FR2490331A1

FR2490331A1 - Fluid circuit for solar energy collector - uses two heat exchanger panels and auxiliary fluid circulation to preheat main fluid

Info

Publication number: FR2490331A1
Application number: FR8019947A
Authority: FR
Inventors: Maurice Roche
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1980-09-16
Filing date: 1980-09-16
Publication date: 1982-03-19
Also published as: FR2490331B1

Abstract

The installation extracts energy with a working fluid heated from a heat source giving a high thermal flow. A heat exchanger is in a circuit (10) in which the fluid flows. An auxiliary panel (13) is placed in the flow between the source and exchanger panel. The circuit has an exchanger (14) for preheating the working fluid by the auxiliary fluid upstream of the exchanger panel (16). The auxiliary panel is made of a grille of tubes. There can be several tube layers in parallel planes and only crossing in the centre.

Description

Installation de production d'énergie mettant en oeuvre un fluide auxiliaire, notamment utilisant le ravonnement solaire
La présente invention a pour objet une installation de production d'énergie dans laquelle un fluide de travail est chauffé à partir d'une source de chaleur émettant un flux thermique élevé. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les installations solaires.Energy production installation using an auxiliary fluid, in particular using solar enhancement
The present invention relates to a power plant in which a working fluid is heated from a heat source emitting a high heat flow. It finds a particularly important, although not exclusive, application in solar installations.

Elle présente toutefois un intérêt chaque fois que l'on doit chauffer un fluide de travail ayant une faible conductivité thermique à partir d'une source émettant un flux élevé.It is of interest, however, whenever a working fluid having low thermal conductivity is to be heated from a high flux source.

Le problème de transmission de chaleur depuis une source émettant un flux élevé se pose notamment lorsque le fluide de travail est un gaz ou une vapeur auxquels on ne peut transmettre que des flux thermiques limités, ce qui est le cas par exemple dans les installations à turbine à gaz utilisant un combustible impur (autre que gaz naturel ou fuel distillé) et dans les surchauffeurs de centralesthermiquesclassiques. Cette limitation du flux thermique conduit à utiliser des surfaces d'échange extrêmement importantes, afin de diminuer les flux unitaires, ce qui se traduit par un volume, un poids et un prix de revient très élevés. The problem of transmitting heat from a source emitting a high flux arises especially when the working fluid is a gas or a vapor to which only limited heat flux can be transmitted, which is the case for example in turbine plants. gas using an impure fuel (other than natural gas or distillate fuel) and in conventional central heat exchangers. This limitation of heat flow leads to the use of extremely large exchange surfaces, in order to reduce the unit flux, which results in a very high volume, weight and cost price.

On connait des installations permettant de résoudre le problème de la transmission de chaleur à un fluide de travail ayant une mauvaise conductibilité thermique à partir d'une source de chaleur émettant un flux thermique élevé, comportant un faisceau d'échange appartenant à un circuit parcouru par le fluide et un faisceau auxiliaire parcouru par un fluide auxiliaire. Dans les installations connues de ce type, le fluide auxiliaire constitue un fluide primaire à conductibilité thermique élevée et le faisceau correspondant est prévu pour absorber la totalité du flux thermique. Le transfert de chaleur entre le fluide primaire bon conducteur et le fluide de travail mauvais conducteur s'effectue dans le faisceau d'échange.Etant donné la bonne conductibilité thermique du fluide primaire, ce faisceau d'échange peut être de relativement faibles dimensions si on emploie des techniques adaptées, par exemple des tubes à ailettes permettant une bonne répartition des flux thermiques. Installations are known for solving the problem of heat transfer to a working fluid having poor thermal conductivity from a heat source emitting a high heat flux, comprising an exchange beam belonging to a circuit traversed by the fluid and an auxiliary beam traversed by an auxiliary fluid. In known installations of this type, the auxiliary fluid is a primary fluid with high thermal conductivity and the corresponding beam is provided to absorb the entire heat flow. The transfer of heat between the good conducting primary fluid and the bad conductor working fluid takes place in the exchange bundle. Given the good thermal conductivity of the primary fluid, this exchange bundle can be of relatively small dimensions if employs suitable techniques, for example finned tubes allowing a good distribution of thermal flows.

Mais cette solution présente de nombreux inconvénients. On est pratiquement conduit à employer comme fluide auxiliaire un métal liquide, tel que le sodium ou lreutectique sodium-potassium, qui soulève des problèmes de corrosion à hautes températures : et surtout la température maximale du fluide de travail dans son circuit est forcément inférieure à celle à laquelle on peut porter le fluide auxiliaire. Cette limitation de température se traduit à son tour par une limitation de rendement. But this solution has many disadvantages. It is practically possible to use as auxiliary fluid a liquid metal, such as sodium or sodium-potassium eutectic, which raises corrosion problems at high temperatures: and above all the maximum temperature of the working fluid in its circuit is necessarily lower than that to which the auxiliary fluid can be carried. This temperature limitation is reflected in turn by a yield limitation.

La présente invention vise à fournir une installation de production d'énergie répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce que la température maximale du fluide de travail n'est plus conditionnée par la nature du fluide auxiliaire. The present invention aims to provide a power generation installation better than those previously known to the requirements of the practice, in particular in that the maximum temperature of the working fluid is no longer conditioned by the nature of the auxiliary fluid.

Dans ce but, l'invention propose notamment une installation du genre défini ci-dessus dans laquelle le faisceau auxiliaire est interposé entre la source et le faisceau d'échange de façon à n'absorber qu'une fraction dudit flux et ledit circuit comporte un échangeur de préchauffage du fluide de travail par le fluide auxiliaire, placé en amont dudit faisceau d'échange. Le faisceau auxiliaire sera généralement constitué par une grille de tubes disposés suivant un réseau à au moins une dimension. Il est possible de prévoir plusieurs nappes de tubes situés dans des plans parallèles et croisés. Cette disposition permet de donner à la grille un taux de vide variable, minimum dans une partie centrale où la densité du flux thermique est maximum. For this purpose, the invention proposes in particular an installation of the kind defined above in which the auxiliary beam is interposed between the source and the exchange beam so as to absorb only a fraction of said flux and said circuit comprises a exchanger for preheating the working fluid by the auxiliary fluid, placed upstream of said exchange beam. The auxiliary beam will generally consist of a grid of tubes arranged in a network of at least one dimension. It is possible to provide several layers of tubes located in parallel and crossed planes. This arrangement makes it possible to give the grid a variable void ratio, minimum in a central part where the density of the thermal flux is maximum.

Le fluide de travail peut notamment être un gaz, tel que l'air, lorsque le circuit principal incorpore une turbine à gaz. Le fluide auxiliaire sera choisi en fonction des températures à atteindre. L'eau présente l'inconvénient de ne se prêter qu'à des températures faibles lorsqu'on veut éviter la mise sous pression du circuit parcouru par le fluide auxiliaire. On peut envisager l'emploi de fluides caloporteurs organiques et surtout des métaux fondus tels que le sodium. Il sera souvent avantageux de ne pas dépasser une température maximale de sodium de 7200C dans le circuit auxiliaire pour éviter des problèmes de corrosion qui conduisent à utiliser des éléments de structure coûteux. The working fluid may in particular be a gas, such as air, when the main circuit incorporates a gas turbine. The auxiliary fluid will be chosen according to the temperatures to be reached. Water has the disadvantage of only being suitable for low temperatures when it is desired to avoid pressurizing the circuit traversed by the auxiliary fluid. We can consider the use of organic heat transfer fluids and especially molten metals such as sodium. It will often be advantageous not to exceed a maximum sodium temperature of 7200C in the auxiliary circuit to avoid corrosion problems that lead to the use of expensive structural elements.

Dans l'application de l'installation à l'exploitation de l'énergie solaire, la source sera généralement constituée par un système de miroirs concentrant l'éner- gie solaire dans un plan focal. Le faisceau auxiliaire sera alors constitué de tubes placés dans le plan focal, typiquement à l'entrée d'une chaudière de forme générale parallélépipédique, tandis que le faisceau d'échange comportera des tubes tapissant au moins le fond de la chaudière, et généralement aussi le plafond et les côtés. In the application of the installation to the exploitation of solar energy, the source will generally consist of a system of mirrors concentrating solar energy in a focal plane. The auxiliary beam will then consist of tubes placed in the focal plane, typically at the entrance of a parallelepiped-shaped boiler, while the exchange beam will comprise tubes lining at least the bottom of the boiler, and generally also the ceiling and the sides.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe d'une installation comportant un circuit principal parcouru par de l'air et un circuit auxiliaire parcouru par du sodium
- la figure 2 est un schéma de principe montrant une constitution possible du faisceau auxiliaire de l'installation de la figure 1
- la figure 3 est une vue en perspective montrant les constituants principaux d'une installation de production d'énergie à partir du rayonnement solaire conforme au schéma de principe de la figure 1
- la figure 4 est un schéma montrant une répartition avantageuse des tubes constitutifs du faisceau d'échange de la chaudière de l'installation de la figure 3
- la figure 5 est un schéma de principe d'une installation constituant une variante de celle de la figure 1, incorporant un cycle de queue a' vapeur.The invention will be better understood on reading the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a block diagram of an installation comprising a main circuit traversed by air and an auxiliary circuit traversed by sodium.
FIG. 2 is a block diagram showing a possible constitution of the auxiliary beam of the installation of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the main constituents of a plant for producing energy from solar radiation in accordance with the schematic diagram of FIG. 1
FIG. 4 is a diagram showing an advantageous distribution of the constituent tubes of the exchange bundle of the boiler of the installation of FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an installation constituting a variant of that of FIG. 1, incorporating a steam tail cycle.

L'installation dont le schéma de principe est montré en figure 1 peut être incorporée à une centrale solaire recevant un flux 0 d'un champ d'héliostats de concentration. L'installation comprend un circuit principal 10 parcouru par un fluide de travail, qu'on supposera être de l'air, et un circuit auxiliaire 11 en boucle fermée. Le rayonnement 'solaire est focalisé sur l'ouverture d'une chaudière 12 qui est généralement portée par une tour à une altitude dépassant 100 m, ce qui rend particulièrement souhaitable une réduction des dimensions et du poids de cette chaudière. The installation whose schematic diagram is shown in FIG. 1 can be incorporated in a solar power station receiving a flux 0 from a concentration heliostats field. The installation comprises a main circuit 10 traversed by a working fluid, which will be assumed to be air, and an auxiliary circuit 11 closed loop. The solar radiation is focused on the opening of a boiler 12 which is generally carried by a tower at an altitude exceeding 100 m, which makes it particularly desirable to reduce the size and weight of this boiler.

Le circuit auxiliaire li, parcouru par un fluide de conductivité thermique élevée, par exemple du sodium fondu, comporte, en série, un faisceau auxiliaire 13 barrant l'entrée de la chaudière et situé approximativement dans le plan de focalisation, formé par un réseau de tubes parallèles, le primaire d'un échangeur de préchauffage 14 et un circulateur 15. Sur la figure 1, le faisceau 13 est constitué de tubes parallèles suivant une seule direction.Le diamètre et l'écartement des tubes constituant le faisceau 13 sont choisis de façon que le taux de vide du faisceau (rapport entre les espaces libres entre tubes et la surface totale occupée) ne laisse passer qu'un flux 1 inférieur à généralement compris entre 0,1 0 et 0,5 0. De plu- le faisceau 13 sera dimensionné de façon que la température de sortie du sodium ne dépasse pas 7200C, température au-delà de laquelle on se heurte à des problèmes de corrosion. Quant à la température d'entrée elle sera awrantageusement de l'ordre de 4000C, valeur qui s'est révélée satisfaisante du point de vue des échanges thermiques avec le fluide de travail et des contraintes. The auxiliary circuit li, traversed by a fluid of high thermal conductivity, for example molten sodium, comprises, in series, an auxiliary beam 13 blocking the inlet of the boiler and located approximately in the plane of focus, formed by a network of parallel tubes, the primary of a preheating exchanger 14 and a circulator 15. In Figure 1, the beam 13 consists of parallel tubes in a single direction.The diameter and the spacing of the tubes constituting the beam 13 are selected from In this way, the beam void ratio (the ratio between the free spaces between tubes and the total occupied area) allows only a stream 1 less than generally between 0.1 0 and 0.5 0 to pass. 13 shall be so dimensioned that the outlet temperature of the sodium does not exceed 7200C, a temperature above which there is a problem of corrosion. As for the inlet temperature, it will awrply be of the order of 4000C, a value which has proved satisfactory from the point of view of the thermal exchanges with the working fluid and of the stresses.

Le circuit principal 10 est ouvert. il comprend un compresseur 18 d'alimentation du secondaire de l'échangeur de préchauffage 14, le faisceau 16 d'échange recevant le flux Fez et une turbine 17 d'en traînement d'une charge, telle qu'un alternateur 19. The main circuit 10 is open. it comprises a secondary supply compressor 18 of the preheating exchanger 14, the exchange beam 16 receiving the Fez flow and a turbine 17 driving a load, such as an alternator 19.

Une chambre de combustion 20 peut être insérée sur le circuit de façon à maintenir la température de l'air à l'entrée de la turbine à sa valeur nominale lors de passages nuageux.A combustion chamber 20 may be inserted on the circuit so as to maintain the air temperature at the inlet of the turbine to its nominal value during clouding.

Le faisceau 16 peut être constitué d'un réseau detubes tapissant le fond, le plafond et les parois latérales de la chaudière 12. Cette calldière sera dimensionnée de façon que la portion du faisceau 16 qui revêt le fond et le plafond, et qui reçoit l'essentiel de l'énergie ayant traversé le faisceau 13, reçoive un flux sensiblement homogène : cette homogénéité est pratiquement réalisée dès une distance de trois fois le diamètre des tubes constitutifs du faisceau 13. The beam 16 may consist of a network of tubes lining the bottom, the ceiling and the side walls of the boiler 12. This calldière will be dimensioned so that the portion of the beam 16 which covers the bottom and the ceiling, and which receives the most of the energy having passed through the beam 13, receives a substantially homogeneous flow: this homogeneity is practically achieved from a distance of three times the diameter of the tubes constituting the beam 13.

La figure 2, où les organes correspondant à ceux de la figure 1 portent le même numéro de référence, affecté de l'indice a, montre un faisceau auxiliaire 13a constitué de tubes disposés suivant deux nappes, les tubes 21 d'une nappe étant croisés avec les tubes 22 de la seconde nappe. Cette disposition permet de réduire sensiblement le flux qui atteint la paroi du fond de la chaudière et, en conséquence, la profondeur de celle-ci. On constate que cette disposition fait apparaitre, dans le plan de focalisation, trois zones dans lesquelles le taux de vide du faisceau 1@a est différent. Les trois taux de vide peuvent être choisis en fonction de la carte de rlux dans le plan focal pour assurer une adaptation aussi satisfaisante que possible. Dans la partie centrale, le taux de vide sera particulièrement faible.Il sera augrenté dans les zones qui ne sont occupées que par une nappe de tubes. I1 sera égal å I dans les zones qui ne sont traversées par les tubes d'aucune des deux nappes. Les tubes des deux faisceaux sont associés à des collecteurs et des tubulures d'entrée et de sortie disposés de façon que le fluide auxiliaire (sodium fondu) traverse l'ouverture de la chaudière 12a successivement de bas en haut, puis horizontalement. La chaudière peut comporter une ouverture d'entrée de forme octogonale 23 facilitant la mise en place des nappes ae tubes. FIG. 2, in which the members corresponding to those of FIG. 1 bear the same reference number, assigned the index a, shows an auxiliary beam 13a constituted by tubes arranged in two layers, the tubes 21 of a sheet being crossed. with the tubes 22 of the second layer. This arrangement substantially reduces the flow that reaches the bottom wall of the boiler and, consequently, the depth thereof. It can be seen that this arrangement makes appear, in the focusing plane, three zones in which the void ratio of the beam 1 @ a is different. The three void ratios can be chosen according to the focal plane map in order to ensure as satisfactory a match as possible. In the central part, the vacuum rate will be particularly low. It will be increased in areas that are occupied only by a sheet of tubes. I1 will be equal to I in areas which are not crossed by the tubes of either of the two layers. The tubes of the two bundles are associated with manifolds and inlet and outlet pipes arranged so that the auxiliary fluid (molten sodium) passes through the opening of the boiler 12a successively from bottom to top, and then horizontally. The boiler may include an octagonal entry opening 23 facilitating the establishment of the tube sheets.

On peut naturellement prévoir plus de deux nappes, mais la complication qui en résulte n'est généralement pas justifiée. One can naturally expect more than two layers, but the resulting complication is generally not justified.

La chaudière montrée en figue 2 peut être pratiquement réalisée sous la forme montrée en figures 3 et 4, où les organes correspondant a ceux déjà décrits sont désignés par le même numéro de référence affecté de l'indice b. The boiler shown in FIG. 2 can be practically made in the form shown in FIGS. 3 and 4, where the members corresponding to those already described are designated by the same reference number assigned to the index b.

La chaudière 12b montrée en figure 3 colporte une enceinte parallélépipédique portée par une tour, à arêtes horizontales et verticales. Cette enceinte doit être thermiquement isolée. Pour cela, on peut la constituer par une paroi de briques réfractaires 24 doublée extérieurement par une couche de laine de roche 25. A l'avant, la chaudière se prolonge par un pan 26 incliné vers le champ d'héliostats, typiquement de 35 environ. Ainsi, l'ouverture de la chaudière, délimitée par un écran 27, se trouve approximativement perpendiculaire au flux incident 0. Les deux nappes de tubes 21b et 22b sont placées dans l'ouverture et raccordées a des tubulures de jonction avec le reste du circuit llb. The boiler 12b shown in FIG. 3 gathers a parallelepipedic enclosure carried by a tower, with horizontal and vertical edges. This enclosure must be thermally insulated. For this, it can be constituted by a wall of refractory bricks 24 lined externally by a layer of rock wool 25. At the front, the boiler is extended by an inclined pan 26 towards the field of heliostats, typically about 35 . Thus, the opening of the boiler, delimited by a screen 27, is approximately perpendicular to the incident flow 0. The two layers of tubes 21b and 22b are placed in the opening and connected to junction tubes with the rest of the circuit IIb.

Les tubes du faisceau 16b tapissent le fond, le plafond et les parois latérales de la chaudière 12b. The tubes of the bundle 16b line the bottom, the ceiling and the side walls of the boiler 12b.

Le flux reçu par le fond étant supérieur aux flux reçus par les côtés et le plafond de la chaudière, on pourrait penser qu'il est préférable de faire circuler l'air sur un côté et la moitié du plafond pour que le débit soit comparable à celui balayant le fond. Mais, pour diminuer les pertes de charge, il est plus avantageux d'utiliser la disposition montrée en figure 4 dans laquelle la circulation le long du plafond est disjointe de la circulation le long des côtés. On voit que l'air admis dans un collecteur d'admission 28 se répartit entre les tubes de plafond 29 et les tubes de côté 30 qui débouchent dans un collecteur de sortie 31. L'air admis dans les tubes de fond 32 sort de son côté par un collecteur 33. Les collecteurs 31 et 33 débouchent dans une même culotte de raccordement à une conduite générale 34 (figure 3) d'amenée d'air à la turbine.The flow received by the bottom being greater than the flows received by the sides and the ceiling of the boiler, one might think that it is better to circulate the air on one side and the half of the ceiling so that the flow is comparable to the one sweeping the bottom. But, to reduce the pressure losses, it is more advantageous to use the arrangement shown in Figure 4 in which the traffic along the ceiling is disjoint traffic along the sides. It can be seen that the air admitted into an intake manifold 28 is distributed between the ceiling tubes 29 and the side tubes 30 which open into an outlet manifold 31. The air admitted into the bottom tubes 32 leaves its Side by a manifold 33. The manifolds 31 and 33 open into the same pants for connection to a general pipe 34 (Figure 3) for supplying air to the turbine.

La conduite 34, comme l'ensemble du circuit d'air, est munie d'un calorifugeage, par exemple en laine de verre.The pipe 34, like the entire air circuit, is provided with a heat insulation, for example glass wool.

L'échangeur 14b de préchauffage d'air peut être de constitution classique et formé par une enceinte tubulaire de circulation d'air dans laquelle sont placés des serpentins de circulation de sodium. Cet échangeur peut être situé dans le corps de la tour portant la chaudiere, à proximité immédiate de la chaudière. The air preheating exchanger 14b may be of conventional constitution and formed by a tubular air circulation chamber in which are placed sodium circulation coils. This exchanger can be located in the body of the tower carrying the boiler, in the immediate vicinity of the boiler.

A titre d'exemple, on peut donner les caractéristiques numériques ci-après, qui sont celles d'une installation envisagée. By way of example, the following numerical characteristics can be given, which are those of a proposed installation.

La chaudière 12b présente une partie parallélépipédique de 7,4 m de longueur, 7 m de hauteur et 7,8 m de largeur, munie d'un isolement de briques de 64 mm d'épaisseur et de laine de 50 mm d'épaisseur. Le faisceau auxiliaire 13b est constitué de deux nappes de 81 tubes de 20 mm de diamètre, séparés par une distance de 13,5 mm. On notera-au passage qu'on aura intérêt à utiliser une nappe constituée de tubes dont le diamètre est supérieur à l'écartement. The boiler 12b has a parallelepipedal part 7.4 m long, 7 m high and 7.8 m wide, provided with a 64 mm thick brick insulation and wool 50 mm thick. The auxiliary beam 13b consists of two plies of 81 tubes 20 mm in diameter, separated by a distance of 13.5 mm. It will be noted in passing that it will be advantageous to use a sheet consisting of tubes whose diameter is greater than the spacing.

Le circuit auxiliaire est parcouru par du sodium dont la température nominale est de 4000C à l'entrée de la chaudière et de 7200C à la sortie. Le circuit principal comporte un échangeur 14b de 11 m de haut et de 2,5 m de diamètre dans lequel l'air provenant du compresseur est admis à une température de 2920C et d'ou il sort à une température de 7000C,
A la sortie de la chaudière 12b, l'air est à une température qui ne pourra guère dépasser 8500C.Auxiliary circuit is traversed by sodium whose nominal temperature is 4000C at the entrance of the boiler and 7200C at the exit. The main circuit comprises an exchanger 14b 11 m high and 2.5 m in diameter in which the air from the compressor is admitted at a temperature of 2920C and from which it leaves at a temperature of 7000C,
At the outlet of the boiler 12b, the air is at a temperature that can hardly exceed 8500C.

Pour améliorer le rendement de l'installation, on a intérêt à y ajouter un cycle de queue, qui peut être un cycle eau-vapeur du genre montré en figure 5, où les organes correspondant à ceux déjà décrits sont désignés par le meme numero de référence affecté de l'indice c. Les gaz sortant de la turbine 17c à une température qui sera généralement d'au moins 4200C traversent un échangeur 35 avant de s'échapper à l'atmosphère à basse température. L'échangeur 35 constitue la source chaude du cycle de queue comprenant une turbine à vapeur 36; un condenseur 37 et une pompe de recirculation 38. Ce cycle de queue peut naturellement être compliqué davantage pour augmenter encore le rendement. On peut également lui substituer un cycle simplifié dechauffage de l'air admis au compresseur 18c du circuit principal. To improve the efficiency of the installation, it is advantageous to add a tail cycle, which may be a water-steam cycle of the kind shown in Figure 5, where the organs corresponding to those already described are designated by the same number of assigned reference of the index c. The gases leaving the turbine 17c at a temperature which will generally be at least 4200C pass through an exchanger 35 before escaping to the atmosphere at low temperature. The exchanger 35 constitutes the hot source of the tail cycle comprising a steam turbine 36; a condenser 37 and a recirculation pump 38. This tail cycle can of course be further complicated to further increase the efficiency. It can also be substituted for a simplified cycle for heating the air admitted to the compressor 18c of the main circuit.

Quel que soit le mode de réalisation retenu, l'installation présente, sur celles utilisant un fluide primaire, l'intérêt que le fluide auxiliaire n'impose plus la température maximale dans le circuit principal. Elle présente sur les installations classi- ques l'intérêt de diminuer notablement les dimensions des composants du système. Le tableau ci-dessous permet de comparer une installation classique à fluide primaire (Installation I), une installation utilisant une chaudière classique à air (Installation II) et une installation conforme à l'invention (Installation III).

Whatever the embodiment chosen, the installation has, on those using a primary fluid, the interest that the auxiliary fluid no longer imposes the maximum temperature in the main circuit. It presents the classical installations with the advantage of significantly reducing the dimensions of the components of the system. The table below makes it possible to compare a conventional primary fluid installation (Installation I), an installation using a conventional air-fired boiler (Installation II) and an installation according to the invention (Installation III).

<SEP> Dimensions <SEP> de <SEP> la <SEP> chaudière <SEP> Masse <SEP> totale <SEP> t <SEP> de <SEP> Rendement
<tb> <SEP> en <SEP> mètres <SEP> des <SEP> tubes <SEP> sortie <SEP> du <SEP> cycle
<tb> <SEP> Hauteur <SEP> Largeur <SEP> Profondeur <SEP> (kg) <SEP> de <SEP> l'air <SEP> thermodyna- <SEP>
<tb> <SEP> Hauteur <SEP> Largeur <SEP> Profondeur <SEP> ( C) <SEP> mique
<tb> <SEP> I <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 5500 <SEP> 720 <SEP> 30,4%
<tb> <SEP> II <SEP> 17 <SEP> 13 <SEP> 20 <SEP> 17100 <SEP> 800 <SEP> 34X <SEP>
<tb> III <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 7600 <SEP> 850 <SEP> 35,9
<tb>
On voit que l'invention permet d'atteindre une température plus élevée et un rendement accru, comparés à une installation à fluide primaire. L'invention n'exige qu'une chaudière beaucoup moins lourde et beaucoup moins coûteuse qu'une installation classique.<SEP> Dimensions <SEP> of <SEP> the <SEP> boiler <SEP> Mass <SEP> total <SEP> t <SEP> of <SEP> Yield
<tb><SEP> in <SEP> meters <SEP> of <SEP> tubes <SEP><SEP> output <SEP> cycle
<tb><SEP> Height <SEP> Width <SEP> Depth <SEP> (kg) <SEP> of <SEP> air <SEP> thermodyna- <SEP>
<tb><SEP> Height <SEP> Width <SEP> Depth <SEP> (C) <SEP>
<tb><SEP> I <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 5500 <SEP> 720 <SEP> 30.4%
<tb><SEP> II <SEP> 17 <SEP> 13 <SEP> 20 <SEP> 17100 <SEP> 800 <SEP> 34X <SEP>
<tb> III <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 7600 <SEP> 850 <SEP> 35.9
<Tb>
It can be seen that the invention makes it possible to achieve a higher temperature and an increased efficiency compared to a primary fluid installation. The invention requires a boiler much less heavy and much less expensive than a conventional installation.

L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation qui a été représenté et décrit à titre d'exemple et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. The invention is obviously not limited to the particular embodiment which has been shown and described by way of example and it should be understood that the scope of this patent extends to any variant remaining within the scope of equivalences.

Claims

claims

A power generation installation in which a working fluid is heated from a heat source emitting a high heat flux, having an exchange beam belonging to a circuit (10) traversed by the fluid and an auxiliary beam traversed by an auxiliary fluid,

characterized in that the auxiliary beam (13) is interposed in the path of the heat flux between the source and the exchange beam (16) and is designed to absorb only a fraction of the flux and in that said circuit ( 10) comprises an exchanger (14) for preheating the working fluid by the auxiliary fluid, placed upstream of the exchange beam (16) on the circuit (10).

2. Installation according to claim 1, characterized in that the auxiliary beam (13) is constituted by a tube grid arranged in a network of at least one dimension.

3. Installation according to claim 2, characterized in that the auxiliary beam comprises several sheets of tubes located in parallel planes and crossed only in a central zone so as to have a variable void ratio.

4. Installation according to any one of the preceding claims,

characterized in that the working fluid is a gas, such as air, and the auxiliary fluid is a molten metal.

5. Installation according to any one of the preceding claims, wherein the source is constituted by a solar energy concentration system,

characterized in that the auxiliary beam is constituted by tubes placed at the inlet of a boiler by ellipipedic, while the exchange beam comprises tubes lining at least the bottom of the boiler (12-12b).

6. Installation according to claim 5, characterized in that the exchange beam is placed at a distance from the auxiliary beam at least equal to three times the diameter of the tubes of the auxiliary beam.

7. Installation according to claim 5 or 6, characterized in that the auxiliary beam is provided to absorb a fraction of the incident heat flux of between 0.1 and 0.5.