DE2654125C3

DE2654125C3 - Steam generator for a solar power plant

Info

Publication number: DE2654125C3
Application number: DE19762654125
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. 8551 Roettenbach Kuenstle; Kurt Dipl.- Ing. 8520 Erlangen Reiter
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2654125B2; DE2654125A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger für eine Sonnenkraftwerksanlage mit auf einem Turm angeordneten Heizflächen und ebenerdig gelagerten nachführbaren Umlenkspiegeln, bei dem die Heizflächen einschließlich Vorwärmer- und Übcrhitzerhcizflächcn aus Dampferzeugerrohren bestehen, die symmetrisch zur Mittelachse des Dampferzeugers angeordnet sind.The invention relates to a steam generator for a solar power plant with arranged on a tower Heating surfaces and trackable deflector mirrors mounted at ground level, in which the heating surfaces including preheater and Übercrhitzerhcizflächencn consist of steam generator pipes that are symmetrical are arranged to the central axis of the steam generator.

Dampfkraftanlagen zur Ausnutzung der Sonnenenergie benötigen konzentriertes Sonnenlicht., wenn man wirtschaftlich ausnutzbare Dampfzustände, wie beispielsweise 180 bar 530C, erreichen will. Zur [Erzielung derartiger Temperaturen ist es aus der französischen Palentschrift 13 74 397 bekannt, die Heizflächen eines Dampferzeugers auf einem Turm anzuordnen und am Erdboden nachführbare Umlenkspiegel vorzusehen, so daß die Sonnenstrahlen schräg von unten auf die Dampferzeugerrohre treffen. Bei einer derartigen Anordnung können die Sonnenstrahlen so weit konzentriert werden, daß während der Sonnenscheindauer wirtschaftlich hohe Dampfdrücke und Dampftemperaturen zum Betreiben einer Dampfturbine erzielbar sind.Steam power plants to utilize solar energy require concentrated sunlight., If one wants to achieve economically viable steam conditions, such as 180 bar 530C. To [achieve Such temperatures it is known from the French Palentschrift 13 74 397, the heating surfaces of a To arrange the steam generator on a tower and to provide deflecting mirrors that can be tracked on the ground, so that the sun's rays hit the steam generator pipes obliquely from below. With such a Arrangement, the sun's rays can be so concentrated that during the sunshine duration economically high steam pressures and steam temperatures for operating a steam turbine can be achieved are.

Ein derartiges Sonnenkraftwerk kann diese für die Auslegung zugrunde gelegten Daten für Dampfdruck und Dampftemperatur jedoch nur liefern, so lange ausreichend intensives Sonnenlicht zur Verfügung steht. Um sicher jederzeit Energie liefern zu können, ist ein zusätzlicher Energiespeicher beispielsweise in Gestalt eines Pumpspeicherwerkes oder eines Latentenergiespeichers auf der Basis von Salzschmelzen notwendig. Trotzdem werden die Anlagen des Sonnenkraftwerkes nur zu einem mehr oder weniger geringen Teil ausgenutzt, was die Anlagekosten — bezogen auf die erzeugte Energie — erheblich steigert.Such a solar power plant can use these data, which are the basis for the design, for steam pressure and steam temperature only provide as long as sufficient intense sunlight is available. In order to be able to deliver energy safely at any time, an additional energy storage device is in the form, for example a pumped storage plant or a latent energy storage system based on molten salt is necessary. Nevertheless, the solar power plant's systems are only to a greater or lesser extent exploited, which increases the system costs - in relation to the energy generated - considerably.

Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen aus der französischen Patentschrift 13 74 397 bekannten Dampferzeuger so auszubilden, daß einerseits die Wärmeverluste durch Abstrahlung gering gehalten werden und daß andererseits auch außerhalb der Sonnenscheindauer Dampf ei'zeugt werden kann, sowie bei schwankender Sonneneinstrahlung Druck, Temperatur und erzeugte Dampfmenge konstant gehalten werden können.The present invention is based on the object of providing one from French patent specification 13 74 397 to train known steam generator so that on the one hand the heat losses due to radiation are low and that, on the other hand, steam can also be generated outside of the duration of the sunshine, as well as constant solar radiation pressure, temperature and the amount of steam generated can be held.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dampferzeugerrohre in einem ringförmigen, nach außen durch eine Glasabdeckung und nach innen durch eine Isolierschicht begrenzten Raum angeordnet sind und daß mit fossilem Brennstoff zu speisende Brenner mit ihren Brenneröffnungen in den Raum zwischen der Isolierschicht und den Dampferzeugerrohren einmünden.This object is achieved according to the invention in that the steam generator pipes are in an annular, space bounded on the outside by a glass cover and on the inside by an insulating layer are and that with fossil fuel to be fed burners with their burner openings in the room open between the insulating layer and the steam generator pipes.

Die Erfindung ist an einem Beispiel näher erläutert.
F i g. 1 zeigt das Prinzip der Dampfkraftanlage mit kombiniertem sonnen- und fossilbeheiztem Dampferzeuger. The invention is explained in more detail using an example.
F i g. 1 shows the principle of the steam power plant with a combined solar and fossil-heated steam generator.

Die von der Sonne 1 emittierten Sonnenstrahlen 2 fallen auf die ebenen Sonnenspiegel 3. Die Sonnenspiegel werden so der Sonne nachgeführt, daß die umgelenkten Sonnenstrahlen 4 auf den auf einem hohen Turm 5 angebrachten Dampferzeuger 6 konzentriert sind.The sun rays 2 emitted by the sun 1 fall on the flat sun mirrors 3. The sun mirrors are so tracked the sun that the deflected sun rays 4 on the on a high Tower 5 attached steam generator 6 are concentrated.

Bei ungenügender Intensität oder beim Ausbleiben der Sonnenstrahlung (z. B. infolge Bewölkung, zu flachen Sonnenstandes oder nachts) wird der Dampferzeuger 6 mit fossilen Energieträgern, vorzugsweiseIf the intensity is insufficient or if there is no solar radiation (e.g. due to cloudiness, to flat position of the sun or at night), the steam generator 6 with fossil fuels, preferably

Erdgas oder Öl, von innen beheizt. Die Rauchgase werden über den Kamin 7, der auf den Dampferzeuger aufgesetzt ist, in großen Höhen abgeleitet. Der im Dampferzeuger 6 erzeugte Dampf wird über die Dampfleitung 8 der Dampflurbinenanlage 9 zurNatural gas or oil, heated from the inside. The flue gases are through the chimney 7, which is on the steam generator is put on, derived at great heights. The steam generated in the steam generator 6 is via the Steam line 8 of the steam turbine system 9 to

!5 Elektrizitätserzeugung zugeführt.! 5 Electricity generation supplied.

In F i g. 2 ist der auf dem Turm 5 angeordnete kombinierte sonnen- und fossilbcheizlc Dampferzeuger 6 schemalisch dargestellt.In Fig. 2 is the one arranged on the tower 5 combined solar and fossil fuel steam generator 6 shown schematically.

Bei genügendem Sonnenenergieangebot wird das Speisewasser durch die Leitung 10 und durch das geöffnete Ventil Il einem Speiscwassersammler 12 zugeführt; von dort strömt es durch über kon/entrierte Sonnenstrahlen 4 von außen beheizte Dampfcrzeugerrohre 13. die beispielsweise als I -"lossen rohre ausgebildet sein können. In diesen wird das Speisewasser vorgewärmt, verdampft und überhitzt. Der Dampf wird über einen Dampfsammler 14 sowie durch ein Dampfventil 15 und eine Dampfleitung 8 zur Dampfiurbincnanlagc 9 geleitet.If there is sufficient solar energy supply, the feed water is fed through line 10 and through the opened valve II fed to a feed water collector 12; from there it flows through over con / entrained Sun rays 4 externally heated steam generator tubes 13. which are designed, for example, as I - "loose tubes could be. In these the feed water is preheated, evaporated and superheated. The steam is over a steam collector 14 and through a steam valve 15 and a steam line 8 to the steam turbine 9 directed.

Bei ungenügendem Sonnenenergieangebot kann das Speisewasser teilweise oder ganz in einem von einem Brenner 21 beheizten Speisewasservorwärmer 17 aufgeheizt werden, ehe es über den Spcisewassersammler 12 in die Dampferzeugerrohre 13 gelangt. Der Speisewasservorwärmer 17 ist zusammen mit einem Überhitzer 19 oberhalb des Brenners 21 in einem aufgesetzten Kamin 7 angeordnet. Erreicht der im Dampferzeuger 13 produzierte Dampf nicht die gewünschte Übcrhitzungstemperatur. so wird derIf there is insufficient solar energy supply, the feed water can be partially or completely in one of the Burner 21 heated feed water preheater 17 be heated before it is over the spice water collector 12 reaches the steam generator tubes 13. The feedwater preheater 17 is together with a Superheater 19 arranged above burner 21 in a stacked chimney 7. If the im Steam generator 13 did not produce steam at the desired overheating temperature. so will the

bo Dampf von einem Dampfsammler 14 aus über ein Dampfumlcitvcntil 18 teilweise oder ganz durch den Überhitzer 19 geleitet, wo er auf die gewünschte Dampftemperatur überhitzt wird.bo steam from a steam collector 14 via a Dampfumlcitvcntil 18 partially or completely through the Superheater 19 passed, where it is superheated to the desired steam temperature.

Bei ausbleibendem Sonnenschein, wie /um BeispielIn the absence of sunshine, like / for example

h5 nachts oder bei Bewölkung, wird das Speisewasser direkt von der Speisewasserleitung 10 über das Speiscwasscrumlcitventil 16 in den fossil beheizten Speisewasservorwärmer 17 gefördert und gelangt vonh5 at night or when it is cloudy, the feed water becomes directly from the feed water line 10 via the feed water scrum valve 16 into the fossil-heated one Feed water preheater 17 promoted and comes from

dort über den Speisewassersammler 12 in die Dampferzeugerrohre 13, die von innen über weitere Brenner 20 beheizt werden. Diese Brenner 20 sind zwischen den Dampferzeugerrohren 13 und einer weiter innen angeordneten Isolierschicht 23 angeordne. Der in den Dampferzeugerrohren 13 erzeugte Dampf wird von dem Dampfsammler 14 über das Dampfumleitventil 18 dem Überhitzer 19 zugeführt. Der überhitzte Dampf wird wiederum über die Dampfleitung 8 in die Turbinenanlage 9 geleitet.there via the feed water collector 12 into the steam generator pipes 13, which are heated from the inside via further burners 20. These burners 20 are between Steam generator tubes 13 and an insulating layer 23 arranged further inside. The one in the Steam generated by the steam generator tubes 13 is released from the steam collector 14 via the steam diverter valve 18 fed to the superheater 19. The superheated steam is in turn via the steam line 8 in the Turbine system 9 passed.

Zur Verminderung der Wärmeabstrahiung von den Dampferzeugerrohren 13 an die Umgebung ist der Dampferzeuger 6 mit einer selektiv wirkenden Giasabdeckung 22 umgeben. Der zwischen der von den Dampferzeugerrohren 13 gebildeten Heizfläche und der Glasabdeckung 22 befindliche ringförmige Zwischenraum 29 kann zusätzlich zur Verminderung der Wärmeverluste entweder evakuiert oder mit einem wärmeabstrahlungsheinmenden Gas, vorzugsweise CO2, gefüllt sein. Die Isolierschicht 23 grenzt ringförmige Rauchgaswege 25 nach innen ab. In die Rauchgaswege sind vor dem Kamin 7 Rauchgasklappen 24 angeordnet. Bei der Beheizung der Dampferzeugerrohre 13 nur über die Sonnenstrahlen 4 von außen bleiben diese Rauchgasklappen 24 zur Vermeidung von Konvektionsverlusten geschlossen.To reduce heat radiation from the Steam generator pipes 13 to the environment is the steam generator 6 with a selectively acting glass cover 22 surrounded. The between the heating surface formed by the steam generator tubes 13 and the Glass cover 22 located annular space 29 can in addition to reduce the Heat losses either evacuated or with a heat radiation suppressing gas, preferably CO2, be filled. The insulating layer 23 borders annular Flue gas paths 25 inward. 7 flue gas flaps 24 are in the flue gas paths in front of the chimney arranged. When the steam generator tubes 13 are heated, only the rays of the sun 4 from outside remain these flue gas flaps 24 are closed to avoid convection losses.

Die Versorgung der Brenner mit den Brennstoffen Öl bzw. Gas erfolgt über eine Brennstoffleitung 26, Brennstoffbehälter 27 und Brennstoffpumpen 28.The burner is supplied with the fuel oil or gas via a fuel line 26, Fuel tanks 27 and fuel pumps 28.

In Fig. 3 ist das Rohrleitungssystem des Dampferzeugers 6 übersichtlich dargestellt, aus dem die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten, wie unter Fig. 2 bereits beschrieben, ersichtlich sind.In Fig. 3 is the piping system of the steam generator 6 clearly shown, from which the various operating options, as shown in FIG. 2 already described, can be seen.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Steam generator for a solar power plant with heating surfaces arranged on a tower and trackable deflector mirrors mounted at ground level, including the heating surfaces Preheater and superheater heating surfaces consist of steam generator pipes that are symmetrical to the Central axis of the steam generator are arranged, characterized in that the steam generator pipes (13) in an annular shape, bounded on the outside by a glass cover (22) and on the inside by an insulating layer (23) Space are arranged and that with fossil fuel to be fed burners with their burner openings open into the space between the insulating layer (23) and the steam generator pipes (131).

2. Steam generator according to claim 1, characterized in that in the flue gas path between the burners (20) and a flue gas discharging chimney (7) flue gas flaps (24) are arranged.

3. Steam generator according to claim 1, characterized in that the annular space (29) between the steam generator tubes (13) and the glass cover (22) evacuated or with a heat radiation inhibiting triatomic gas, preferably CO2, is filled.