DE202005021000U1

DE202005021000U1 - Hot pipe support cradle for solar-powered heliostat power generator gas roller bearings in contact with the pipe

Info

Publication number: DE202005021000U1
Application number: DE202005021000U
Authority: DE
Original assignee: Novatec Biosol AG
Current assignee: Novatec Solar GmbH
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2015-12-22

Abstract

A solar-heated power generated has a one-piece heat absorber pipe facing an array of heliostats. The pipe (1) is supported by a an upright post (2) terminating at the top in a Y-shaped cradle. The cradle has roller bearings (3, 3') in contact with the pipe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Receivertragwerk zur erhöhten Aufständerung eines im Wesentlichen einstückigen Absorberrohrs gegenüber einer Mehrzahl von Heliostaten innerhalb eines solarthermischen Kraftwerks.The The invention relates to a Receivertragwerk for increased elevation of a substantially one-piece absorber tube across from a plurality of heliostats within a solar thermal Power plant.

Solarthermische Kraftwerke arbeiten üblicherweise mit einer Spiegelanordnung und einem Wärmeaufnehmer, dem so genannten Receiver. Die Heliostaten des Heliostatenfeldes werden mithilfe von Motoren so geführt, dass darauf einfallendes Sonnenlicht reflektiert und auf den über den Spiegeln erhöht aufgeständerten Receiver gelenkt wird. Der Receiver weist bei einem einachsigen System ein oder mehrere Absorberrohre, bei einem zweiachsigen System ein Rohrbündel oder einen volumetrischen Absorber auf. Das Absorberrohr absorbiert die durch die Heliostaten konzentrierte Solarstrahlung und leitet mithilfe eines hindurchströmenden Mediums diese in Wärme umgewandelte Energie weiter. Mithilfe eines Wärmetauschers wird so Dampf erzeugt, welcher wiederum eine Turbine antreibt, mit deren Hilfe elektrischer Strom erzeugt wird. Im Laufe des Tages werden die Heliostaten je nach Sonnenstand so nachgeführt, dass das auf die Heliostaten einfallende Sonnenlicht stets auf den Receiver umgelenkt wird.solar Thermal Power plants usually work with a mirror arrangement and a heat absorber, the so-called Receiver. The heliostats of the heliostat field are created using Motors so guided, that incident on it reflects sunlight and on the over the Mirroring increased elevated Receiver is steered. The receiver points at a uniaxial System one or more absorber tubes, in a biaxial system a tube bundle or a volumetric absorber. The absorber tube absorbs the solar radiation concentrated by the heliostats and conducts by means of a flowing through Medium this in heat converted energy on. With the help of a heat exchanger, steam is generated generated, which in turn drives a turbine, with their help electric current is generated. During the day, the heliostats tracked depending on the position of the sun, that the incident sunlight on the heliostats always on the Receiver is deflected.

Üblicherweise sind Absorberrohre aus Edelstahl oder Kesselstahl gefertigt, so dass bei einer üblichen Länge von ca. 500 bis 800 Metern im Laufe eines Tages eine Längenausdehnung von bis zu ca. zwei Metern auftreten würde. Da eine solche auftretende Kraft in einem starr aufgeständerten Receiver zu Beschädigungen führen würde, sind Wege bekannt, diese Zerstörung zu umgehen.Usually are absorber pipes made of stainless steel or boiler steel, so that at a usual length of about 500 to 800 meters in the course of a day a length extension of up to about two meters would occur. As such occurring Force in a rigidly raised Receiver to damage to lead would, Ways are known, this destruction to get around.

Dazu ist es beispielsweise bekannt, das Absorberrohr mehrstückig auszubilden, wobei die metallischen Absorberrohrabschnitte von flexiblen Abschnitten, etwa Schläuchen oder Federbalge, unterbrochen sind. Jeder einzelne metallische Absorberrohrabschnitt ist dabei fix auf seiner Aufständerung aufgelagert, während die Schlauchabschnitte in den Zwischenräumen die temperaturbedingte Längenänderung ausgleichen. Die dennoch auftretenden Längenänderungen innerhalb dieser Abschnitte sind jedoch so gering, dass sie für die Stabilität der Aufständerung unbeachtlich sind.To For example, is it known to form the absorber tube in multiple pieces, wherein the metallic absorber pipe sections of flexible sections, like hoses or bellows, are interrupted. Every single metallic absorber pipe section is superimposed fix on his elevation, while the tube sections in the interstices the temperature-related change in length compensate. The nevertheless occurring changes in length within this However, sections are so small that they add to the stability of the upstand are irrelevant.

Dies bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Zunächst einmal sind die Schlauchabschnitte bezüglich der Energiegewinnung unwirksam. Sie nehmen nicht an der Erwärmung des in ihnen fließenden Mediums teil und vergeuden insofern einen nicht unerheblichen Anteil an Effizienz. Ferner stellt ihre Herstellung einen nennenswerten Kostenfaktor dar. Bei der Inbetriebnahme der Anlage kann es außerdem zu Dampfstößen kommen, da das einströmende Medium sich im heißen Rohr schlagartig erwärmt. Dieser resultierende Dampfdruckstoss stellt aufgrund der plötzlichen Dehnung eine große Belastung des Schlauchmaterials bzw. Balgs dar und führt leicht zu Beschädigungen.This but also has disadvantages. First of all, the tube sections in terms of the energy production ineffective. They do not take on the warming of the flowing in them Medium and thus waste a not inconsiderable share in efficiency. Furthermore, their production represents a significant Cost factor. When starting up the system, it can also cause steam surges, there the incoming Medium in the hot Tube suddenly heated. This resulting vapor pressure surge is due to the sudden Stretching a big one Loading of the tubing or bellows is and leads easily to damage.

Der Receiver ist im Betrieb von einem Sekundärspiegel umgeben, welcher einen zweistückigen, grob näherungsweise halbrunden, etwa konzentrischen aber beabstandeten Mantel um die obere Hälfte des Receivers darstellt. An dem Receiver vorbeigeleitete Lichtstrahlen treffen auf diesen Sekundärspiegel, welcher es nochmals zurückwirft und auf den Receiver lenkt. Der Sekundärspiegel ist im Wesentlichen aus Metallplatten hergestellt, welche selbstverständlich ebenfalls der Problematik der Längenausdehnung unterliegen. Hier kann dies jedoch so gelöst werden, dass die einzelnen Spiegelplatten überlappend aufgehängt werden und mithilfe von Langlöchern untereinander verbunden werden. Dieses Vorgehen ist aufgrund der geforderten Dichtigkeit des Absorberrohrs auf dieses nicht übertragbar.Of the Receiver is surrounded in operation by a secondary mirror, which has a two-piece, roughly approximate semicircular, about concentric but spaced mantle around the upper half represents the receiver. At the receiver passed light beams hit this secondary mirror, which throws it back again and steers to the receiver. The secondary mirror is essentially made of metal plates, which of course also the problem of linear expansion subject. Here, however, this can be solved so that the individual Mirror plates overlapping suspended and with the help of slotted holes be interconnected. This approach is due to the required tightness of the absorber tube on this non-transferable.

Zur Erhöhung der Effizienz bei gleichzeitig sinkenden Herstellungskosten wäre es daher nötig, einstückig ausgeführte Absorberrohre zu verwenden. Aufgrund von deren zu erwartender täglicher Längenänderung von ca. zwei Metern ist es technisch nicht möglich, die herkömmlichen Methoden zur Aufständerung eines solchen Receivers einzusetzen.to increase Efficiency with simultaneously decreasing production costs would therefore be necessary, one-piece absorber pipes to use. Because of their expected daily change in length from about two meters, it is not technically possible, the conventional Methods for elevation to use such a receiver.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Receivertragwerk bereitzustellen, welches die Verwendung eines einstückig gebildeten Absorberrohrs gestattet und gleichzeitig die Probleme der Längenkontraktion kostengünstig und effizient löst.In front In this background, the invention is based on the object Receive support plant, which the use of an integrally formed Absorber tube allows and at the same time the problems of length contraction inexpensive and dissolves efficiently.

Die Lösung dieses Problems gelingt durch das Receivertragwerk gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen des Receivertragwerks können aus den Merkmalen der Unteransprüche gewonnen werden.The solution This problem is achieved by the Receivertragwerk according to the features of the main claim. Further useful refinements of the receivables structure can from the features of the subclaims be won.

Erfindungsgemäß wird ein einstückiges Absorberrohr auf einem Receivertragwerk so aufgeständert, dass der Receiver lediglich auf dem Tragwerk aufliegt. Der Receiver ist auf seiner Aufständerung zunächst vollständig in Richtung seiner Längserstreckung durch Gleitlagerung beweglich gehalten, indem den Receiverständern Gleitelemente zugeordnet sind, auf denen der Receiver aufliegt. Kommt es in dieser Situation zu einer Längenausdehnung, etwa aufgrund steigender Temperaturen im Absorberrohr, so kann sich dieses dehnen, wobei die aufgrund der Dehnung bewegten Rohrabschnitte auf den Gleitelementen in Richtung der Längserstreckung ausweichen können. Es kann somit folglich nicht zu Verbiegungen des Rohrs und zu damit verbundenen Beschädigungen kommen.According to the invention, a one-piece absorber tube is mounted on a receiver structure in such a way that the receiver rests only on the supporting structure. The receiver is initially held on its elevation completely in the direction of its longitudinal extent by sliding bearing movable by the receiver stands are associated with sliding elements on which the receiver rests. If, in this situation, there is a longitudinal expansion, for example due to rising temperatures in the absorber tube, this may stretch, with the tube sections moved due to the expansion being able to escape on the sliding elements in the direction of the longitudinal extent. Consequently, it can not therefore lead to bending of the pipe and related Be damage occurs.

In konkreter Ausgestaltung ist das Absorberrohr auf einer Reihe von Receiverständern aufgelagert, welche in im wesentlichen gleichen Abständen zueinander aufgestellt sind. Sie definieren die Lage des Receiverrohrs, auf welches die Heliostaten des solarthermischen Kraftwerks exakt ausgerichtet sein müssen. Eine gleichmäßige Auflagerung des Absorberrohrs ist daher von besonderer Wichtigkeit.In concrete embodiment, the absorber tube on a number of receiver stands superimposed, which at substantially equal distances from each other are set up. You define the position of the receiver tube, on which exactly aligns the heliostats of the solar thermal power plant have to be. An even deposit The absorber tube is therefore of particular importance.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Gleitelemente den Receiverständern paarweise zuzuordnen. Dabei ist der Receiverständer an dem bestimmungsgemäß oberen Ende, das ist das Ende auf dem der Receiver aufgelagert wird, beispielsweise Y-förmig in zwei Schenkel aufgespalten. An den Innenschenkeln sind die Gleitelemente angebracht. Der Receiver wird in die Aufgabelung eingelegt und liegt darin lediglich auf den Gleitflächen der Gleitelemente auf. Durch die Verwendung zweier, bezüglich der Hochachse des Receiverständers spiegelbildlich zueinander angeordneten Gleitelemente wird gewährleistet, dass das Absorberrohr nicht nur punktuell aufliegt, sondern bezüglich des Querschnitts mithilfe der Schwerkraft in einer definierten Position gehalten ist.It has proved to be particularly advantageous, the sliding elements the receiver stands assign in pairs. The receiver stand is at the intended upper level End, that's the end on which the receiver is stored, for example Y-shaped split into two legs. On the inner legs are the sliding elements appropriate. The receiver is inserted in the fork and is lying in it only on the sliding surfaces the sliding elements on. By using two, with respect to Vertical axis of the receiver stand mirror-inverted sliding elements is ensured that the absorber tube rests not only selectively, but with respect to the Cross section using gravity in a defined position is held.

Dies kann durch ein oder mehrere weitere Gleitelemente ergänzt werden, welche zusätzlich oberhalb des Absorberrohrs so angebracht werden, dass ein Ausweichen des Rohrs auch nach oben nicht möglich ist. Gerade bei Absorberrohren im Bereich von 500 bis 800 Metern kann es bei eventuellen Verklemmungen dazu kommen, dass das Rohr aufgrund seiner Längenausdehnung von den unteren Gleitelementen abgehoben wird. Dies wird durch die oberen Gleitelemente verhindert, die das Rohr in seiner Position durch einen dritten Haltepunkt vollständig fixieren.This can be supplemented by one or more other sliding elements, which additionally above the absorber tube are mounted so that a deflection of the Pipe also not possible upwards is. Especially with absorber pipes in the range of 500 to 800 meters it can come in case of any jamming, that the pipe due to its length extension of the lower sliding elements is lifted. This is through the top Sliding elements prevents the pipe in its position a third breakpoint completely fix.

Mit Vorteil handelt es sich bei den Gleitelementen um Anordnungen, welche aus jeweils zumindest einer Rolle besteht. Diese Rollen sind auf Achsen gelagert und vermeiden dadurch, dass bei dieser Lösung kaum Reibung an der Oberfläche des Absorberrohrs auftritt, eine Beschädigung der relativ empfindlichen Beschichtung des Receivers.With The advantage is in the sliding elements to arrangements, which each consists of at least one role. These roles are up Axles stored and thereby avoid that in this solution hardly Friction on the surface the absorber tube occurs, damage to the relatively sensitive Coating the receiver.

Die Längenausdehnung des Absorberrohrs ist am besten kontrollierbar, wenn an einem vorgegebenen Punkt in der Längserstreckung des Receivers dieser am Receivertragwerk, an einem Fixträger, fixiert ist. So bleibt das Rohr dauerhaft an einer festen Stelle und die Längenausdehnung und -kontraktion ist leichter handhabbar, da die bewegten Enden des Rohrs um definierbare Punkte herum oszillieren.The Linear expansion of the absorber tube is best controlled, if at a given Point in the longitudinal extension of the receiver this at the Receivertragwerk, fixed to a fixed carrier is. So the tube remains permanently at a fixed point and the Linear expansion and contraction is easier to handle because the moving ends of the tube around definable points around.

In wiederum vorteilhafter Ausgestaltung ist der Fixträger endständig, so dass die Oszillation des freien Endes lediglich in eine Richtung auftritt.In again advantageous embodiment, the fix carrier is terminal, so that the oscillation of the free end only in one direction occurs.

Es wird mit Vorteil zur Fixierung die Seite des Absorberrohrs gewählt, die in Stromrichtung des Mediums stromaufwärts liegt. In diesem Bereich ist somit die Beweglichkeit geringer. Die empfindliche Beschichtung des Receivers ist insbesondere im heißen Zustand besonders empfindlich, so dass es vorteilhaft ist, die heißere Seite des Receivers zu fixieren. Zudem wird an der heißen Seite das Medium abgenommen, was ebenfalls in fixiertem Zustand leichter möglich ist.It is chosen with advantage for fixing the side of the absorber tube, the upstream of the medium. In this area thus the mobility is lower. The sensitive coating the receiver is particularly sensitive when hot, so it is beneficial to use the hotter side of the receiver too fix. In addition, is at the hot Side removed the medium, which also in a fixed state easier possible is.

Zur Zuführung des Mediums wird auf der dem Fixträger gegenüberliegenden Seite des Receivers ein Panzerschlauch angeflanscht, über welchen dem System das Wärmeträgermedium zuführt. Der flexible Schlauch passt sich problemlos an die Längenausdehnung des Systems an, ist seinerseits jedoch auch nicht durch das Medium erwärmt, das erst im Laufe des Durchfließens des Receivers seine Wärmeenergie aufnimmt.to feed of the medium is on the opposite side of the fix carrier of the receiver flanged a tank hose over which the system Heat transfer medium supplies. The flexible hose adapts easily to the linear expansion of the system, but in turn is not by the medium heated that only in the course of the flow the receiver's heat energy receives.

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.The The invention described above is described below with reference to a schematic drawing closer explained.

Es zeigt:It shows:

1 einen Receiverträger aus einem erfindungsgemäßen Receivertragwerk in einem Querschnitt durch das Absorberrohr. 1 a receiver carrier from a Receivertragwerk invention in a cross section through the absorber tube.

1 zeigt einen Receiverträger 2, auf dem ein Absorberrohr 1 aufgelagert ist. Es handelt sich bei dem Absorberrohr 1 um ein einstückiges Absorberrohr von einer Länge von 200 bis 800 Metern. Zur Zwischenlage zwischen Absorberohr 1 und Receiverträger 2 sind zwei Gleitelemente 3, 3' vorgesehen, auf welchen das Absorberrohr aufgelagert ist. Bei den Gleitelementen 3, 3' handelt es sich um Rollen, die auf ihrer Achse drehbar so gelagert sind, dass eine Drehung in Richtung der Längserstreckung des Absorberrohrs ermöglicht ist. Eine Mehrzahl von Receiverträgern sind in einer Reihe hintereinander so aufgestellt, dass das darauf liegende Absorberrohr 1 im Ganzen erhöht aufgeständert ist. Diese Mehrzahl von Receiverträgern 2 bildet gemeinsam das Receivertragwerk. 1 shows a receiver carrier 2 on which an absorber pipe 1 is superimposed. It is the absorber tube 1 to a one-piece absorber tube of a length of 200 to 800 meters. For intermediate layer between absorber ear 1 and receiver carriers 2 are two sliding elements 3 . 3 ' provided, on which the absorber pipe is supported. At the sliding elements 3 . 3 ' they are rollers which are rotatably mounted on its axis so that a rotation in the direction of the longitudinal extension of the absorber tube is possible. A plurality of receiver carriers are arranged in a row one behind the other so that the absorber tube lying thereon 1 increased in the whole is elevated. This plurality of receivers 2 together forms the receivables structure.

Der Receiver, welcher aus einem Absorberrohr 1 und einer hier nicht näher interessierenden Sekundärspiegelanordnung be steht, ist in einer erhöhten Position über einem Heliostatenfeld aufzuständern. Die Heliostaten reflektieren das auf sie einfallende Sonnenlicht und bündeln es auf das Absorberrohr 1. Die deshalb notwendige, definierte Position wird durch die Anordnung zweier schräg angestellter Gleitelemente 3, 3' gewährleistet, welche das Absorberrohr 1 mithilfe der Schwerkraft in einer von ihnen gebildeten Senke halten. Gleichzeitig ist der jeweils von den Gleitelementen 3, 3' getragene Rohrabschnitt beweglich, nämlich in Richtung der Längserstreckung des Absorberrohrs 1 verschiebbar. Durch die bewegliche Auflagerung können temperaturbedingte Längenausdehnungen des Absorberrohrs 1, die aufgrund der Bündelung des Sonnenlichts auf das Rohr im Bereich von zwei Metern liegen, einfach von der Konstruktion aufgenommen werden.The receiver, which consists of an absorber tube 1 and a secondary mirror assembly of no interest here is be aufzuständern in a raised position over a heliostat field. The heliostats reflect the incident sunlight and focus it on the absorber tube 1 , The therefore necessary, defined position is due to the arrangement of two inclined sliders 3 . 3 ' ensures which the absorber tube 1 using gravity in one of them keep sink formed. At the same time, each of the sliding elements 3 . 3 ' carried pipe section movable, namely in the direction of the longitudinal extension of the absorber tube 1 displaceable. Due to the movable support temperature-induced length expansions of the absorber tube 1 , which are due to the bundling of sunlight on the pipe in the range of two meters, are easily absorbed by the construction.

Das Absorberrohr 1 ist dabei an einem endständigen Fixständer fest mit der Anordnung verbunden, so dass die Längenausdehnung lediglich von diesem Fixständer weg gerichtet sein kann. Auf der Seite des Fixständers befindet sich die Senke des Energie tragenden Mediums, welches das Rohr durchfließt. Die bei großer Hitze besonders empfindliche Beschichtung des Absorberrohrs 1 wird dabei besonders dadurch geschont, dass der Bereich der größten Hitze, nämlich die Senke des Energie tragenden Mediums, auf diese Weise am wenigsten über die Gleitelemente bewegt wird.The absorber tube 1 is firmly connected to a terminal fixed stand with the arrangement, so that the longitudinal extent can only be directed away from this fixed stand. On the side of the fixed stand is the sink of the energy-carrying medium, which flows through the pipe. The coating of the absorber tube, which is particularly sensitive to high temperatures 1 This is particularly protected by the fact that the area of greatest heat, namely the sink of the energy-carrying medium, in this way is least moved over the sliding elements.

Auf Seiten der Quelle des Mediums wird dieses dem Absorberrohr 1 mittels eines Panzerschlauchs zugeführt. Der bewegliche Panzerschlauch kann den Längenänderungen des Absorberrohrs 1 ohne Weiteres nachgeführt werden, so dass der Kreislauf zur Energiegewinnung stets geschlossen bleiben kann.On the side of the source of the medium, this is the absorber tube 1 supplied by means of a tank hose. The movable armored hose can change the length of the absorber tube 1 be tracked without further notice, so that the cycle for energy can always be closed.

Vorstehend ist somit ein Receivertragwerk beschrieben, welches durch eine schwimmende Auflagerung des Receivers in seiner erhöhten Position ideal auf die Längenänderungen des Receivers reagieren kann und somit die Effizienz üblicher Lösungen verbessert und gleichzeitig Kosten spart.above Thus, a Receivertragwerk is described, which by a floating Auflagerung of the receiver in its elevated position ideal on the changes in length of the receiver can react and thus the efficiency usual solutions improves and at the same time saves costs.

11: Absorberrohrabsorber tube
22: Receiverträgerreceiver carrier
3, 3'3, 3 ': GleitelementeSliding elements

Claims

Receivertragwerk for increased elevation of a substantially one-piece absorber tube ( 1 ) with respect to a plurality of heliostats within a solar thermal power plant, the receivership comprising one or more receiver carriers ( 2 ) is formed and the receiver carriers each one or more sliding elements ( 3 . 3 ' ) are each assigned in pairs so that their sliding surfaces are aligned tangentially to the cross section of the absorber tube, wherein the absorber tube ( 1 ) at least almost completely on these sliding elements ( 3 . 3 ' ) is superimposed, the vector of the weight of the absorber tube is an imaginary mirror axis, with respect to which the sliding elements are arranged at least approximately mirror images of each other, and the absorber tube is firmly connected at one point of its longitudinal extent with a fixed carrier.

Receiving support according to claim 1, characterized in that that it is formed from a plurality of receiver carriers, which in approximately equally spaced along the longitudinal extent of the absorber tube are arranged.

Receiving support according to claim 3, characterized in that that the receiver carriers each at least one additional Sliding element is assigned, which with respect to the intended installation position the absorber tube is arranged above.

Receiving structure according to one of the preceding Claims, characterized in that the sliding elements each consist of at least a roller mounted on an axle are made.

Receiving support according to claim 6, characterized in that that the fix carrier terminally is.

Receivertragwerk according to claim 7, characterized in that the absorber tube ( 1 ) has a hot side and a cold side, wherein the hot side in the flow direction of a through the absorber tube ( 1 ) flowing medium, and the fix carrier is disposed on the hot side.

Receiving structure according to one of claims 6 or 7, characterized in that the medium at the fixed carrier opposite Side of the absorber tube over supplied an armored hose becomes.