders vorteilhafter Ausgestaltung kreisförmig und die Ausgangsrohre konzentrisch zur Mitte der Prallplatte in gleichen Abständen zu den jeweiligen benachbarten Ausgangsrohren angeordnet. Auf diese Weise ist eine besonders homogene Verteilung auf die verschiedenen Ausgangsrohre gewährleistet.
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Dabei sind vorteilhafterweise zwischen fünf und 20 Ausgangsrohre pro Verteilerelement vorgesehen. Bei einer geringeren Anzahl könnte eine ausreichende Homogenisierung des Eintrags von Dampf oder Wasser-Dampf-Gemisch in den Eintrittssammler des Überhitzers nicht mehr gewährleistet werden, während eine höhere Anzahl problematisch in der geometrischen Ausgestaltung des Verteilerelements sein kann, insbesondere wenn dieses als Sternverteiler ausgelegt ist.
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Der solarthermische Dampferzeuger ist dabei nach besonders vorteilhafter Ausgestaltung mit seiner Verdampferheizfläche in ein Solarturm-Kraftwerk integriert und zur Dampferzeugung durch fokussierte Sonnenstrahlung direkt beaufschlagbar.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die dampfseitige Anordnung eines zusätzlichen Verteilerelements zwischen dem jeweiligen Wasserabscheideelement und dem Eintrittssammler der nachgeschalteten Überhitzerheizflächen eine Gleichverteilung des Strömungsmediums auf die Überhitzerrohre auch bei einer wesentlich geringeren Anzahl von Wasserabscheideelementen erzielt wird.
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Durch diese Maßnahmen wird die Reduzierung der Anzahl von Wasserabscheideelementen überhaupt erst ermöglicht. Dies bedeutet einen wesentlich geringeren Fertigungsaufwand und eine vergleichsweise geringere Komplexität des Rohrsystems des Durchlaufdampferzeugers und es ist eine besonders hohe betriebliche Flexibilität auch im Anfahr- oder Schwachlastbetrieb erreichbar.
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Der Einsatz von üblichen Zyklon-Abscheidern und deren Temperaturüberwachung kann entfallen.
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Die homogene Temperaturverteilung über die nachgeschalteten Überhitzerrohre führt zu deutlich geringeren mechanischen Belastungen infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der einzelnen Überhitzerrohre.
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Gleichzeitig bleiben alle Vorteile der Benutzung von T-Stück-Wasserabscheideelementen erhalten, so z. B. die Möglichkeit der Weiterleitung von Wasser-Dampf-Gemisch an die Überhitzerrohre, die eine bedarfsgerechte Regelung der Frischdampftemperatur am Dampfauslass des Durchlaufdampferzeugers durch die Steuerung der eingebrachten Strömungsmediumsmenge ermöglicht.
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Bei Durchspeisung des Dampfabscheiders mit Wasser, Wasser-Dampf Gemisch oder Dampf kann auch der gesamte Überhitzer als Verdampfer genutzt werden. Damit kann die Frischdampftemperatur bis hinunter zur Sättigungstemperatur über die Speisewassermenge so beeinflusst werden, dass die bisher üblichen Einspritzkühler entfallen können.
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Weiterhin kann bei geeigneter Fahrweise der Temperaturtransient des Überhitzeraustrittssammlers auf ein Minimum reduziert werden, was zu einer Verkürzung der Anfahrzeit führt.
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Die Anzahl der erforderlichen Dampfabscheider reduziert sich durch die Nachschaltung von Sternverteilern erheblich.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung von solarthermischen Dampferzeugern wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigen:
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1 ein Solarturm-Kraftwerk,
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2 einen Verdampfer eines solarthermischen Dampferzeugers nach dem Stand der Technik,
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3 einen Verdampfer eines erfinderischen solarthermischen Durchlaufdampferzeugers und
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4 einen Dampfabscheider mit nachgeschaltetem Sternverteiler für Zwangdurchlaufdampferzeuger in Solarturm-Kraftwerken mit direkter Verdampfung.
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Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Solarturm-Kraftwerk 1. Das Solarturm-Kraftwerk 1 umfasst einen Solarturm 2, an dessen vertikal oberem Ende ein Absorber 3 angeordnet ist. Ein Heliostatenfeld 4 mit einer Anzahl von Heliostaten 5 ist am Boden um den Solarturm 2 herum platziert. Das Heliostatenfeld 4 mit den Heliostaten 5 ist für eine Fokussierung der direkten Solarstrahlung 6 ausgelegt. Dabei sind die einzelnen Heliostaten 5 so angeordnet und ausgerichtet, dass die direkte Solarstrahlung 6 von der Sonne in Form von konzentrierter Solarstrahlung 7 auf den Absorber 3 fokussiert wird. Bei dem Solarturm-Kraftwerk 1 wird somit die Sonnenstrahlung durch ein Feld einzeln nachgeführter Spiegel, die Heliostaten 5, auf die Spitze des Solarturmes 2 konzentriert. Der Absorber 3 wandelt die Strahlung in Wärme um und gibt sie an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, ab, das die Wärme einem konventionellen Kraftwerksprozess mit einer Dampfturbine zuführt.
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In 2 ist ein Verdampfer 8 eines bekannten solarthermischen Umlaufdampferzeugers 9 mit Direktverdampfung dargestellt, der als Absorber 3 in den Solarturm 2 der 1 integriert ist.
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Die Dampferzeugerrohre 10 sind eingangsseitig mit einem Eintrittsverteiler 11 und ausgangsseitig mit einem Austrittssammler 12 strömungstechnisch verbunden. Überströmrohre 13 verbinden den Austrittssammler 12 mit einer Trommel 14, in die eine Speisewasserleitung 15 mündet. In die Speisewasserleitung 15 ist eine Speisewasserpumpe 16 geschaltet. Eine Dampfleitung 17 sowie eine Fallrohrleitung 18 zweigen von der Trommel 14 ab. In die Fallrohrleitung 18 ist eine Umwälzpumpe 20 geschaltet. Die Fallrohrleitung 18 mündet in den Eintrittsverteiler 11.
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Im Betrieb des solar beheizten Umlaufdampferzeugers 9 saugt die Umwälzpumpe 20 Kesselwasser aus der Trommel 14 an und drückt es in den Eintrittsverteiler 11. Dort wird das Kesselwasser auf die Vielzahl der wärmeübertragenden Rohre 10 verteilt. Der Verdampfer 8 ist in parallel geschaltete Heizflächenrohre aufgeteilt. Die wärmeübertragenden Rohre 10 werden durch die konzentrierte Solarstrahlung 8 aufgeheizt, wobei die wärmeübertragenden Rohre 10 die Wärme an das Kesselwasser abgeben. Das entstehende Dampf/Wasser-Gemisch wird über den Ausstrittssammler 12 und die Überströmrohre 13 in die unbeheizte Trommel 14 geleitet und dort in möglichst trockenen Sattdampf und in zum Verdampfer 8 zurückfließendes Umlaufwasser getrennt. Die Speisewasserzufuhr wird so geregelt, dass der Wasserstand in der Trommel 14 konstant bleibt.
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Der Sattdampf verlässt die Trommel 14 über die Dampfleitung 17 und kann in einer weiteren Heizfläche überhitzt werden und anschließend als Frischdampf einer nicht näher dargestellten Dampfturbine zur Erzeugung von elektrischer Energie zugestellt werden.
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Im Betrieb eines solarthermischen Dampferzeugers ist es besonders kritisch in Abhängigkeit des vorhandenen Wärmeangebots der primären Solarstrahlung immer genau den erforderlichen Speisewassermassenstrom durch die Absorberheizfläche, zur Verfügung zu stellen, um den geforderten bzw. gewünschten Fluidzustand am Absorberaustritt, respektive am Verdampferaustritt 13 auch während instationärer Vorgänge, insbesondere bei Wolkendurchzug durch das Heliostatenfeld 4 zu gewährleisten.
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3 zeigt das Prinzip eines solarthermischen Durchlaufdampferzeugers 21, bei dem der Durchlauf des Wasser-/Dampfstromes durch den Verdampfer von einer Speisepumpe 16 erzwungen wird. Das Speisewasser wird von der Speisepumpe 16 in den Eintrittsverteiler 11 gefördert und nacheinander werden der Verdampfer 8 und der Überhitzer 22 durchströmt (bei solarthermischen Kraftwerken entfällt typischerweise ein Speisewasservorwärmer). Die Erwärmung des Speisewassers bis zur Sattdampftemperatur, die Verdampfung und Überhitzung erfolgen kontinuierlich in einem Durchlauf, so dass keine Trommel benötigt wird. Zwischen Verdampfer 8 und Überhitzer 22 ist für den Umlaufvorgang beim Anfahren der Anlage ein Wasserabscheidesystem 23 vorgesehen.
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Mit Zwangdurchlaufdampferzeugern können sehr große Dampfleistungen auf relativ kleinem Raum erzeugt werden. Durch den Wegfall der Abscheidetrommel können mit dem Durchlaufdampferzeuger auch überkritische Drücke gefahren werden und somit auch sehr hohe Wirkungsgrade erzielt werden.
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Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen solarthermischen Dampferzeugers 21 in dem Solarturm-Kraftwerk 1 mit direkter Verdampfung zeigt 4 das Wasserabscheidesystem 23, dem das in den Dampferzeugerrohren verdampfte Strömungsmedium zugeführt wird. Im Wasserabscheidesystem 23 wird noch nicht verdampftes Wasser gesammelt und abgeführt. Dies ist insbesondere im Anfahrbetrieb notwendig, wenn zur sicheren Kühlung der Verdampferrohre eine größere Menge an Strömungsmedium eingepumpt werden muss, als in einem Verdampferrohrdurchlauf verdampft werden kann. Der erzeugte Dampf wird gegebenenfalls auf die Überhitzerrohre verteilt.
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Das Wasserabscheidesystem 23 umfasst eine Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen 24. Jeweils eine Anzahl von Verdampferrohren mündet in ein gemeinsames Übergangsrohrstück 25, dem jeweils ein T-Stück-Wasserabscheideelement 24 nachgeschaltet ist. Das T-Stück-Wasserabscheideelement 24 umfasst ein Einströmrohrstück 26, das in seiner Längsrichtung gesehen in ein Wasserableitrohrstück 27 übergeht, wobei im Übergangsbereich ein Abströmrohrstück 28 abzweigt. Das Wasserableitrohrstück 27 mündet in einen Sammler 29. An den Sammler 29 ist über Verbindungsleitungen 30 ein Sammelbehälter 31 (Flasche) nachgeschaltet. An den Sammelbehälter 31 ist ein Auslassventil 32 angeschlossen, über das das abgeschiedene Wasser entweder verworfen oder erneut dem Verdampfungskreislauf zugeführt werden kann.
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Im T-Stück-Wasserabscheideelement 24 tritt Strömungsmedium durch das Einströmrohrstück 26 ein. Das anteilige Wasser fließt bedingt durch seine Massenträgheit in das in Längsrichtung folgende Wasserableitrohrstück 27. Der Dampf hingegen folgt aufgrund seiner geringeren Masse der durch die Druckverhältnisse aufgezwungenen Umlenkung in das Abströmrohrstück 28. Dem Abströmrohrstück 28 sind die Überhitzerrohre über einen Eintrittssammler 33 nachgeschaltet.
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Bedarfsweise kann das Auslassventil 32 geschlossen werden und so eine Überspeisung der T-Stück-Wasserabscheideelemente 24 herbeigeführt werden. Dabei tritt noch unverdampftes Wasser in die Überhitzerrohre ein, so dass diese noch zur weiteren Verdampfung genutzt werden können, d. h., der Verdampfungsendpunkt kann in die Überhitzerrohre hineinverlagert werden, was eine vergleichsweise höhere Flexibilität im Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 21 ermöglicht.
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Um eine besonders einfache Konstruktion des Durchlaufdampferzeugers 21 zu ermöglichen, sollte eine vergleichsweise geringere Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen 24 verwendet werden. Um die dadurch entstehenden Inhomogenitäten hinsichtlich der Verteilung auf die Überhitzerrohre auszugleichen und somit eine derartige Ausgestaltung überhaupt erst zu ermöglichen, sind den T-Stück-Wasserabscheideelementen 24 Verteilerelemente 34 in der Art von Sternverteilern zwischengeschaltet. Diese sorgen für eine Vorverteilung des Strömungsmediums im Falle einer Überspeisung der T-Stück-Wasserabscheideelemente 24 auf die Eintrittssammler 33.
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In den als Sternverteiler ausgebildeten Verteilerelementen 34 trifft das Strömungsmedium auf eine kreisförmige Prallplatte und prallt von dort in sternförmig, konzentrisch-symmetrisch angeordnete Ausgangsrohre 35. Durch die symmetrische Anordnung wird dabei jedem Ausgangsrohr 35 etwa die gleiche Menge an Strömungsmedium zugeteilt. Diese münden in gleichen Abständen in die Eintrittssammler 33, so dass bereits eine Vorverteilung des Strömungsmediums auf die gesamte Breite der Eintrittssammler 33 erfolgt.
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Bei einer direkten Einleitung des Strömungsmediums über eine einzige Leitung pro T-Stück-Wasserabscheideelement 24 würde das Strömungsmedium in den Eintrittssammlern 33 nicht gleichmäßig verteilt werden können, da diese aufgrund ihrer Breite nicht für eine derartige homogene Verteilung aus beispielsweise einer einzigen Zuleitung geeignet sind.
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Durch die als Sternverteiler ausgelegten Verteilerelemente 34 wird somit eine einfachere und somit auch kostengünstigere Konstruktion des Durchlaufdampferzeugers 21 möglich, da eine vergleichsweise geringere Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen 24 verwendet werden kann. Weiterhin werden Temperaturunterschiede durch die bessere Vermischung des Strömungsmediums im Vergleich zu einer vollständig dezentralisierten Wasserabscheidung mit einer größeren Anzahl von T-Stück-Wasserabscheideelementen 24 besser ausgeglichen und somit eine homogenere Temperaturverteilung auf die nachfolgenden Überhitzerrohre erreicht.
