KR101399714B1 - Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant - Google Patents

Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant Download PDF

Info

Publication number
KR101399714B1
KR101399714B1 KR1020127001057A KR20127001057A KR101399714B1 KR 101399714 B1 KR101399714 B1 KR 101399714B1 KR 1020127001057 A KR1020127001057 A KR 1020127001057A KR 20127001057 A KR20127001057 A KR 20127001057A KR 101399714 B1 KR101399714 B1 KR 101399714B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
casing
pipe
fluid
heat exchanger
side fluid
Prior art date
Application number
KR1020127001057A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120055536A (en
Inventor
죠르그 스타루트
볼프강 헤그너
디르크 반드
Original Assignee
발케-뒤르 게엠베하
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 발케-뒤르 게엠베하 filed Critical 발케-뒤르 게엠베하
Publication of KR20120055536A publication Critical patent/KR20120055536A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101399714B1 publication Critical patent/KR101399714B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/16—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot liquid or hot vapour, e.g. waste liquid, waste vapour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/006—Methods of steam generation characterised by form of heating method using solar heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/021—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes in which flows a non-specified heating fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B15/00—Water-tube boilers of horizontal type, i.e. the water-tube sets being arranged horizontally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B3/00—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
    • F22B3/02—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass involving the use of working media other than water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/26—Steam-separating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B5/00—Steam boilers of drum type, i.e. without internal furnace or fire tubes, the boiler body being contacted externally by flue gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/16—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged otherwise than in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways
    • F22D1/20—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged otherwise than in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways and directly connected to boilers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 태양 열 발전기용 증기 흐름을 생성하는 열 교환기에 관한 것으로, 케이싱-측 유체를 수용하는 케이싱과, 케이싱 내에 연장되는 파이프-측 유체용 파이프를 포함하며, 열은 파이프를 통해 파이프-측 유체로부터 케이싱-측 유체로 전달된다. 케이싱-측 유체는 물이고, 파이프-측 유체는 열 오일 또는 소금이다. 본 발명은 기동 변화도와 교대의 로드 변화도의 증가를 허용하므로, 발전기의 유용성을 증가시킨다. 또한, 더 높은 동작 안전성이 얻어질 수 있다. The present invention relates to a heat exchanger for generating a vapor flow for a solar thermal generator, comprising a casing for receiving a casing-side fluid and a pipe-side fluid pipe extending in the casing, To the casing-side fluid. The casing-side fluid is water, and the pipe-side fluid is heat oil or salt. The present invention allows for increased maneuverability and alternating load variations, thus increasing utility of the generator. In addition, higher operational safety can be achieved.

Figure R1020127001057
Figure R1020127001057

Description

태양-열 발전기용 증기 생성을 위한 열 교환기{HEAT EXCHANGER FOR STEAM GENERATION FOR A SOLAR-THERMAL POWER PLANT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat exchanger for generating steam for a solar-

본 발명은 태양 열 발전기용 증기 흐름을 생성하는 열 교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for generating a steam flow for a solar thermal generator.

예를 들면, 환경에 대한 증가된 경제적 및 정치적 인식 및 화석 연료의 증가된 비용과 커져 가는 희소성 등과 같은 요인들로 인해 발전(power generation) 분야가 재고되고 있다. 신기술은 재생가능한 풍력 및 태양 에너지의 활용을 증가시켰다. 특히 파라볼라 플루티드 집광기(parabolic fluted collector)를 구비한 태양 열 설치물이 대규모 산업 애플리케이션에 설치되어, 설치물이 미국, 유럽 등지에서 이미 가동중에 있으며, 더 많은 설치물들이 가까운 장래에 추가될 것이다.For example, the power generation sector is being reconsidered due to factors such as increased economic and political awareness of the environment and increased cost and growing scarcity of fossil fuels. New technologies have increased the use of renewable wind and solar energy. In particular, solar installations with parabolic fluted collectors are installed in large industrial applications, installations are already in operation in the United States and Europe, and more installations will be added in the near future.

파라볼라 플루티드 집광기를 갖는 태양 열 발전기에서, 태양광이 파라볼라 반사기에 의해 흡수기 파이프에 집중되므로 흡수기 파이프에 존재하는 열 오일은 대략 400 ℃의 온도까지 가열된다. 열 에너지는 열 교환기에 의해 열 오일로부터 도출되어 기화 목적을 위해 물로 전달되고, 생성된 증기는 연결된 증기 전력 발전기에서 발전을 위해 종래의 방식으로 터빈을 구동시킨다. 유체 상으로부터 수증기가 가득한 물의 분리가 파이프 번들 위의 케이싱 영역에서 발생하고, 케이싱의 지름의 팽창에 의한 구조적 관점으로부터 생성되는, U-형상의 파이프 번들을 갖는 열 교환기가 증기 생성을 위해 종래에 사용된다.In a solar generator with a parabolic-shaped condenser, the heat oil present in the absorber pipe is heated to a temperature of approximately 400 ° C, since sunlight is concentrated in the absorber pipe by the parabola reflector. The heat energy is derived from the heat oil by the heat exchanger and delivered to the water for vaporization purposes, and the generated steam drives the turbine in a conventional manner for power generation in the connected steam power generator. The separation of water-filled water from the fluid phase occurs in the casing region above the pipe bundle, and heat exchangers having U-shaped pipe bundles, resulting from structural aspects due to the expansion of the diameter of the casing, are conventionally used for steam generation do.

케이싱의 지름의 팽창에 의한 동일한 케이싱에서의 증기의 분리가, 태양 열 발전기 및 그 특징적인 순환적인 동작 모드에서 불리한 것을 알 수 있다. 팽창된 케이싱 지름은 케이싱 벽 두께의 확장을 요구하며, 열 교환기의 열탄성학에 불리한 효과를 가지므로, 발전기의 시동 및 교대의 로드 동작 최대 허용가능한 온도 변화도가 감소하는 것을 의미한다. 따라서, 재료 피로의 위험이 증가하면서 발전기의 유용성이 감소한다.It can be seen that the separation of the vapor in the same casing by the expansion of the diameter of the casing is disadvantageous in the solar generator and its characteristic cyclical mode of operation. The expanded casing diameter requires expansion of the casing wall thickness and has a detrimental effect on the thermoelasticity of the heat exchanger, which means that the maximum permissible temperature variation of the starting and alternating load operation of the generator is reduced. Thus, the risk of material fatigue increases and the usefulness of the generator decreases.

그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술에서 상기 서술된 단점을 감소시키거나 또는 극복한 태양 열 발전기용 증기를 생성하는 열 교환기를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger which reduces the above-mentioned disadvantages in the prior art or overcomes the problem of generating steam for a solar generator.

본 발명의 목적은 독립 청구항 1의 요지에 의해 이루어진다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 것이다.The object of the present invention is achieved by the gist of the independent claim 1. The dependent claims relate to preferred embodiments of the present invention.

본 발명에 따른, 태양 열 발전기용 증기 흐름을 생성하는 열 교환기는 케이싱-측 유체를 수용하는 케이싱과, 케이싱 내에 연장되는 파이프-측 유체용 파이프를 포함한다. 열은 파이프를 통해 파이프-측 유체로부터 케이싱-측 유체로 전달되고, 파이프-측 유체는 열 오일 또는 소금이고, 케이싱-측 유체는 물이다.According to the present invention, a heat exchanger for generating a vapor flow for a solar generator includes a casing for receiving the casing-side fluid and a pipe for the pipe-side fluid extending in the casing. Heat is transferred from the pipe-side fluid to the casing-side fluid through the pipe, the pipe-side fluid is heat oil or salt, and the casing-side fluid is water.

본 발명에 따른 열 교환기를 사용하여 케이싱의 지름은 상당히 감소될 수 있다. 섹셔널 파이프 요소 대신에 헤더를 사용하여 기계적으로 필요한 벽 두께를 더욱 감소시킨다. 그 결과, 시동 및 교대의 로드 동작 동안 최대 허용가능한 온도 변화도가 상당히 증가될 수 있으며, 발전기의 열탄성과 유용성을 더 크게 가져온다. 재료 피로 및 열 균열의 위험이 현저하게 감소되기 때문에, 증가된 열 탄성은 동작 신뢰도를 더 증가시킨다.The diameter of the casing can be considerably reduced by using the heat exchanger according to the present invention. The header is used instead of the sectional pipe element to further reduce the mechanically required wall thickness. As a result, the maximum allowable temperature variation during start-up and alternating load operations can be significantly increased, resulting in greater thermal elasticity and utility of the generator. Increased thermoelasticity further increases operational reliability, since the risk of material fatigue and thermal cracking is significantly reduced.

바람직하게, 열 교환기는, 상기 유체 유입구 도관이, 상기 케이싱으로 들어가는 케이싱-측 유체에 대해서 사전히터 및/또는 흐름 디렉터로서 구성되는 방식으로, 케이싱-측 유체용 입구 개구에 연결되고, 상기 파이프의 적어도 일부를 에워싸는 유체 유입구 도관을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 열 교환기 케이싱에 들어가는 냉각수는, 열 교환기에서 이미 가열된 물 또는 물-증기 혼합물과 혼합되기 전에, 먼저 유체 유입구 도관을 통과한다. 이와 같이, 통합된 사전히터 섹션이 형성되어, 열동적 및 유체적 관점에서 유리한 것으로 증명된다. 또한, 유체 도관은 흐름 디렉터로서 기능한다.Preferably, the heat exchanger is connected to the inlet opening for the casing-side fluid in such a way that the fluid inlet conduit is configured as a pre-heater and / or flow director for the casing-side fluid entering the casing, And at least a portion of the fluid inlet conduit. According to an embodiment of the present invention, the cooling water entering the heat exchanger casing first passes through the fluid inlet conduit before being mixed with the already heated water or water-vapor mixture in the heat exchanger. As such, an integrated preheater section is formed, proving advantageous from a thermodynamic and fluid point of view. Also, the fluid conduit functions as a flow director.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 유체 유입구 도관은 파이프 표면의 대략 1/8을 에워싼다. 유체 유입구 도관은 바람직하게 상자 형상으로 구성되고, 방열 파이프 표면의 일부를 둘러싼다. 또한, 유체 유입구 도관은 실린더 형상으로 구성될 수 있다. 열 교환기에서 전체 파이프 표면에 대해 유체 유입구 도관에 의해 둘러싸인 파이프 표면의 비는 1/8이다. 이값은 각각의 애플리케이션에 따라서 조정될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the fluid inlet conduit surrounds approximately one-eighth of the pipe surface. The fluid inlet conduit is preferably configured in a box shape and surrounds a portion of the heat radiating pipe surface. Also, the fluid inlet conduit may be configured in a cylinder shape. The ratio of the pipe surface surrounded by the fluid inlet conduit to the entire pipe surface in the heat exchanger is 1/8. This value can be adjusted for each application.

열 교환기는 유체 유출구 도관이 케이싱으로부터 나오는 케이싱-측 유체에 대해서 흐름 디렉터 및/또는 물 분리기로서 구성되는 방식으로 케이싱-측 유체용 유출구 개구의 영역에 배열되는 유체 유출구 도관을 바람직하게 더 포함한다. 이것은 열 교환기로부터 나오는 증기의 지시된 흐름을 확실하게 한다. 또한, 유체 유출구 도관은 더 나은 물 또는 작은 물방울 분리를 위해 사용된 소자를 포함할 수 있다.The heat exchanger preferably further comprises a fluid outlet conduit arranged in the region of the outlet opening for the casing-side fluid in such a manner that the fluid outlet conduit is configured as a flow director and / or a water separator for the casing-side fluid exiting the casing. This ensures directed flow of the vapor coming from the heat exchanger. In addition, the fluid outlet conduit may comprise a device used for better water or droplet separation.

바람직하게, 열 교환기 케이싱에서 파이프는 U-형상 파이프 번들로서 구성된다. 이와 같이, 열 투과 또는 증기 생성을 위한 큰 표면적, 및 열 교환기에서 방열 열 오일의 가장 긴 가능한 원상 회복 시간(dwelling time)이 간단한 방식으로 제공된다. 파이프는 구불구불한 방식으로 연장될 수 있다. 파이프 번들의 치수와 배열은 각각의 애플리케이션에 적응되는 적합한 방식으로 대응하여 설계될 수 있다.Preferably, the pipe in the heat exchanger casing is configured as a U-shaped pipe bundle. Thus, a large surface area for heat transfer or steam generation, and the longest possible dwelling time of the heat-radiating thermal oil in the heat exchanger, are provided in a simple manner. The pipe can be extended in a meandering way. The dimensions and arrangement of the pipe bundles can be designed to correspond in a suitable manner adapted to the respective application.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 열 교환기는 열 교환기 위에 배열되고, 라이저(riser) 파이프 및 다운(down) 파이프에 의해 열 교환기에 결합되는 증기 드럼을 포함한다. 열 교환기에서 생성된 증기는 라이저 파이프를 통해서 증기 드럼에 도달하고, 거기에서 다른 사용 또는 초가열을 위해 제거된다. 응축이 다운파이프를 통해 증기 드럼으로부터 제거되어, 열 교환기로 안내될 수 있다. 열 교환기 위의 증기 드럼의 배열은 자연스런 순환을 허용한다. 애플리케이션에 의거하여, 펌프에 의한 강요된 순환을 또한 제공할 수 있다.In a preferred embodiment, the heat exchanger according to the present invention comprises a steam drum arranged on a heat exchanger and connected to the heat exchanger by a riser pipe and a down pipe. The steam produced in the heat exchanger reaches the steam drum through the riser pipe, where it is removed for other uses or superheat. Condensation can be removed from the steam drum via the down pipe and directed to the heat exchanger. The arrangement of the steam drums on the heat exchanger allows for natural circulation. Based on the application, it can also provide a forced circulation by the pump.

바람직하게, 증기 드럼은 담수 유입구를 포함한다. 이와 같이, 열-교환기 측의 케이싱-측 유체(물)에 대한 별개의 유입구 개구가 생략될 수 있다. 가열되는 물이 이 실시예에 따라서 담수 유입구와 또한 열 교환기로의 다운 파이프를 통해서 증기 드럼에 도달한다. 본 발명을 개략적인 도면을 참조하여 아래에 보다 상세하게 설명한다.Preferably, the steam drum comprises a fresh water inlet. As such, a separate inlet opening for the casing-side fluid (water) on the heat-exchanger side can be omitted. The heated water reaches the steam drum through the downpipe to the fresh water inlet and also to the heat exchanger according to this embodiment. The invention will be described in more detail below with reference to schematic drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 측면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 제1 실시예의 정면도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 라인 A-A에 따른 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 측면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 제2 실시예의 정면도를 나타낸다.
도 6은 도 4의 라인 B-B에 따른 단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예의 측면도를 나타낸다.
도 8은 도 7의 제3 실시예의 정면도를 나타낸다.1 shows a side view of a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a front view of the first embodiment of Fig.
Figure 3 shows a cross-sectional view along line AA of Figure 1;
4 shows a side view of a second embodiment of the present invention.
5 shows a front view of the second embodiment of Fig.
Figure 6 shows a cross-sectional view along line BB of Figure 4;
7 shows a side view of a third embodiment of the present invention.
8 shows a front view of the third embodiment of Fig.

도 1 ~ 3은 본 발명에 따른 열 교환기(1)의 제1 실시예를 나타낸다. 수평으로 위치하는 열 교환기(1)는 케이싱-측 유체(물)를 수용하는 케이싱(10)을 포함하고, 지지 구조물(11) 위에 세워져 있다. 파이프(20)는 케이싱(10) 내에 배열되어 있고, 그 대칭 축이 파선으로 표시되어 있다. 이것은 구불구불한 방식으로 구부러진 파이프(20)를 갖는 파이프 번들이다. 뜨거운, 방열 유체, 열 오일이 대략 400℃의 온도 및 대략 20 bar의 압력으로 오일 유입구 노즐(21)을 통해 열 교환기(1)로 들어가서, 분배기(23)에 의해 파이프 번들의 개별 파이프(20)로 향해진다. 파이프(18)를 통해 흐른 후, 열 오일은 헤더(24)와 오일 유출구 노즐(22)을 통해 대략 300℃의 온도 및 대략 16 bar의 압력으로 열 교환기(1)를 떠나고, 파라볼라 플루티드 집광기(비도시)의 흡수기 파이프로 재공급된다.1 to 3 show a first embodiment of a heat exchanger 1 according to the present invention. The horizontally positioned heat exchanger 1 includes a casing 10 for receiving casing-side fluid (water) and is mounted on a support structure 11. The pipe 20 is arranged in the casing 10, and the axis of symmetry thereof is indicated by a broken line. This is a pipe bundle with a pipe 20 bent in a serpentine manner. The hot, heat-dissipating fluid and the heat oil enter the heat exchanger 1 through the oil inlet nozzle 21 at a temperature of approximately 400 ° C. and a pressure of approximately 20 bar to separate the individual pipes 20 of the pipe bundle by the distributor 23, . After flowing through the pipe 18, the hot oil leaves the heat exchanger 1 at a temperature of approximately 300 캜 and a pressure of approximately 16 bar through the header 24 and the oil outlet nozzle 22, and is passed through a parabola- Not shown).

가열되는 물은 대략 300℃의 온도 및 대략 110 bar의 압력으로 물 유입구 노즐(12)을 통해 또는 열 교환기(1)로 들어간다. 먼저, 냉각수는 유입구 개구(13)를 통해서 유체 유입구 도관(14)으로 흘러들어간다. 여기에서, 유체 유입구 도관(14)은 각진 상자의 형상으로 설계되고 사각형 개구(14')를 포함하므로 물은 입구에서 화살표(15)의 방향으로 반드시 향하고, 개구(14')를 통과한 뒤 이미 가열된 물 또는 물-증기 혼합물과만 접촉한다. 그래서, 유체 유입구 도관(14)은 냉각수의 흐름의 방향을 정하거나 또는 사전 가열하는 기능을 한다. 유체 유입구 도관(14)은 방열 열 오일을 향하는 파이프(20)의 일부를 둘러싸므로 강제의 대류가 도관(14) 내에 발생한다. 열 교환기(1)의 파이프(20)의 총 표면적에 대해, 유체 유입구 도관(14)에 의해 둘러싸이는 파이프(20)의 표면적의 비는 이상적으로 대략 1/8인 것으로 증명되었다.The heated water enters the heat exchanger 1 through the water inlet nozzle 12 at a temperature of approximately 300 ° C and a pressure of approximately 110 bar. First, the cooling water flows into the fluid inlet conduit 14 through the inlet opening 13. Here, the fluid inlet conduit 14 is designed in the form of an angled box and includes a square opening 14 'so that the water always faces in the direction of the arrow 15 at the inlet, passes through the opening 14' Only contact heated water or water-vapor mixtures. Thus, the fluid inlet conduit 14 serves to orient or preheat the flow of cooling water. Because the fluid inlet conduit 14 surrounds a portion of the pipe 20 facing the heat radiant heat oil, forced convection occurs in the conduit 14. The ratio of the surface area of the pipe 20 surrounded by the fluid inlet conduit 14 to the total surface area of the pipe 20 of the heat exchanger 1 has proved to be ideally approximately 1/8.

열 오일로부터 물로의 열의 전달에 의해, 증기가 열 교환기(1)에 형성되므로 물과 증기의 혼합물이 거기에 존재하고, 밀도의 차이로 인해서 증기 드럼(30)의 방향으로 증기가 상승하고, 물은 열 교환기(1)의 바닥 영역에 주로 존재한다. 증기는, 열 교환기(1)의 수직 상부 영역에 바람직하게 위치하는 개구(32)를 통해서 라이저 파이프(31)로 진행하고, 또한 증기 드럼(30)으로 진행한다. 증기는 연결부(35)를 통해서 거기로부터 제거되어, 더 사용된다. 증기를 초가열하는 또 다른 열 교환기(비도시)가 바람직하게 연결된다. 증기 드럼(30)의 응축물이 다운파이프(33)와 개구(34)를 통해서 열 교환기(1)에 재공급된다. 증기 드럼(30)으로부터 도출된 증기는 평균 대략 380℃의 온도 및 대략 108 bar의 압력을 갖는다.By the transfer of heat from the thermal oil to the water, steam is formed in the heat exchanger 1, so that a mixture of water and steam is present therein, the vapor rises in the direction of the steam drum 30 due to the difference in density, Is mainly present in the bottom region of the heat exchanger (1). The steam travels to the riser pipe 31 through an opening 32, which is preferably located in the vertical upper region of the heat exchanger 1, and also to the steam drum 30. The steam is removed therefrom through the connection 35 and is further used. Another heat exchanger (not shown) which superheats the steam is preferably connected. The condensate of the steam drum 30 is re-supplied to the heat exchanger 1 through the down pipe 33 and the opening 34. The steam derived from the steam drum 30 has an average temperature of approximately 380 ° C and a pressure of approximately 108 bar.

도 4 ~ 6은 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 상기 도시된 제1 실시예와의 필수적인 차이점은, 열 교환기(1)가 별개의 물 유입구 노즐을 포함하지 않는 것이다. 대신에, 열 교환기(1)는 다운파이프(33)와 개구(34)를 통해서 담수가 공급된다. 이를 위해, 증기 드럼(30)은 담수 유입구(36)를 포함한다. 별도의 물 연결부가 더 이상 요구되지 않으므로 제조 비용이 감소될 수 있다. 냉각수의 사전 가열이 이미 별개의 프리히터에서 행해졌으므로 유체 유입구 도관(14)을 생략할 수 있다.4 to 6 show a second embodiment of the present invention. An essential difference from the first embodiment shown above is that the heat exchanger 1 does not include a separate water inlet nozzle. Instead, the heat exchanger 1 is supplied with fresh water through a down pipe 33 and an opening 34. To this end, the steam drum 30 includes a fresh water inlet 36. Since separate water connections are no longer required, manufacturing costs can be reduced. Since the pre-heating of the cooling water has already been done in a separate preheater, the fluid inlet conduit 14 can be omitted.

도 7과 8은 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 이 실시예는 원리상 제1 실시예(도 1 ~ 3)와 비슷하다. 필수적인 차이점은 파이프(20')가 U-형상 파이프 번들로 구성된다는 것이다. 그 결과, 열 오일은, 단면 파이프 소자(27)를 통해 화살표(25) 방향으로 측면 오일 유입구 노즐(21)을 통해서 파이프(20')로 들어가고, 물에 열을 발하고, 오일 유출구 노즐(22)을 통하여 화살표(26)의 방향으로 열 교환기(1)를 떠난다. 증기화되는 물이 물 유입구 노즐(12)을 통해서 열 교환기 케이싱(10)으로 들어가고, 유체 유입구 도관(14)을 통해서 흐르며, 물 유입구 노즐(12)의 위치와 그에 따른 유체 유입구 도관(14)의 위치는 제1 실시예와 비교할 때 변경된다. 바람직하게, 유체 유입구 도관(14)은 열 오일의 유출구의 영역에 위치한다.7 and 8 show a third embodiment of the present invention. This embodiment is in principle similar to the first embodiment (Figs. 1 to 3). The essential difference is that the pipe 20 'is composed of U-shaped pipe bundles. As a result, the heat oil enters the pipe 20 'through the side oil inlet nozzle 21 in the direction of the arrow 25 through the cross-sectional pipe element 27, emits heat to the water, and passes through the oil outlet nozzle 22 To leave the heat exchanger 1 in the direction of the arrow 26. [ The water to be vaporized enters the heat exchanger casing 10 through the water inlet nozzle 12 and flows through the fluid inlet conduit 14 and the position of the water inlet nozzle 12 and thus the fluid inlet conduit 14 The position is changed when compared with the first embodiment. Preferably, the fluid inlet conduit 14 is located in the region of the outlet of the thermal oil.

열 교환기에서 유체의 온도와 압력은 발전기의 위치 또는 크기에 의존하여 변할 수 있다.The temperature and pressure of the fluid in the heat exchanger may vary depending on the position or size of the generator.

Claims (8)

태양 열 발전기용 증기 흐름을 생성하는 케이싱(10)을 갖는 열 교환기로서,
액체상으로부터 수증기의 분리가 별개의 증기 드럼(30)에서 상기 케이싱(10)의 외부에서 행해지고, 상기 케이싱(10)은 케이싱-측 유체를 수용하도록 구성되고, 파이프-측 유체용 파이프(20)가 상기 케이싱(10) 내에 배열되고, 열은 상기 파이프(20)를 통해서 상기 파이프-측 유체로부터 상기 케이싱-측 유체로 전달되고, 상기 케이싱-측 유체는 물이고,
유체 유입구 도관(14)이 설치되고, 상기 유체 유입구 도관(14)이, 상기 케이싱으로 들어가는 케이싱-측 유체에 대해서 사전히터와 흐름 디렉터(director) 중 적어도 하나로서 구성되는 방식으로, 케이싱-측 유체용 유입구 개구(12)에 연결되고 상기 파이프(20)의 적어도 일부를 에워싸고,
상기 파이프(20)는 수평의 구불구불한 파이프 번들로 구성되고, 상기 파이프(20)는 유입구 측에 분배기(23)와, 유출구 측에 헤더(24)를 포함하고, 상기 분배기(23)를 통해서 방열 유체가 각각의 파이프(20)로 향해지고, 상기 헤더(24)에 의해 파이프(20)가 서로 분리되고, 상기 증기 드럼(30)은 상기 열 교환기(1) 위에 배열되고, 자연 순환이 발생하는 방식으로 라이저 파이프와 다운파이프(31, 33)에 의해 상기 열교환기(1)에 연결되고, 상기 유체 유입구 도관(14)이 상기 케이싱(10) 내에 전체 배열되고, 상기 파이프-측 유체는 열 오일(thermal oil) 또는 소금이고, 상기 열 교환기(1)는 태양열 발전기에서 사용하기 위해 구성된 것을 특징으로 하는, 열 교환기.A heat exchanger having a casing (10) for generating a vapor flow for a solar generator,
Wherein the separation of water vapor from the liquid phase is carried out in a separate steam drum (30) outside the casing (10), the casing (10) is configured to receive the casing-side fluid, and the pipe- Is arranged in the casing (10), heat is transferred from the pipe-side fluid to the casing-side fluid through the pipe (20), the casing-side fluid is water,
A fluid inlet conduit 14 is provided and the fluid inlet conduit 14 is configured as at least one of a preheater and a flow director with respect to the casing-side fluid entering the casing, Is connected to the inlet opening (12) and surrounds at least a portion of the pipe (20)
The pipe 20 is composed of a horizontal serpentine pipe bundle and the pipe 20 includes a distributor 23 on the inlet side and a header 24 on the outlet side, The heat radiating fluid is directed to the respective pipes 20 and the pipes 20 are separated from each other by the header 24 and the steam drums 30 are arranged on the heat exchanger 1, , Said fluid inlet conduit (14) being entirely arranged in said casing (10), said pipe-side fluid being in the form of heat Characterized in that the heat exchanger (1) is for use in a solar power generator, wherein the heat exchanger (1) is a thermal oil or salt. 청구항 1에 있어서,
상기 구불구불한 파이프 번들은 3-방향 파이프 번들로 구성되는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.The method according to claim 1,
Characterized in that the serpentine pipe bundle consists of a three-way pipe bundle. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유체 유입구 도관(14)이, 상기 케이싱(10)으로 들어가는 케이싱-측 유체에 대해서 흐름 디렉터로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the fluid inlet conduit (14) is configured as a flow director for the casing-side fluid entering the casing (10). 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유체 유입구 도관은 상기 파이프 표면의 1/8을 에워싸는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the fluid inlet conduit surrounds one-eighth of the pipe surface. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 케이싱(10)으로부터 나오는 케이싱-측 유체에 대해서 흐름 디렉터와 물 분리기 중 적어도 하나로서 구성되는 유체 유출구 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.The method according to claim 1 or 2,
And a fluid outlet conduit configured as at least one of a flow director and a water separator for the casing-side fluid exiting the casing (10). 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 증기 드럼(30)은 담수 유입구를 갖는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the steam drum (30) has a fresh water inlet. 삭제delete 삭제delete
KR1020127001057A 2009-06-24 2010-06-24 Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant KR101399714B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09008287.6A EP2278220B1 (en) 2009-06-24 2009-06-24 Heater for creating steam for a solar thermal power plant
EP09008287.6 2009-06-24
PCT/EP2010/003893 WO2010149387A2 (en) 2009-06-24 2010-06-24 Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120055536A KR20120055536A (en) 2012-05-31
KR101399714B1 true KR101399714B1 (en) 2014-06-27

Family

ID=42668439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127001057A KR101399714B1 (en) 2009-06-24 2010-06-24 Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20130118419A1 (en)
EP (1) EP2278220B1 (en)
KR (1) KR101399714B1 (en)
CN (1) CN102483227A (en)
AU (1) AU2010265019A1 (en)
ES (1) ES2467667T3 (en)
WO (1) WO2010149387A2 (en)
ZA (1) ZA201109389B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104713057A (en) * 2013-12-17 2015-06-17 苟仲武 Heat pump electric steam boiler
RU2546934C1 (en) * 2014-03-19 2015-04-10 Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") Horizontal steam generator
RU2570992C1 (en) * 2014-12-12 2015-12-20 Открытое акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" (ОАО ОКБ "ГИДРОПРЕСС") Horizontal steam generator for nuclear power plant and method of its assembly
RU2583321C1 (en) * 2014-12-12 2016-05-10 Открытое акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" (ОАО ОКБ "ГИДРОПРЕСС") Steam generator with horizontal beam of heat exchange pipes and assembly method thereof
PL3267100T3 (en) * 2016-07-08 2021-10-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Steam creation system
WO2018156529A1 (en) * 2017-02-23 2018-08-30 COMBINED POWER LLC, dba HYPERLIGHT ENERGY Systems and methods of generating solar energy and dry cooling
EP3861269B1 (en) 2018-10-01 2024-05-15 Header-coil Company A/S Heat exchanger, such as for a solar power plant
AU2020296057A1 (en) * 2019-06-17 2021-12-23 Header-coil Company A/S Heat exchanger with pipe bundle
EP4030119A1 (en) 2021-01-15 2022-07-20 Johnson Controls Denmark ApS A refrigerant processing unit, a method for evaporating a refrigerant and use of a refrigerant processing unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343294A (en) * 1979-10-26 1982-08-10 Daniel Jack H Solar collector assembly
US4590384A (en) * 1983-03-25 1986-05-20 Ormat Turbines, Ltd. Method and means for peaking or peak power shaving
JPH09103766A (en) * 1995-10-13 1997-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Seawater desalting device
JPH10205705A (en) * 1997-01-27 1998-08-04 Toshiba Corp Heat recovery steam boiler

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3547084A (en) * 1969-12-12 1970-12-15 Babcock & Wilcox Co Vapor generator with integral economizer
DE2408099A1 (en) * 1974-02-20 1975-08-28 Balcke Duerr Ag Horizontal steam generator with eccentric pre-heat section - in lower half containing cold ends of U-shaped heater tubes
US4074660A (en) * 1975-11-24 1978-02-21 The Lummus Company Waste heat recovery from high temperature reaction effluents
DD131195A1 (en) * 1977-05-31 1978-06-07 Friedrich Goettig METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS COOLING OF MULTIPLE PRODUCT-TROEME CHEMICAL PROCESSES
BE862088A (en) * 1977-12-20 1978-04-14 Wanson Sa INSTANT STEAM GENERATOR WITH TWO FIXED PLATES
FR2452666A1 (en) * 1979-03-26 1980-10-24 Fives Cail Babcock Superheated steam generator - has two pass exchanger tubes fitted inside cylindrical vessel
GB2057102B (en) * 1979-06-21 1983-06-22 Tokyo Shibaura Electric Co Method and apparatus for generating vapour
DE3121991C2 (en) * 1981-06-03 1985-11-28 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Process for generating superheated steam in heat exchange with a synthesis gas to be catalytically methanized and containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, as well as device for carrying out the process
CN1234994C (en) * 2001-09-05 2006-01-04 唐铭坤 Hot oil steam generating apparatus
CN201034309Y (en) * 2007-05-31 2008-03-12 无锡中彩科技有限公司 Conduction oil cooling steam generator
US20090031967A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Alstom Technology Ltd Integral waterwall external heat exchangers
CN100557305C (en) * 2008-08-22 2009-11-04 常州联合锅炉容器有限公司 Steam generator
US8266819B2 (en) * 2009-01-07 2012-09-18 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Air drying system for concentrated solar power generation systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343294A (en) * 1979-10-26 1982-08-10 Daniel Jack H Solar collector assembly
US4590384A (en) * 1983-03-25 1986-05-20 Ormat Turbines, Ltd. Method and means for peaking or peak power shaving
JPH09103766A (en) * 1995-10-13 1997-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Seawater desalting device
JPH10205705A (en) * 1997-01-27 1998-08-04 Toshiba Corp Heat recovery steam boiler

Also Published As

Publication number Publication date
US20130118419A1 (en) 2013-05-16
AU2010265019A2 (en) 2012-01-19
AU2010265019A1 (en) 2012-01-19
EP2278220A1 (en) 2011-01-26
EP2278220B1 (en) 2014-03-05
ZA201109389B (en) 2012-08-29
WO2010149387A2 (en) 2010-12-29
KR20120055536A (en) 2012-05-31
CN102483227A (en) 2012-05-30
ES2467667T3 (en) 2014-06-12
WO2010149387A3 (en) 2011-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101399714B1 (en) Heat exchanger for steam generation for a solar-thermal power plant
US9341389B2 (en) Coil tube heat exchanger for a tankless hot water system
JP5602306B2 (en) Solar boiler and solar power plant using the same
US20090260359A1 (en) Solar thermal power plant
US8607567B2 (en) Solar steam generator
US20100258112A1 (en) Generation of steam from solar energy
US11204190B2 (en) Evaporator with integrated heat recovery
EP2288810B1 (en) Solar thermal power plant
JP7483083B2 (en) Evaporator with integrated heat recovery
CN102859190A (en) Solar thermal power plant
CN101379292A (en) Method and device for a targeted increase in the electric energy production of a heliothermal power station
CN108561282A (en) A kind of slot type direct steam and fuse salt combined thermal power generating system
KR101577489B1 (en) Flag-shaped heat exchanger
CN105518384B (en) The method and apparatus being evaporated in boiler for preventing tower focused solar energy power station
CN204200498U (en) Superhigh temperature groove type solar solar-thermal generating system
US20140216032A1 (en) Solar direct steam generation power plant combined with heat storage unit
JP2013245685A (en) Steam rankine cycle solar plant and method of operating the plant
WO2014065158A1 (en) Combined power generation plant
US20110162361A1 (en) Method of superheating team
CN105673367A (en) Ultrahigh-temperature trough type solar photo-thermal power generation system
Gardner et al. Development of a solar thermal supercritical steam generator
CN213686761U (en) Split pressure-bearing preheating type steam generator
CN103017366B (en) Partitioned solar high-temperature heat pipe central receiver
RU2683665C1 (en) Chemical recovery boiler
MX2011004906A (en) Continuous steam generator.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant