ES2347752B1 - Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado. - Google Patents

Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado. Download PDF

Info

Publication number
ES2347752B1
ES2347752B1 ES200900937A ES200900937A ES2347752B1 ES 2347752 B1 ES2347752 B1 ES 2347752B1 ES 200900937 A ES200900937 A ES 200900937A ES 200900937 A ES200900937 A ES 200900937A ES 2347752 B1 ES2347752 B1 ES 2347752B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
receiver
natural circulation
circulation
boiler
saturated steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES200900937A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2347752A1 (es
Inventor
Paula Llorente Folch
Raúl Navío Gilaberte
Rafael Osuna Gonzalez-Aguilar
Lucia Serrano Gallar
Valerio Fernandez Quero
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abengoa Solar New Technologies SA
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abengoa Solar New Technologies SA filed Critical Abengoa Solar New Technologies SA
Priority to ES200900937A priority Critical patent/ES2347752B1/es
Priority to US13/263,259 priority patent/US9377218B2/en
Priority to EP10761214.5A priority patent/EP2428999A4/en
Priority to PCT/ES2010/000137 priority patent/WO2010116010A1/es
Publication of ES2347752A1 publication Critical patent/ES2347752A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2347752B1 publication Critical patent/ES2347752B1/es
Priority to ZA2011/07637A priority patent/ZA201107637B/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
    • F24S90/10—Solar heat systems not otherwise provided for using thermosiphonic circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/80—Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F24J2/407—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F24S10/748—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other the conduits being otherwise bent, e.g. zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado que utiliza agua-vapor como fluido caloportador y que cuenta con un circuito mixto de recirculación del fluido (circulación forzada y circulación natural). El sistema está compuesto por paredes de agua en cuya superficie se recibe la radiación y en cuyo interior tiene lugar el cambio de fase del fluido de trabajo; tuberías de subida (6) por los que la mezcla agua-vapor saliente de los tubos (9) del receptor (5) asciende hacia el calderín (2); tuberías de bajada (3) por los que baja el agua de recirculación desde el calderín (2) hasta el receptor (5) y bomba de apoyo (4) para casos de incremento de la potencia incidente en el receptor (5) y arranques de planta.

Description

Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado.
Sector técnico de la invención
Esta invención pertenece al campo de tecnologías de aprovechamiento de la energía solar para la producción de electricidad, clasificada entre los sistemas solares térmicos de alta concentración, dentro del marco de las tecnologías de receptor central de torre con campo de helióstatos.
La invención describe tanto el diseño como el sistema de funcionamiento del receptor, que utiliza circulación natural como método de alimentación del fluido de trabajo al sistema.
Antecedentes de la invención
Los Sistemas de Concentración Solar (SCS), son usados para aumentar la densidad de flujo de la radiación solar de manera que las temperaturas alcanzadas por el fluido de trabajo sean las requeridas para su aprovechamiento en procesos industriales y en procesos de generación de energía eléctrica.
Dentro de los SCS se encuentran los Sistemas de Receptor Central de Torre, donde la radiación solar es concentrada mediante el uso de helióstatos en un receptor ubicado en la parte superior de una torre (en el foco del sistema óptico) y donde es transformada en energía térmica mediante la absorción de calor por parte del fluido de trabajo.
Una primera aproximación a la tecnología de receptor central de torre fue definida en la patente US3924604 de 1974; el receptor allí descrito, de tipo exterior y con tubos dispuestos alrededor del eje central de la torre, se ubica en la parte superior de la misma, que a su vez se localiza en el centro de un campo de helióstatos dispuestos de forma circular. Posteriormente, en 1983, se describió una nueva configuración para una planta de concentración solar de torre mediante la patente US4400946, donde se planteó la generación de vapor en un receptor dispuesto en un anillo de un sector circular de la circunferencia descrita por la torre; desde entonces, se han publicado otras patentes referidas a esta tecnología que buscan la optimización de los diferentes elementos y procesos del sistema, como lo son la US6911110 y la WO2008118980 publicadas en 2005 y 2008 respectivamente.
Actualmente, pueden encontrarse proyectos de demostración comercial que usan receptores de tipo cavidad. Uno de los proyectos más destacados en este campo es el de PS10 en Sevilla, que cuenta con un receptor de cavidad de vapor saturado. Por otro lado, en la Plataforma Solar de Almería, donde se desarrolló el proyecto CESA-I, se cuenta con la infraestructura necesaria para la realización de pruebas de componentes solares a escala piloto entre los que se han ensayado receptores de tipo volumétrico, en los que se emplea aire como fluido caloportador. El diseño de estos dispositivos, debe hacerse de manera que se optimice su funcionamiento, evitando tanto las pérdidas térmicas (especialmente por radiación y convección) como las caídas de presión. La patente ES2168992 publicada en 2002, hace referencia al uso de receptores volumétricos en sistemas de concentración solar.
Las tecnologías de torre de vapor saturado disponibles actualmente requieren del uso de bombas de impulsión para alimentar el fluido de trabajo al receptor; esto provoca que las pérdidas de carga sean mucho mayores que las que resultan del sistema que se propone en esta invención.
Sin embargo, en el caso de centrales de producción de energía eléctrica con combustible fósil, existe el concepto de circulación natural, pues en éstas las dimensiones de las calderas son mucho mayores y facilitan la aplicación de éste fenómeno.
En el caso de los receptores solares las dimensiones que se manejan son mucho menores y no facilitan la circulación natural.
Esta invención planteará el uso de circulación natural junto con un nuevo diseño de componentes que ayuda a disminuir las pérdidas de presión del circuito, como alternativa para incrementar la eficiencia del sistema.
Su implementación permitirá que la recirculación del fluido se lleve a cabo sin el uso de bombas.
La innovación propuesta, busca aprovechar una de las propiedades físicas del fluido de trabajo (densidad) en las condiciones de operación que, bajo una configuración adecuada de los componentes del circuito (elevaciones de los equipos, longitudes y diámetros de tubos), puede dar lugar al fenómeno de circulación natural. La introducción de esta mejora, hace más factible el uso de la tecnología a niveles comerciales de producción puesto que se consigue recircular agua a través de un circuito cerrado, sin necesidad de bombas, disminuyéndose los autoconsumos de la planta (consumos eléctricos de componentes auxiliares) y aumentando la producción neta de electricidad de la misma.
De esta forma, se plantea una nueva mejora tanto para el receptor como componente del sistema de concentración solar, como para los procesos implicados en la generación de vapor saturado. El diseño de un receptor solar en torre para generación de vapor saturado con circulación natural es totalmente novedoso y único en el mundo.
Descripción de la invención
El diseño de un circuito que hace uso de circulación natural para la alimentación del fluido de trabajo al receptor, permite un aprovechamiento más eficiente de la energía solar puesto que atenúa al mínimo las pérdidas de presión en el componente solar, favoreciendo el ascenso sin impulsión del fluido a través de los tubos del receptor y eliminando la necesidad de recirculación forzada del mismo. Lo anterior se presenta como la principal ventaja tecnológica del sistema propuesto frente a los dispositivos existentes en la actualidad.
La circulación natural se basa en el hecho físico de que, al disminuir la densidad de un fluido, éste tiende a subir. Así, si se dispone de un foco caliente, en una zona inferior (receptor) y un foco frío en una zona superior (calderín), se consigue una circulación natural entre ambos focos, pudiendo eliminar las bombas de recirculación. Estas bombas pueden eliminarse siempre y cuando el caudal de recirculación sea suficiente para refrigerar el receptor. Cuanto más elevado esté el foco frío con respecto al caliente, se obtendrá un mayor caudal de recirculación. Cuanto más pequeña sea la pérdida de carga del sistema, mayor será el caudal de recirculación; lo anterior puede lograrse incrementando los diámetros o áreas de paso de las tuberías de manera que se favorezca la circulación natural.
En el circuito propuesto de recirculación del fluido de trabajo de un receptor solar de torre, el agua de alimentación se introduce en el calderín, esto se hace con el objetivo de mantener el foco frío por encima del foco caliente y lo suficientemente alejado del mismo, de manera que el caudal de agua-vapor que asciende a través del receptor y que llega al calderín sea lo suficientemente alto para mantener el flujo del fluido en el circuito mediante circulación natural. Es por esto que la disposición descrita de los equipos y de la corriente de entrada al circuito del fluido, favorece la circulación natural y permite prescindir de las bombas una vez se han alcanzado las condiciones de caudal de recirculación necesarias para que este fenómeno tenga lugar.
El agua que baja del calderín, fluye a través del receptor mediante circulación natural, donde se produce el cambio de fase a vapor saturado debido a la potencia incidente procedente de los helióstatos; a la parte superior del receptor llega una mezcla vapor saturado-agua, enriquecida en vapor, que fluye nuevamente hacia el calderín donde tiene lugar la separación de fases.
El sistema descrito anteriormente es la base de diseño del circuito de recirculación del receptor solar con recirculación natural.
El receptor consta de las siguientes partes:
\bullet
Paredes de agua: El sistema receptor está compuesto por una serie de paneles constituidos por varios tubos dispuestos verticalmente con una configuración adecuada para maximizar la recepción de radiación reflejada por el campo de helióstatos, además, los tubos han sido diseñados de tal forma que sus diámetros (mayores a los utilizados en estos dispositivos en la actualidad), favorezcan la circulación natural del fluido teniendo en cuenta las dimensiones del receptor y su disposición espacial. Así se logra minimizar las pérdidas de carga. Además, estos tubos cuentan con aletas que facilitan la unión entre ellos y que evitan el paso de radiación de los helióstatos al aislamiento situado en la parte posterior del receptor lo que podría ocasionar daños en éste; estas aletas son del mínimo tamaño posible, con el fin de evitar puntos calientes en la estructura del receptor puesto que no están refrigeradas.
\bullet
Tuberías de bajada: conectan el calderín con los colectores inferiores del receptor (siendo el colector la tubería que distribuye el agua de recirculación a los distintos tubos del receptor). Para evitar elevadas pérdidas de carga, estas tuberías se hah diseñado con un diámetro superior al de receptores solares actuales, con el fin de fomentar la circulación natural.
\bullet
Tuberías de subida: tubería que conecta la parte superior del receptor con el calderín. Al igual que en el caso anterior, se ha diseñado con un diámetro más elevado de lo habitual para disminuir la pérdida de carga.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la correcta operación y refrigeración del receptor en casos de altos incrementos de la potencia incidente o baja potencia incidente (arranques de planta), se requiere un mayor caudal de recirculación adicional. Es por ello, que en la parte inferior entre las tuberías de bajada y el receptor, se incluye además una bomba de recirculación de apoyo a la circulación natural.
El circuito del receptor descrito anteriormente, cuenta con un sistema de control mixto ¡mplementado por ordenador y que gobierna una serie de válvulas de manera que se mantengan en el circuito las condiciones óptimas de presión, temperatura y caudal de recirculación, requeridos para que la circulación natural tenga lugar en el sistema. Se cuenta con medidores de nivel, temperatura y presión en el calderín; válvula de control de la corriente de agua de alimentación al calderín; sensores de flujo de calor y temperatura en el receptor; medidores de caudal y válvulas de control en las tuberías de bajada.
\newpage
Las ventajas de los componentes en esta invención, así como de su configuración global son:
-
Eliminación de la dependencia de sistemas mecánicos de impulsión para la recirculación del fluido al receptor.
-
Disminución de las pérdidas de carga a lo largo del circuito.
-
Flexibilidad de operación frente a incrementos de flujo al contar con un circuito mixto de recirculación que usa circulación natural y bombas de apoyo para circulación forzada.
-
Incremento de la energía eléctrica neta producida en el sistema de concentración solar.
\vskip1.000000\baselineskip
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de lograr una mejor comprensión, se ha representado, de acuerdo con una realización preferente de la misma:
Figura 1: Circuito típico de recirculación forzada (con bomba de recirculación).
Figura 2: Circuito de circulación natural (sin bomba o bombas de recirculación).
Figura 3: Circuito mixto o doble circuito, uno de circulación natural y otro de circulación forzada (por el camino de la bomba).
Figura 4: Receptor central de torre con circuito mixto de recirculación.
\vskip1.000000\baselineskip
Realización preferente de la invención
La figura 1 muestra un circuito típico de recirculación forzada usado en plantas solares de tecnología de torre, cuyos componentes principales son un calderín (2), un receptor (5) en la parte media y una bomba de recirculación (4) del fluido al receptor. El calderín es alimentado con una corriente de agua (1) que es llevada del calderín por las tuberías de bajada (3) hasta llegar a la bomba (4) que la impulsa hasta el receptor (5) donde se transforma en una mezcla vapor saturado y agua que, a través de las tuberías de subida (6), regresa al calderín. El vapor saturado sale del circuito a través de la corriente (7) y es usado posteriormente para la producción de electricidad.
La figura 2 muestra un receptor solar de torre en el que se hace uso del fenómeno de circulación natural para recircular el fluido de trabajo al receptor. En este caso el calderín (2) es alimentado con una corriente de agua (1) que sale de equipo por las tuberías de bajada (3) pasando por una válvula (4) y gracias a la circulación natural, consigue llegar al receptor (5) sin necesidad de bombas. Allí se transforma en una mezcla vapor saturado y agua que, a través de las tuberías de subida (6), regresa al calderín. El vapor saturado sale del circuito a través de la corriente (7) y es usado posteriormente para la producción de electricidad.
La Figura 3, muestra el circuito mixto de circulación natural y circulación forzada objeto de esta invención, en el que se incluye -respecto a la figura 2- una bomba de apoyo. En el circuito propuesto el agua de alimentación (1) se introduce en el calderín (2). El agua que baja del calderín (2) por las tuberías de bajada (3), fluye a través del receptor (5) mediante circulación natural. En su camino hacia el receptor (5) pasa por una válvula (8) que se encarga de regular el caudal de agua de recirculación. En el receptor (5) se produce el cambio de fase a vapor saturado debido a la potencia incidente procedente de los helióstatos. A la parte superior del receptor (5) llega una mezcla vapor saturado-agua, enriquecida en vapor, que fluirá a través de la tubería de subida (6) nuevamente hacia el calderín (2) donde tiene lugar la separación de fases. La corriente de vapor saturado (7) sale del circuito para la producción de electricidad.
Para el caso de incrementos de potencia incidente en el receptor (5), que causarían la necesidad de incrementar el caudal de recirculación al mismo, el circuito cuenta con una bomba de apoyo (4) que asegura la continuidad de la operación del sistema.
La Figura 4 muestra el receptor central con circuito mixto de recirculación en la cavidad de la parte superior de una torre. El circuito mostrado en la figura anterior se ubica ahora en una cavidad (11) dentro de la parte superior de una torre (12). Las tuberías de bajada (3, 3') conectan el calderín (2) con los colectores inferiores (10) del receptor (siendo el colector la tubería que distribuye el agua de alimentación (1) a los distintos tubos del receptor). Para evitar elevadas pérdidas de carga, estas tuberías (3, 3') se han diseñado con un diámetro superior al de receptores solares actuales, con el fin de fomentar la circulación natural. En su camino hacia el receptor pasa por una válvula (8) que se encarga de regular el caudal de agua de recirculación.
El sistema receptor está compuesto por una serie de paneles (9) constituidos por varios tubos dispuestos verticalmente con una configuración adecuada para maximizar la recepción de radiación reflejada por el campo de helióstatos, además, los tubos han sido diseñados de tal forma que sus diámetros (mayores a los utilizados en estos dispositivos en la actualidad), favorezcan la circulación natural del fluido teniendo en cuenta las dimensiones del receptor y su disposición espacial. Así se logra minimizar las pérdidas de carga. Además, estos tubos cuentan con aletas que facilitan la unión entre ellos y que evitan el paso de radiación de los helióstatos al aislamiento situado en la parte posterior del receptor lo que podría ocasionar daños en éste; estas aletas son del mínimo tamaño posible, con el fin de evitar puntos calientes en la estructura del receptor puesto que no están refrigeradas.
La tubería de subida (6) conecta el colector superior del receptor (10') con el calderín (2) y al igual que en el caso anterior, se ha diseñado con un diámetro más elevado de lo habitual para disminuir la pérdida de carga. El vapor saturado sale del circuito a través de la corriente (7) y es usado posteriormente para la producción de electricidad.
En la parte inferior entre las tuberías de bajada (3, 3') y el receptor, se incluye además una bomba de recirculación (4) de apoyo a la circulación natural, para casos de altos flujos o para arranques de planta.
Además, el conjunto de receptor solar de la invención se encuentra gobernado por un sistema de control mixto de circulación natural y forzada implementado por ordenador, mediante el que se controlan las condiciones de temperatura, presión y caudal, y con el que se gobiernan una serie de válvulas para mantener las condiciones óptimas de operación en el circuito, requeridas para que la circulación natural tenga lugar.

Claims (5)

1. Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado caracterizado porque la circulación del fluido de trabajo es circulación natural, no forzada, gracias a la configuración de los elementos que lo conforman; así, el foco frío o calderín (2) está ubicado sobre el foco caliente y está lo suficientemente alejado del mismo para favorecer la circulación natural. Adicionalmente, las tuberías de bajada (3, 3'), que conectan el calderín (2) con los colectores inferiores (10) del receptor (5) y las tuberías de subida (6), que conectan los colectores superiores (10') del receptor (5) con el calderín (2), están diseñadas con un diámetro lo suficientemente elevado para favorecer la circulación natural y disminuir las pérdidas de carga.
2. Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado según reivindicación 1 caracterizado porque el receptor (5) está formado por una serie de tubos o paredes de agua (9) dispuestos verticalmente y cuya longitud es la adecuada para obtener vapor saturado.
3. Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado según reivindicación 2 caracterizado porque cuenta con aletas entre los tubos del receptor (9), cuyo ancho se ha minimizado, para evitar las altas temperaturas del metal.
4. Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado según reivindicación 1 caracterizado porque se le añade en paralelo un sistema auxiliar de apoyo de circulación forzada por bomba (4).
5. Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado según reivindicación 4 caracterizado porque cuenta con un sistema de control mixto de los circuitos con circulación natural y forzada implementado por un ordenador que gobierna una serie de válvulas de manera que se mantengan en el circuito las condiciones óptimas de presión, temperatura y caudal de recirculación, requeridos para que la circulación natural tenga lugar.
ES200900937A 2009-04-06 2009-04-06 Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado. Active ES2347752B1 (es)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200900937A ES2347752B1 (es) 2009-04-06 2009-04-06 Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado.
US13/263,259 US9377218B2 (en) 2009-04-06 2010-03-31 Solar receiver with natural circulation for generating saturated steam
EP10761214.5A EP2428999A4 (en) 2009-04-06 2010-03-31 NATURAL CIRCULATION SOLAR RECEIVER FOR SATURATED VAPOR PRODUCTION
PCT/ES2010/000137 WO2010116010A1 (es) 2009-04-06 2010-03-31 Receptor solar con circulación natural para generación de vapor saturado
ZA2011/07637A ZA201107637B (en) 2009-04-06 2011-10-18 Solar reciever with natural circulation for generating saturated steam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200900937A ES2347752B1 (es) 2009-04-06 2009-04-06 Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2347752A1 ES2347752A1 (es) 2010-11-03
ES2347752B1 true ES2347752B1 (es) 2011-09-22

Family

ID=42935675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES200900937A Active ES2347752B1 (es) 2009-04-06 2009-04-06 Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9377218B2 (es)
EP (1) EP2428999A4 (es)
ES (1) ES2347752B1 (es)
WO (1) WO2010116010A1 (es)
ZA (1) ZA201107637B (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013111185A1 (de) * 2013-10-09 2015-04-09 Xylem Ip Holdings Llc Verfahren zum Betreiben eines Pumpaggregates, Pumpaggregat sowie dessen Verwendung
EP3489389A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Elektrolyseeinheit und elektrolyseur

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1129722A (fr) * 1955-08-05 1957-01-24 Procédé de régulation de la température des tubes à rayonnement dans les chaudières ou analogues, et chaudières en comportant application
ES272531A1 (es) 1960-11-29 1962-06-16 Ciba Geigy Procedimiento para la preparaciën de nuevos colorantes de tina
US3924604A (en) 1974-05-31 1975-12-09 Schjeldahl Co G T Solar energy conversion system
AT339935B (de) * 1975-10-08 1977-11-10 Vmw Ranshofen Berndorf Ag Warmetauscher mit rippenrohren, insbesondere fur sonnenkollektoren
DE2626182A1 (de) * 1976-06-11 1977-12-22 Volkswagenwerk Ag Vorrichtung zur erzeugung nutzbarer waerme aus sonnenstrahlung
JPS5523806A (en) * 1978-08-03 1980-02-20 Agency Of Ind Science & Technol Solar heat collecting apparatus
US4245618A (en) * 1978-10-10 1981-01-20 The Babcock & Wilcox Co. Vapor generator
CH643916A5 (de) 1979-09-07 1984-06-29 Bbc Brown Boveri & Cie Solarthermisches kraftwerk.
DE2937529C2 (de) * 1979-09-17 1983-05-11 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Sonnenkraftwerk
FR2480864A1 (fr) * 1980-04-18 1981-10-23 Bernier Jean Paul Chauffe-eau solaire et pompes fluidiques polythermes a volume total constant
IT1168517B (it) * 1981-02-27 1987-05-20 Solaris Srl Perfezionamento dei captatori solari piani a tubi alettati
SU1023177A1 (ru) * 1982-01-04 1983-06-15 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Солнечна установка
US4485803A (en) * 1982-10-14 1984-12-04 The Babcock & Wilcox Company Solar receiver with interspersed panels
JPS60164179A (ja) * 1984-02-07 1985-08-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽熱吸収器制御システム
JPH0384301A (ja) * 1989-08-24 1991-04-09 Toshiba Corp 自然循環形排熱回収ボイラ
EP0596006B1 (en) * 1991-07-24 1996-09-18 Rheem Australia Limited Solar collector with freeze damage protection
BE1005793A3 (fr) * 1992-05-08 1994-02-01 Cockerill Mech Ind Sa Chaudiere de recuperation de chaleur a circulation induite.
US5537990A (en) * 1995-07-07 1996-07-23 Lee; Jia-Shing Solar water heating system
FI101737B (fi) * 1996-10-24 1998-08-14 Pipemasters Oy Ltd Säätävä pakokaasukattila
JPH10148301A (ja) * 1996-11-15 1998-06-02 Babcock Hitachi Kk 自然循環排ガスボイラの制御装置
US5762031A (en) * 1997-04-28 1998-06-09 Gurevich; Arkadiy M. Vertical drum-type boiler with enhanced circulation
ES2168992B1 (es) 2000-10-30 2003-11-01 Dalering Desarrollos Energetic Proceso para generacion electrica termosolar mediante unidades de torre central de pequeña potencia.
US6708687B2 (en) 2001-06-12 2004-03-23 James B. Blackmon, Jr. Thermally controlled solar reflector facet with heat recovery
DE10248068B4 (de) 2002-10-11 2007-09-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Anlage zur solarthermischen Dampferzeugung und Verfahren zur solarthermischen Erzeugung von Dampf
US6701711B1 (en) * 2002-11-11 2004-03-09 The Boeing Company Molten salt receiver cooling system
US7296410B2 (en) * 2003-12-10 2007-11-20 United Technologies Corporation Solar power system and method for power generation
US20080041362A1 (en) * 2006-07-17 2008-02-21 Claudio Filippone Electrical generator systems and related methods
ES2327991B1 (es) * 2006-08-04 2010-07-15 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Planta de concentracion solar.
US20100191378A1 (en) 2007-03-26 2010-07-29 Brightsource Industries (Israel) Ltd. Distributed power towers with differentiated functionalities
ES2312275B1 (es) * 2007-06-07 2009-12-29 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Planta de concentracion solar para produccion de vapor sobrecalentado.
JO3344B1 (ar) * 2008-10-24 2019-03-13 Babcock & Wilcox Co مبادل حراري لمستقبل شمسي مجمع في المشغل

Also Published As

Publication number Publication date
US9377218B2 (en) 2016-06-28
EP2428999A4 (en) 2014-01-15
ZA201107637B (en) 2012-06-27
EP2428999A1 (en) 2012-03-14
ES2347752A1 (es) 2010-11-03
US20120080027A1 (en) 2012-04-05
WO2010116010A1 (es) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2733039T3 (es) Receptor solar de sal fundida de flujo de serpentina vertical ensamblado en taller
WO2011086215A1 (es) Receptor solar de sales fundidas y procedimiento para reducir el gradiente térmico en dicho receptor
ES2689075T3 (es) Sistema de almacenamiento de calor térmico
HRP20160999T1 (hr) Uređaj, sustav i postupak za visoku razinu energetske učinkovitosti za pohranu i upotrebu solarne toplinske energije
US10113536B2 (en) Modular molten salt solar towers with thermal storage for process or power generation or cogeneration
ES2425996B1 (es) Receptor solar de placas
US20120227731A1 (en) Solar light condensing system
ES2646926T3 (es) Colector solar para caldera de calor solar, y caldera de calor solar de tipo torre equipada con el mismo
US8739776B2 (en) Solar light condensing system
ES2350991B1 (es) Planta de concentracion solar de tecnologia de torre con tiro natural.
AU2012340377B2 (en) High efficiency solar receiver
ES2347752B1 (es) Receptor solar con circulacion natural para generacion de vapor saturado.
ES2370553B1 (es) Torre para planta de concentración solar con refrigeración de tiro natural.
ES2350668A1 (es) Receptor solar de vapor sobrecalentado.
ES2525196A1 (es) Receptor solar de torre tubular aislado a las pérdidas energéticas por radiación
ES2597161T3 (es) Procedimiento y dispositivo para prevenir el vaciado en una caldera de central solar de concentración de tipo torre
ES2370552B1 (es) Procedimiento de refrigeración por tiro natural de una planta de concentración solar.
WO2013164496A1 (es) Receptor termosolar
ES2382707B1 (es) Configuración de receptor de torre para altas potencias.
ES2780352T3 (es) Central solar térmica
WO2015086880A1 (es) Configuracion de receptores solares de torre y torre con dicha configuración
ES2400647A1 (es) Receptor para una instalación termosolar e instalación termosolar que comprende dicho receptor
NZ620405B2 (en) Shop assembled vertical serpentine flow molten salt solar receiver

Legal Events

Date Code Title Description
EC2A Search report published

Date of ref document: 20101103

Kind code of ref document: A1

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2347752

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20110922

GD2A Contractual licences

Effective date: 20181116