MX2014001154A - Receptor con sal fundida de flujo serpentino vertical, ensamblado en el taller. - Google Patents

Abstract

Se describe un receptor solar. El receptor solar es modular, tiene múltiples paneles tubulares en una configuración rectangular/cuadrada/poligonal/circular, y se diseña para el uso con sal fundida u otro fluido de transferencia de calor. El fluido de transferencia de calor fluye en una trayectoria serpentina vertical a través de los lados (facetas) del receptor solar. El receptor solar se puede ensamblar en el taller y se puede usar con una torre de soporte para formar un sistema de energía solar.

Description

RECEPTOR SOLAR CON SAL FUNDIDA DE FLUJO SERPENTINO VERTICAL, ENSAMBLADO EN EL TALLER ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta solicitud reclama la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. de Serie 61/513,251, presentada el 29 de julio del 2011, la descripción de la cual se incorpora completamente en la presente por referencia.

La presente descripción se relaciona, ampliamente, al campo de generación de energía utilizada para producir electricidad. Más particularmente, la descripción se relaciona a un receptor solar ensamblado en el taller, modular. El receptor comprende un arreglo de superficies o facetas de transferencia de calor, un sistema de transferencia de calor de sal fundida estructuralmente y fluídicamente interconectado al mismo, y una estructura de soporte integral, entre otros componentes. También se describe un sistema de generación de energía utilizando tal receptor solar ensamblado en el taller.

Generalmente, un receptor solar es un componente de un sistema de generación de energía solar mediante lo cual la radiación del sol (es decir, luz solar) se utiliza como una fuente de calor. La radiación y la energía calorífica del sol se transfiere a un fluido de trabajo que se utiliza para finalmente generar electricidad a través del uso de turbinas, etc. El receptor es usualmente una unidad grande permanente montada en la parte superior de una torre de soporte elevada que está estratégicamente posicionada en un campo de helióstatos, o espejos, que recolectan los rayos de luz solar y reflejan esos rayos nuevamente a las paredes objetivo en el receptor. Un receptor solar compacto, eficiente para tales sistemas que utiliza sal fundida o un fluido de transferencia de calor similar y que es simple en diseño, modular, resistente o robusto en construcción y económico de fabricar, transportar, e instalar seria deseable en el campo de generación de energía.

Actualmente los generadores de energía fotovoltaicos eólicos y solares no tienen capacidad de almacenamiento de energía económica. Sin almacenamiento de energía, las fluctuaciones en la red o rejilla son inevitables debido a los vientos cambiantes, nubes y oscuridad de la noche. ? medida que se instalan más generadores de energía de electricidad solar, las fluctuaciones en la red debido a los pasajes de nubes y el arranque y paro diario será inaceptable para mantener la demanda. Finalmente, con el fin de controlar la red, sera requerido almacenamiento de energía. Las plantas solares de sal fundida con receptores solares de sal fundida pueden ser útiles para satisfacer este requerimiento de almacenamiento de energía, que permite electricidad consistente y distribuible .

Distinto a una planta de energía solar con vapor/agua, una planta solar con sal fundida es capaz de almacenar eficientemente la energía solar recolectada como energía térmica, que permite que la generación de energía sea desacoplada de la recolección de energía. La planta de energía luego puede producir y distribuir electricidad como sea necesario, tal como durante la cobertura de nubes y en la noche, por alguna cantidad de tiempo, dependiendo del tamaño del sistema de almacenamiento de calor.

Una planta de energía solar que utiliza receptores de vapor/agua y utiliza por separado sal fundida para el almacenamiento de calor es posible, pero menos eficiente. Intercambiadores de calor adicionales serían requeridos para transferir la energía térmica desde el vapor sobrecalentado, producido por los receptores, para calentar la sal fundida. La sal fundida luego podría ser almacenada, y cuando sea deseado, la electricidad podría ser generada al bombear la sal caliente a un sistema diferente de intercambiadores de calor que transfiere la energía térmica desde la sal caliente al agua con el fin de producir vapor para impulsar un generador de turbina de ciclo de Rankine convencional. Algunos problemas con este sistema incluyen el costo agregado de los intercambiadores de calor adicionales. También, sería difícil diseñar un receptor con vapor/agua que sea capaz de producir vapor bastante caliente para completamente utilizar la capacidad de almacenamiento de alta temperatura de la sal. Diferentes fluidos de transferencia de calor (HTF) podrían ser utilizados para el almacenamiento de energía, tales como aceites utilizados con la tecnología parabólica, sin embargo, estos HTF están limitados a temperaturas inferiores y son menos eficientes. La eficiencia de la planta de energía solar global sería perdida a través de los intercambiadores de calor adicionales y las limitaciones de temperatura de los diferentes HTFs .

A lo largo de estas líneas, Gemasolar, una planta de energía solar ubicada en España, utiliza un solo receptor solar con sal fundida erigido en el campo, grande y se autorizó en la primavera del 2011. Este proyecto se diseña para producir 17 megawats eléctricos (M e) con 15 horas de almacenamiento de energía.

Un proyecto de planta de energía solar conocido como Solar Two estuvo en operación desde enero de 1998 a abril de 1999. Solar Two se propuso para demostrar el uso potencial de la tecnología de torre energía solar con sal fundida en una escala comercial. La FIG. 1 es un dibujo en perspectiva del receptor Solar Two.

El receptor solar utilizado en Solar Two fue un receptor erigido en el campo, individual en un campo de helióstatos. El receptor consistió de 24 paneles en un arreglo cilindrico externo que circunda la tubería interna, la instrumentación y los recipientes de contención de sal (no visibles) . Cada uno de los paneles consistió de 32 tubos de pared delgada construidos de acero inoxidable y recubiertos con pintura negra con el fin de absorber la cantidad máxima de energía solar incidente desde el campo de helióstatos.

La FIG. 2 es una representación esquemática de las rutas de flujo del receptor Solar T o. La primera ruta de flujo es la ruta de flujo de desviación. La sal fundida "fría" podría fluir hacia arriba al tubo ascendente 202 y en el recipiente de entrada 210. En la abertura de la válvula de desviación 208, la sal fundida fluiría a través de la línea de desviación 206 directamente en el tubo descendente 204, desviando los paneles y el recipiente de salida 220. La segunda ruta de flujo fluye a través de los paneles del receptor para calentar la sal fundida. La sal fundida fría echa fluir desde el recipiente de entrada 210 a través del tubo 230 en y a través de los paneles, luego fluyó en el recipiente de salida 220. También se ilustran las válvulas de drenaje 240, el cabezal de anillo 242 y las válvulas de ventilación 244.

Sería deseable proporcionar un receptor solar compacto que utilice sal fundida o un fluido de transferencia de calor similar y que sea simple en diseño, modular y económico.

BREVE DESCRIPCIÓN La presente descripción se relaciona a construcciones de panel tubular y receptores solares para la captura y almacenamiento de energía. De preferencia, los receptores solares utilizan sal fundida como un fluido de transferencia de calor.

Los receptores solares son pequeños, modulares y ensamblados en el taller, lo que les permite que sean transportados fácilmente y minimiza los costos de ensamblaje en campo. Múltiples unidades de los receptores modulares se pueden utilizar en un campo de helióstatos. También se incluyen sistemas de energía solar con sal fundida que comprenden tales unidades modulares. El término "modular" se utiliza en la presente para dar a entender que el receptor solar es una unidad estandarizada, de modo que se puede obtener una escalación más fácil y más rápida mediante la adición de otra unidad de tal clase.

Los receptores solares ensamblados en el taller comprenden un arreglo de superficies de transferencia de calor, un sistema de transferencia de calor de sal fundida estructuralmente y funcionalmente interconectado al mismo, y una estructura de soporte vertical. La estructura de soporte vertical soporta las superficies de transferencia de calor y los diversos componentes del sistema de transferencia de calor de sal fundida.

El receptor solar ensamblado en el taller utiliza la energía del sol para calentar el fluido de trabajo (es decir, la sal fundida) . Un campo heliostático de espejos ubicados en el suelo automáticamente rastrea el sol, y refleja y concentra la energía luminosa al receptor solar ensamblado en el taller. El asoleo solar incidente calienta el fluido de trabajo, que se puede utilizar con una turbina para generar electricidad.

Se describe en varias modalidades un receptor solar con sal fundida, que comprende múltiples superficies/facetas de transferencia de calor. Cada faceta comprende una entrada de faceta, una salida de faceta, y uno o más paneles tubulares. Cada panel tubular comprende por lo menos un tubo, un cabezal, de entrada, y un cabezal de salida. Las múltiples facetas se arreglan sobre un exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo de NW, un cuadrante de flujo SE, y un cuadrante de flujo de SW. Los paneles tubulares se orientan para ubicar los cabezales en un plano superior y un plano inferior, los cabezales en cada plano que son separados lateralmente entre sí. Las facetas se conectan fluidamente para formar dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SE, y la otra ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW, y el cuadrante de flujo SE. Cada panel tubular se conecta opcionalmente a la estructura de soporte mediante un sistema de soporte de armadura basculante. El receptor solar opcionalmente puede incluir un escudo de calor superior, un escudo de calor inferior, un tubo ascendente, un tubo descendente y/o una linea de desviación que conecta el tubo ascendente al tubo descendente. El escudo de calor superior encierra los cabezales de los paneles tubulares en el plano superior. El escudo de calor inferior encierra los cabezales de los paneles tubulares en el plano inferior.

Los paneles tubulares pueden ser drenables y ventilables. El receptor solar puede ser ensamblado en el taller y transportable en camión. Otros fluidos de transferencia de calor también podrían ser utilizados además de sal fundida, si esto es aplicable.

Los cabezales de cada panel tubular pueden estar enfrentados hacia adentro, lo cual disminuye las dimensiones del receptor. En modalidades particulares, los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta están en una elevación más alta que los cabezales superior y los cabezales inferiores de una o ambas de las facetas adyacentes. Las facetas se pueden arreglar en una configuración rectangular, cuadrada, poligonal o circular.

El receptor solar además puede comprender un recipiente de salida, el recipiente de salida que es fluidamente conectado corriente abajo de los paneles tubulares. En modalidades particulares, el recipiente de salida se ubica arriba de las múltiples facetas.

El receptor solar además puede comprender un recipiente de entrada. El recipiente de entrada que es conectado fluidamente corriente arriba de las facetas. El recipiente de entrada se puede ubicar arriba o abajo de los paneles tubulares, o en la base de la torre.

Cada panel tubular puede ser soportado en la parte superior y conectado a la estructura de soporte a lo largo de una altura del panel tubular mediante el sistema de soporte de armadura basculante.

El receptor solar además puede comprender una válvula de control de flujo en cada una de las rutas de flujo independientes. El receptor solar también puede incluir: por menos una plataforma de acceso; una grúa y/o viga(s) de mantenimiento ubicada en la parte superior del receptor solar; o una caja de horno superior encerrada por el escudo de calor superior y una caja de horno inferior encerrada por el escudo de calor de calor inferior.

Generalmente, las entradas y salidas para cada faceta se pueden ubicar independientemente en cualquier esquina del receptor, y ya sea el plano superior o el plano inferior. Sin embargo, en modalidades particulares, la salida de faceta del cuadrante SE y la salida de faceta del cuadrante SW se ubica en el mismo plano, por ejemplo, el plano superior. La salida de faceta de cuadrante SE y la salida de faceta del cuadrante S ambas se pueden ubicar en una esquina al sur. La entrada de faceta del cuadrante NE y la entrada de faceta del cuadrante NW se ubican en el mismo plano, por ejemplo el plano inferior. La entrada de faceta del cuadrante NE y la entrada de faceta del cuadrante NW ambas se pueden ubicar en una esquina al norte.

Los tubos en cada panel tubular se pueden configurar, tal como con un recubrimiento negro, para incrementar la absorción de calor. El receptor solar además puede comprender una barrera de luz modular aislada reflectiva ubicada detrás de cada panel tubular que refleja la luz nuevamente hacia los tubos.

También se describe en otras modalidades un receptor solar con sal fundida, que comprende múltiples facetas de transferencia de calor. Cada faceta comprende una entrada, una salida, y uno o más paneles tubulares. Cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior. Los tubos en cada panel tubular forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior. Las múltiples facetas se arreglan en un exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo de NW, un cuadrante de flujo de SE y un cuadrante de flujo de SW. Las facetas se conectan fluidamente para forma dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SW y la ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW y el cuadrante de flujo SE. Los paneles tubulares en una faceta dada se interconectan generalmente para formar una ruta de flujo serpentina. La entrada de faceta y la salida de faceta cada una se ubica a lo largo de un borde de la faceta, y usualmente a lo largo del mismo borde. Cada panel tubular se conecta a la estructura de soporte mediante un sistema de soporte armadura basculante.

Para un panel tubular dado, la relación del ancho del cuerpo (formado por los tubos) con respecto al ancho de ya sea el cabezal superior o el cabezal inferior puede ser por lo menos 1.05:1.

Los cabezales de cada panel tubular pueden estar enfrentados hacia adentro, lo cual disminuye las dimensiones del receptor. En modalidades particulares, los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta están en una elevación más alta que los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una o ambas de las facetas adyacentes. Las facetas se pueden arreglar en una configuración rectangular, cuadrada, poligonal o circular.

El receptor solar además puede comprender un " recipiente de entrada, y tubería de entrada que fluidamente conecta el recipiente de entrada a dos entradas de faceta de cuadrante de flujo adyacente. El receptor solar también además puede comprender un recipiente de salida, y tubería de salida que fluidamente conecta el recipiente de salida a dos salidas de faceta de cuadrante de flujo adyacente. El recipiente de salida generalmente se ubica arriba del recipiente de entrada, o arriba de los paneles tubulares. Un tubo descendente luego se conduce hacia abajo desde el recipiente de salida. Alternativamente, el receptor solar también puede comprender además un tubo descendente, y la tubería de salida que fluidamente conecta dos salidas de faceta de cuadrante de flujo adyacente directamente al tubo descendente. Un recipiente de salida no está presente en tales modalidades. Un tubo ascendente y una línea de desviación también se puede presentar, el tubo ascendente que conduce al recipiente de entrada y la línea de desviación que conecta el tubo ascendente a un tubo descendente. El recipiente de entrada se puede ubicar abajo de los múltiples paneles tubulares.

El receptor solar además puede comprender una caja de horno superior que encierra los cabezales superiores de los paneles tubulares, y, posiblemente un escudo de calor superior que cubre la caja de horno superior. El receptor solar además puede comprender una caja de horno inferior que encierra los cabezales inferiores de los paneles tubulares, y, posiblemente un escudo de calor inferior que cubre la caja de horno inferior. El receptor solar además puede comprender una barrera de luz modular aislada reflectiva ubicada detrás de cada panel tubular.

La salida de faceta del cuadrante de flujo SE y la salida de faceta del cuadrante de flujo SW se pueden ubicar en un plano común. La salida de faceta del cuadrante de flujo SE y la salida de faceta del cuadrante de flujo SW ambas se pueden ubicar en una esquina al sur. La entrada de faceta del cuadrante de flujo NE y la entrada de faceta del cuadrante de flujo NW se pueden ubicar en un plano común. La entrada de faceta del cuadrante de flujo NE y la entrada de faceta del cuadrante de flujo NW ambos se pueden ubicar en una esquina al norte.

También se describe en diversas modalidades una superficie o faceta de transferencia de calor o el uso sobre un receptor solar. La faceta comprende uno o más paneles tubulares, cada panel tubular que comprende por lo menos un tubo, un cabezal superior y un cabezal inferior, los paneles tubulares que son interconectados para formar una ruta de flujo de serpentina; una entrada de faceta, y una salida de faceta. La entrada de faceta y la salida faceta cada una se ubica a lo largo de un borde de la faceta. Hay usualmente una pluralidad de paneles tubulares en la faceta. Los cabezales superiores y las cabeceras inferiores se separan lateralmente entre si.

Cada panel tubular puede comprender uno o más tubos, los tubos que son colocados paralelos entre si para formar un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior. La entrada de faceta y la salida de faceta se pueden ubicar en el mismo borde de la faceta, o sobre diferentes bordes. Los cabezales de cada panel tubular pueden estar enfrentando hacia adentro (es decir, inclinados al mismo lado de los tubos) .

También se describen otras modalidades de una superficie o faceta de transferencia de calor capaz del uso sobre un receptor solar. La faceta comprende una entrada, una salida, y uno o más paneles tubulares. Cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior, y un cabezal inferior. Los tubos del panel tubular forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior. Los paneles tubulares se pueden interconectar para formar una ruta de flujo serpentina. La entrada de faceta y la salida de faceta cada una se ubican a lo largo de un borde de la faceta, y pueden estar en el mismo borde.

También se describe en modalidades un sistema de energía solar con sal fundida, que comprende: una estructura de soporte vertical; un receptor solar central ubicado sobre la estructura de soporte vertical; o una pluralidad de heliostatos arreglados alrededor de la estructura de soporte vertical; un tanque de almacenamiento frío configurado para suministrar la sal fundida al receptor solar central; y un tanque de almacenamiento caliente configurado para recibir la sal fundida desde el receptor solar central. El receptor solar central comprende múltiples cuadrantes de flujo, cada cuadrante de flujo que comprende uno o más paneles tubulares. Cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior. Los tubos de cada panel tubular forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior. Los múltiples cuadrantes de flujo se arreglan sobre exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo de NW, un cuadrante de flujo SE, y un cuadrante de flujo SW. Los paneles tubulares se conectan fluidamente para formar dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SW, y la otra ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW y el cuadrante de flujo de SE. Se contempla que se puede utilizar cualquier número de receptores en el sistema de energía solar, cada receptor que es ubicado sobre una torre. Cada panel tubular se puede conectar a la estructura de soporte mediante un sistema de soporte de armadura basculante.

El tanque de almacenamiento frío y el tanque de almacenamiento caliente pueden ser ubicados en la base de la torre. El sistema de energía además puede incluir un sistema de generación de vapor que recibe la sal fundida desde el tanque de almacenamiento caliente.

Los cabezales de cada panel tubular pueden estar enfrentados hacia adentro. En modalidades particulares, los cabezales superiores y los cabezales inferiores de los paneles tubulares están en un cuadrante de flujo en una elevación más alta que los cuadrantes superiores y los cabezales inferiores de los paneles tubulares en uno o ambos cuadrantes de flujo adyacentes.

También se describe en modalidades diferentes un panel tubular que comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior. Los tubos forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior.

La relación del ancho del cuerpo (formado por los tubos) con respecto al ancho de ya sea el cabezal superior o el cabezal inferior puede ser por lo menos 1.05:1. En otras modalidades, el cabezal superior y el cabezal inferior se inclinan a un lado del plano formado por la pluralidad de tubos .

Estos y otros aspectos y objetivos no limitantes de la descripción se describen más particularmente a continuación .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Lo siguiente es una breve descripción de los dibujos, que se presentan para los propósitos de ilustrar las modalidades ejemplares descritas aquí y no para los propósitos de limitar las mismas.

La FIG. 1 es una representación del receptor solar del proyecto Solar Two.

La FIG. 2 es una representación esquemática muestra una ruta de flujo y una ruta de desviación para el receptor solar del proyecto Solar Two.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva de una modalidad de un receptor solar ensamblado de la presente descripción. Esta modalidad particular tiene cuatro lados y no usa un recipiente de salida.

La FIG. 4 es una vista interior en perspectiva del receptor solar ensamblado de la FIG. 3 que ilustra el arreglo de superficies de transferencia de calor, y una estructura de soporte vertical provista al soporte superior de las superficies de transferencia de calor.

La FIG. 5 es una vista diagramática de la tubería del receptor solar ensamblado de la FIG. 3, con varias porciones del receptor solar removidas por cuestión de claridad.

La FIG. 6 es una vista esquemática que muestra una ruta de flujo del receptor solar de la presente descripción.

La FIG. 7A es una vista frontal agrandada de una faceta que incluye múltiples paneles tubulares, que se puede utilizar para formar un lado de una versión cuadrada o rectangular de un receptor solar de la presente descripción.

La FIG. 7B es una vista en perspectiva interior de la faceta de la FIG. 7A.

La FIG. 7C es una vista en perspectiva interior agrandada de dos facetas adyacentes de un receptor solar, que muestran la diferente elevación de los cabezales (que ayuda en la reducción de las dimensiones del receptor) .

La FIG. 8A es una vista lateral de un panel tubular.

La FIG. 8B es una vista esquemática en perspectiva aumentada del panel tubular de la FIG. 8A.

La FIG. 9 es una vista en planta superior de las facetas de una versión cuadrada o rectangular del receptor solar de la presente descripción.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva de otra modalidad de un receptor solar ensamblado de la presente descripción. Esta modalidad particular tiene cuatro lados e incluye un recipiente de salida.

La FIG. 11 es una vista de sección transversal lateral de algunas porciones de un sistema de soporte de armadura basculante utilizado para conectar las facetas o paneles a la estructura de soporte.

La FIG. 12 es una vista en planta de algunas porciones de un sistema de soporte de armadura basculante utilizado para conectar las facetas o paneles tubulares a la estructura de soporte.

La FIG. 13 es una vista en perspectiva de algunas porciones de un sistema de soporte de armadura basculante utilizado para conectar las facetas o paneles tubulares a la estructura de soporte.

La FIG. 14 es una vista en perspectiva de un accesorio en el cual se ensambla en el taller el receptor solar, se transporta y se eleva.

La FIG. 15 es una vista en sección transversal lateral de una caja de horno que se puede utilizar con el receptor solar de la presente descripción.

La FIG. 16 es una vista aumentada de la parte superior de la estructura de soporte del receptor solar, y muestra las vigas de mantenimiento.

La FIG. 17A es una vista en perspectiva gue muestra un par de vigas de mantenimiento en una posición replegada, así como la primera posición de servicio posible y la segunda posición de servicio.

La FIG. 17B es una vista en planta que muestra el arreglo de los pernos que fijan una viga de mantenimiento en la posición replegada correspondiente a la FIG. 17A.

La FIG. 17C es una vista en planta que muestra el arreglo de pernos que fijan una viga de mantenimiento en la segunda posición de servicio.

La FIG. 17D es una vista en planta que muestra el arreglo de los pernos que fijan una viga de mantenimiento en la primera posición de servicio.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Un entendimiento más completo de los procesos y aparatos descritos en la presente se puede obtener por referencia a los dibujos acompañantes. Estas figuras son meramente representaciones esquemáticas basadas en la conveniencia y en la facilidad de demostrar la técnica existente y/o el presente desarrollo, y por lo tanto, no se proponen para indicar el tamaño y dimensiones relativas de los ensamblajes o componentes de los mismos.

Aunque se utilizan términos específicos en la siguiente descripción por cuestión de claridad, estos términos se proponen para referirse únicamente a la estructura particular de las modalidades seleccionadas para ilustración en los dibujos y no se proponen para definir o limitar el alcance de la descripción. En los dibujos y en la siguiente descripción enseguida, se va a entender que las mismas designaciones numéricas similares se refieren a componentes de función semejante.

El modificador "aproximadamente" utilizado en relación con una cantidad es inclusivo del valor establecido y tiene el significado dictado por el contexto (por ejemplo, incluye por lo menos el grado de error asociado con la medición de la cantidad particular) . Cuando se utiliza con un valor especifico, también se debe considerar como que describe ese valor. Por ejemplo, el término "aproximadamente 2" también describe el valor "2" y el intervalo "de aproximadamente 2 a aproximadamente 4" también describe el intervalo "de 2 a 4." Se debe observar que muchos de los términos utilizados en la presente son términos relativos. Por ejemplo, los términos "entrada" y "salida" son relativos a una dirección de flujo y no deben ser considerados como que requieren una orientación o ubicación particular de la estructura. De manera similar, los términos "superior" e "inferior" son relativos entre si en la ubicación, es decir, un componente superior se ubica en una elevación más alta que un componente inferior. Además, los términos "norte" y "sur" se utilizan para indicar ubicaciones que son opuestas entre si, como son "este" y "oeste". Estos términos direccionales son relativos entre si, y no se deben considerar como que se refieren a una dirección absoluta con referencia al Polo Norte geográfico o magnético de la tierra.

El término "plano" se utiliza en la presente para referirse generalmente a un nivel común, y se debe considerar como que se refiere a un volumen, no como una superficie plana.

Al grado que las explicaciones de cierta terminología o principios del receptor solar, caldera y/o técnicas de generador de vapor pueden ser necesarias para entender la presente descripción, el lector es referenciado a 40th Edition, Stultz and Kitto, Eds., Copyright 1992, The Babcock & Wilcox Company, and to Steam/its generation and use, 41 st Edition, Kitto and Stultz, Eds., Copyright 2005, The Babcock & Wilcox Company, los textos de los cuales se incorporan en la presente por referencia como si se expusieran completamente en la presente.

La presente descripción se relaciona a un diseño de receptor solar que se puede utilizar con la Tecnología Torre Solar Concentrada, también conocida como la Tecnología de Energía Solar Concentrante (CSP) . Generalmente, el receptor solar se ubica en la parte superior de una estructura de soporte vertical que se eleva arriba de un nivel o grado del suelo. La estructura de soporte vertical se puede soportar desde una base. Se pueden proporcionar armaduras sobre la estructura de soporte vertical para proporcionar soporte lateral para el arreglo de la superficie de transferencia de calor, que ventajosamente comprenden paneles tubulares tangentes sueltos, mientras que permite la expansión térmica no restringida de los tubos/paneles tubulares en ambas de las direcciones horizontal y vertical, para de esta manera eliminar los esfuerzos en el tubo adicionales.

La estructura de soporte vertical, armaduras, y otros miembros estructurales no solamente proporcionan soporte y rigidez estructural para los tubo/paneles tubulares de las superficies de transferencia de calor, sino también un medio mediante el cual el receptor solar puede ser llevado y elevado para la colocación en una ubicación deseada. La estructura permite que el receptor solar sea ensamblado en el taller, transportado y luego elevado y ajustado en una torre como una unidad durante la instalación. La estructura de soporte vertical permanece con el receptor solar, para de esta manera facilitar (si es necesario) la remoción del receptor solar desde la torre si llegara a ser deseable hacerlo de esta manera.

El receptor es un ensamblaje de tubos con sales fundidas u otro fluido de transferencia de calor (HTF) que fluye dentro de los tubos. En grado, un campo de espejos llamado heliostatos rastrear el movimiento del sol y enfocar la luz solar sobre las superficies de transferencia de calor del receptor. El HTF dentro de los tubos del receptor absorbe la energía solar concentrada, causando que el HTF se incremente en temperatura y/o fases de cambio, de modo que el HTF captura la energía solar. Se contempla que el receptor solar de la presente descripción es particularmente para ser utilizado con sal de nitrato fundida como el HTF.

Los sistemas competidores típicamente utilizan un solo receptor, erigido en el campo, grande, individual en la parte media de un solo campo de heliostatos. Sin embargo, el receptor solar de la presente descripción se contempla para ser incorporado en una planta de energía que toma un procedimiento modular, utilizando varios receptores solares más pequeños que producen una salida que es equivalente a aquella de un solo receptor grande. En particular, ese tamaño más pequeño permite para el ensamblaje en le taller, o en otras palabras el receptor solar se puede enviar al sitio campo como una pieza ensamblada, antes que como varias piezas más pequeñas que se ensamblan conjuntamente en el sitio de campo. Esto mejora la calidad, minimiza los costos de trabajo en el campo, permite la instalación más rápida una vez que el receptor está en el sitio, permite facilidades puesto que las torres son más cortas. El procedimiento modular además permite un tamaño de planta escalable que puede ser cambiado al simplemente cambiar la cantidad de torres y receptores. También se reduce el riesgo de planta debido a que el mismo diseño del receptor se puede utilizar para escalar la planta hacia arriba o hacia abajo; el diseño no necesita ser cambiado.

Este receptor solar con sal fundida aplica muchos conceptos tales como: ensamblaje en el taller, modularidad, superficies de transferencia de calor utilizando tubos tangentes sueltos o soportados en la parte superior y cabezales arreglados para un flujo serpentino hacia arriba- hacia abajo alternante, un sistema de unión/armadura de tubo, y una barrera de luz detrás de los paneles tubulares, entre otros .

Generalmente, el receptor de sal fundida utiliza sal fundida como el HTF en lugar de vapor y agua que fluye a través de los tubos. Tales sales fundidas pueden incluir sales de nitrato de sodio y sales de nitrato de potasio. La sal fundida "fría" en una temperatura de entrada de aproximadamente 288°C (550°F, 561° ) se bombea desde un tanque de almacenamiento de sal fundida fría en los tubos del receptor. La energía solar enfocada sobre los paneles tubulares calienta la sal fundida a una temperatura de salida de aproximadamente 566°C (1050°F, 839°K) . En la salida del receptor solar, esta sal fundida "caliente" se retorna al nivel gradual y se almacena en un tanque de sal fundida caliente. Esto completa el proceso de recolección de energía.

Cuando es deseado, la electricidad se genera al bombear la sal caliente desde el tanque de almacenamiento de sal caliente a un sistema de generación de vapor. Eso es un sistema de intercambiadores de tubo y coraza que transfieren la energía térmica de la sal fundida caliente al agua con el fin de producir vapor de alta presión, de alta temperatura. El vapor luego se utiliza para impulsar un generador de energía Rankine convencional. Esto completa el proceso de generación de energía. La sal enfriada retorna a un tanque de almacenamiento de sal fría y se puede recircular a través de los receptores solares.

La capacidad del sistema de recolección de energía (heliostatos y receptor) es más grande que aquella requerida para el sistema de generación de energía; por consiguiente la energía en exceso se puede almacenar en la forma de sal fundida caliente (1050°F) . Esto permite la colección de energía en el receptor solar que sea desacoplada de la generación de energía. El almacenamiento de energía no es posible con un receptor de vapor/agua directamente conectado a una turbina, pero es muy deseable para un servicio debido a que la planta puede producir y distribuir electricidad como sea necesario, tal como durante la cobertura de nubes y en la noche, por alguna cantidad de tiempo, dependiendo del tamaño del sistema de almacenamiento térmico.

El receptor solar ensamblado en el taller de la presente descripción está comprendido ventajosamente de un arreglo de superficies de transferencia de calor y conductos de transportadores de fluidos (tubos, válvulas, etc.) y los controles asociados arreglados en un aspecto particular para transferir una cantidad deseada de energía . calorífica en el fluido de trabajo (es decir, sal fundida) . Las superficies de transferencia de calor se hacen ventajosamente de tubos arreglados de paneles tubulares tangentes, y se proporcionan con cabezales de entrada y de salida como sea requerido. Como es conocido para aquellos expertos en la técnica, los tamaños de los tubos, su material, diámetro, espesor de pared, número y arreglo para las superficies de transferencia de calor están en base a la temperatura y presión para el servicio, de acuerdo con los códigos de diseño aplicables. Las características de transferencia de calor requeridas, relaciones de recirculación, velocidades de absorción de puntos, gastos de flujo de masa del fluido de trabajo dentro de los tubos, etc., también son parámetros importantes que deben ser considerados. Dependiendo de la ubicación geográfica donde va a hacer instalado el receptor solar, también se consideran las cargas sísmicas aplicables y los códigos de diseño.

Las FIGs . 3-7C ilustran varios aspectos del receptor solar de la presente descripción. La FIG. 3 es una vista externa en perspectiva de una modalidad de un receptor solar ensamblado. El receptor es modular, ensamblado en el taller y transportable en camión. El receptor utiliza sal fundida como el fluido de transferencia de calor. El receptor también incluye superficies de transferencia de calor (es decir, facetas) que proporcionan una ruta de flujo serpentina vertical para la sal fundida. Este es capaz de ser utilizado en el campo/sistema de helióstatos con múltiples receptores.

La FIG. 4 es una vista interior en perspectiva del receptor solar de la FIG. 3, de modo que se puede observar el lado interior y el lado trasero. Esta ilustra principalmente el sistema de soporte para las superficies de transferencia de calor y los otros componentes del sistema de transferencia de calor de sal fundida. La FIG. 5 muestra ciertos tubos, ventilaciones, desagües y tanques de almacenamiento que constituyen parte del sistema de transferencia de calor de sales fundidas. La FIG. 6 muestra una ruta de flujo de la sal fundida en el receptor solar de la FIG. 3. Las FIGs. 7A-7C ilustran ciertos aspectos de los paneles tubulares que comprenden las facetas de transferencia de calor utilizadas sobre el receptor solar.

Cuando se visualiza desde la parte superior, el receptor solar en algunas modalidades especificas tiene dimensiones de aproximadamente 11 pies por 11 pies sobre cada lado. Cuando se visualiza desde el lado, el área absorbente de calor del receptor solar es de aproximadamente de 30 pies de alto (es decir, una altura de absorción de calor) por aproximadamente 11 pies de ancho. El tamaño del receptor es relativamente pequeño comparado con las unidades competidoras y facilita el ensamblaje en el taller máximo y la capacidad de transporte en camión con el fin de reducir el tiempo y los costos de construcción en campo. Se contempla que las dimensiones del receptor son flexibles en algún grado para cumplir con los requisitos de desempeño térmico mientras que todavía logra el ensamblaje en la taller y la capacidad de transporte en camión.

El receptor solar se puede dividir en cuatro cuadrantes diferentes. Cada cuadrante contiene por lo menos una faceta 320, y cada faceta contiene por lo menos un panel tubular como es descrito adicionalmente en la presente. El cuadrante noreste (NE) 312 y el cuadrante sureste (SE) 316 son visibles en la FIG. 3, junto con la faceta NE 350 y la faceta SE 370. El cuadrante noroeste (NW) 314 y el cuadrante suroeste (SW) 318 son visibles en la FIG. 4, junto con la faceta NW 360 y la faceta SW 380.

Como se observa en las FIGs. 3-7C, los componentes del receptor solar se describen inicialmente en base a la ruta de flujo para la sal fundida. Inicialmente con referencia en la FIG. 3, el receptor solar 300 se puede montar en una estructura de soporte vertical (no mostrada) , tal como una torre, para incrementar el área en el cual los helióstatos montados en graduación se pueden colocar y todavía iluminar el receptor solar.

Volviendo ahora a la FIG. 5, la sal fundida fría a aproximadamente 550 °F se bombea hacia arriba de la torre de un tanque de almacenamiento de sal fría 301 a través del tubo ascendente a 324 en el recipiente de entrada 390, que actúa como un depósito presurizado de sal fundida en exceso. En el caso de que el flujo de sal a la torre se detenga debido a la falla de la bomba o por alguna otra razón, la sal fundida en el recipiente de entrada 390 puede continuar proporcionando flujo y enfriamiento a las facetas de receptor solar mientras que el calor se remueve de los tubos al redirigir los helióstatos para el enfoque alejado del receptor solar. Desde el recipiente de entrada 390, la sal fundida fluye a la esquina norte del receptor y se divide en dos rutas de flujo paralelas. Una de las rutas de flujo entra en la entrada de faceta NE 352 y la otra ruta de flujo entra en la entrada de faceta NW 362. Generalmente hablando, las entradas para las dos rutas de flujo están ubicadas en una esquina común. Por ejemplo, las entradas de faceta alternativamente podían ser ubicadas sobre la esquina del sur. La dirección del flujo de sale fundida puede diferir dependiendo de si el receptor solar se ubica en el hemisferio del norte o el hemisferio del sur de la Tierra, y esto puede afectar en que esquina se ubican las entradas.

Dentro de la faceta NE 350 y la faceta NW 360, la sal se calienta por la energía solar concentrada del campo de helióstatos que se enfoca sobre los tubos en las facetas. Cada faceta está compuesta de uno o más paneles tubulares 330 (ilustrado en la FIG. 3 como cuatro paneles tubulares) . Cada panel tubular comprende por lo menos un tubo 712, un cabezal de entrada 714 y un cabezal de salida 716 (ver la FIG. 7A) . Los paneles tubulares se conectan entre sí en serie al interconectar la tubería, tales como tubos alternantes 414 (ver la PIG. 5) . Los paneles tubulares 330 se organizan en una dirección vertical o axial, tal que la sal fundida fluye en una dirección hacia arriba-hacia abajo alternante a través de los paneles tubulares (indicados por las flechas en las FIG. 3, FIG. 6 y FIG. 7) . Este cambio en la dirección de flujo es preferido en la presente como una ruta de flujo serpentina. Nuevamente, cada faceta puede tener una altura de aproximadamente 10 pies a aproximadamente 50 pies. Cada faceta puede tener un ancho de aproximadamente 8 pies a aproximadamente 20 pies.

Con referencia a la FIG. 3 y FIG. 4, la sal fundida del cuadrante NE 312 es subsecuentemente "en forma cruzada" a la faceta en el cuadrante SW 318, y la sal fundida del cuadrante NW 314 es "cruzada" a la faceta sobre el cuadrante SE 316. Los cruzamientos se proponen para balancear las diferencias al este/oeste en la temperatura de la sal causada por la variación del este a oeste natural en la absorción solar. El calentamiento de la sal continúa en las facetas del cuadrante SE y SW, que también están compuestas de múltiples paneles tubulares de estilo serpentino hacia arriba-hacia abajo.

La tubería para este cruzamiento se observa en la FIG. 5. Un primer tubo cruzado 348 fluidamente conecta la salida de la faceta NE 354 a la entrada de faceta SW 382. Un segundo tubo cruzado 349 fluidamente conecta la salida de faceta NW 364 a la entrada de faceta SE 372. La sal fundida subsecuentemente sale de la salida de faceta SE 374 y la salida de faceta SW 384 en una esquina al sur. Esta sal fundida tiene una temperatura de aproximadamente 1050 °F y se entuba directamente al tubo descendente 322. El tubo descendente opera a presión atmosférica y se ventila a la atmósfera (indicado por el número de referencia 404) . La sal luego fluye por gravedad hacia debajo de la torre y al tanque de almacenamiento de sal caliente 302. Esto completa el proceso de recolección de energía. La energía térmica almacenada en la sal fundida caliente se puede utilizar en la discreción del servicio para generar vapor y electricidad. Esto se hace, por ejemplo, al correr la sal fundida desde el tanque de almacenamiento de sal caliente 302 a través de un intercambiador de calor 303. La sal más fría luego se corre en el tanque de almacenamiento de sal fría 301. El agua entra al intercambiador de calor 303 y se convierte en vapor. El vapor se puede enviar a la turbina 305, que impulsa un generador eléctrico 307.

Como se explicó y además se describió en la presente, en algunas modalidades, un recipiente de salida puede estar presente entre las facetas y el tubo descendente. Mientras que los tubos se ilustran como que son rutas de fluido relativamente rectas, será apreciado por aquellos expertos en la técnica que su diseño real en términos de arreglo y longitud será determinado por el grado de flexibilidad requerido para ajustarse a los movimientos esperados causados por la expansión y contracción térmica durante la operación del receptor solar. De esta manera, es probable que doblamientos adicionales o longitud pueden ser necesarios para proporcionar tal flexibilidad.

La estructura de soporte 340 se muestra en la FIG. 4 como un conjunto de vigas y travesaños en la forma de un cuadrado. Un escudo de calor superior 394 y un escudo de calor inferior 396 cubren las porciones de acero estructural superior e inferior por arriba y por abajo de los paneles tubulares 330. Estos escudos 394, 396 protegen a estos componentes no enfriados de la alteración de flujo calorífico que se pierde en la superficies absorbentes de calor de los paneles tubulares (es decir, luz mal dirigida de los heliostatos) . Los escudos de calor se extienden alrededor del perímetro del receptor solar. Un extremo o borde de los escudos de calor se sujeta con pernos o se sóida a la estructura de soporte 340 y el otro extremo está libre. Los escudos de calor se hacen de acero de calibre delgado, con estructuras de rigidez en el lado interior y a lo largo del borde libre para resistir las cargas del viento y sísmicas. Los escudos de calor también se pueden unir en las esquinas para proporcionar rigidez adicional para evitar la unión a los tubos. Las provisiones para el aspecto térmico expansión para reducir o prevenir el pandeo están presentes. Los escudos de calor son reflectivos (por ejemplo, pintados de blanco) sobre el lado opuesto y no están aislados sobre lado interior para reducir la temperatura de operación. Se proporciona un espacio entre los escudos de calor y los paneles tubulares para permitir la circulación natural del aire para el enfriamiento adicional. Para reducir las dimensiones en el transporte, los escudos se pueden instalar en campo .

Continuando con la PIG. 4, una cubierta de horno superior 393 encierra los cabezales superiores 400 y los dobleces tubulares superiores de las facetas, mientras que una cubierta de horno inferior 391 encierra los cabezales inferiores 420 y los dobleces tubulares inferiores de las facetas. Las cubiertas de horno son cubiertas por si mismas por los escudos de calor 394, 396 (ver la FI6. 3) . Las cubiertas de horno 391/ 393 precalientan esas áreas de los paneles del receptor que no sean expuesta al flujo de calor solar concentrado. Se utilizan calentadores eléctricos para precalentar los dobleces de paneles tubulares aislados y cabezales. El precalentamiento es necesario en el arranque para asegurar que todo el metal que entra en contacto con la sal se caliente arriba del punto de congelación de la sal antes de que la sal se introduzca al receptor solar, previniendo de esta manera que la sal se congele que puede causar bloqueo y daño a los componentes. A este respecto, se debe observar que las cubiertas de horno podrían ser cajas ' aisladas rígidas con elementos calentadores eléctricos dentro de la caja, o alternativamente podrían ser una cubierta blanda tal como un manto de calentamiento aislado.

La FI6. 15 es una vista lateral de sección transversal de una cubierta de horno o caja de horno ejemplar. La caja del horno 500 representada aquí corresponde a una cubierta de horno inferior 391 de la FIG. 4. Una columna vertical 502 y dos vigas horizontales 504 de la estructura de soporte 340 se observan aquí, a las cuales se une la caja de horno. La caja de horno circunda un cabezal inferior 420 y los dobleces tubulares 333 de los tubos en la faceta. Un tubo de drenaje 422 corre hacia afuera del fondo del cabezal inferior.

En el fondo de la caja de horno está un soporte horizontal de fondo 510 que se extiende hacia lo largo de la columna vertical 502. Un soporte horizontal superior 512 también se extiende lejos de la columna vertical 502 en la parte superior de la caja de horno. Elementos de rigidez 514 corren desde el soporte horizontal superior 512 al soporte horizontal de fondo 510. Afuera de la caja de horno está el escudo de calor 396. Una capa de aislamiento 520 tiene una conformación aproximadamente pentagonal, y corre desde el soporte horizontal superior a lo largo de los elementos de rigidez al soporte horizontal de fondo, a través del soporte horizontal de fondo, y a lo largo del escudo de calor. Un espacio de aire 530 está presente entre la capa aislante 520 y el escudo de calor 396. La capa de aislamiento tiene un valor R alto y puede ser un poco gruesa (aproximadamente 7.62 centímetros (3 pulgadas) ) . Una sello deslizante 532 está presente entre el escudo de calor 396 y los tubos 332. Los calentadores eléctricos 540 se ubican dentro de la caja de horno. Esos calentadores son circundados por la capa de aislamiento 520. Se contempla que se puede utilizar cuatro o cinco calentadores, y que esos calentadores pueden tener dimensiones de, por ejemplo, 30.48 centímetros por 76.2 centímetros (12 pulgadas por 30 pulgadas).

La caja de horno se puede hacer en dos porciones separadas. Por ejemplo, la caja de horno 500 puede tener un lado interior 550 y un lado exterior 552, que se unen conjuntamente. El lado interior se puede remover en dos piezas. El lado exterior se puede hacer de una pieza. Un empalme 560 está presente en la parte superior de la caja de horno entre el soporte horizontal superior 512 y un extremo de la capa de aislamiento 520. Otro empalme 562 está presente a lo largo del soporte horizontal de fondo 510, entre el lado interior 550 y el lado exterior 552.

Como se ilustra en la FI6. 4, un sistema de soporte de armadura basculante 346 se utiliza para unir cada panel tubulado a la estructura de soporte 340. Este sistema proporciona la estabilidad de los paneles tubulares con la parte horizontal (lateral) mientras que permite que los tubos independientemente y libremente se expandan verticalmente (axialmente) , lo cual reduce los esfuerzos en el tubo. Todos los paneles tubulares son soportados en la parte superior y colgados desde la estructura de soporte 340 que está interno al receptor. Se va observar que los cabezales de los paneles tubulares adyacentes sobre cada faceta en cada nivel (superior/inferior) están lateralmente separados (horizontalmente) entre si. La separación de los cabezales de cada faceta permite que cada panel tubular se expanda diferencialmente, lo que es necesario para reducir los esfuerzos puesto que cada panel tubular 330 estará operando en una temperatura más alta que el panel previo. Todos los paneles tubulares están compuestos de tubos de pared delgada, sueltos, tangentes que permiten la expansión diferencial de tubo a tubo y reducen los esfuerzos en el tubo. Las uniones tubulares permiten la expansión térmica no restringida de los paneles tubulares en las direcciones tanto horizontal como vertical, para de esta manera eliminar los esfuerzos del tubo adicionales. Estas características de diseño maximizan la flexibilidad y minimizan los esfuerzos térmicos y el potencial para la inclinación del tubo. Los tubos pueden ser recubiertos, tal como pintados de negro, con el fin de aumentar la absorción de energía solar. Una pintura u óxido negro absorbente de luz se puede utilizar para este propósito .

La FIG. 5 muestra el arreglo de tubería interna asociado con el receptor solar representado en la FIG. 3 y la FIG. 4. Las facetas/paneles tubulares del receptor solar son completamente drenables y ventilables. El receptor usualmente se drena cuando no está en uso, al amanecer, o cuando la energía solar disponible es muy baja. La sal fundida se solidifica en aproximadamente 221°C (430°F, 494°K) . Si no se drena, la sal puede congelarse dentro de los tubos y taponar el receptor. Como se observa aquí, el receptor solar puede incluir una válvula de ventilación 406 para cada ruta de flujo independiente. La válvula de ventilación típicamente se ubica cerca de la parte superior del tubo descendente 322, y la tubería de ventilación 416 también se ilustra conectando la ruta de flujo al tubo descendente.

Una válvula de control de flujo 408 también se muestra para cada ruta de flujo independiente. La válvula de control de flujo automáticamente e independientemente modula el flujo de la sal fundida para controlar la temperatura final de la sal fundida a medida que sale de la ruta de flujo para cumplir con un punto de ajuste de temperatura. La válvula de control de flujo típicamente se ubica en la entrada donde se suministra la sal fría a la ruta de flujo.

El receptor solar también puede incluir válvulas de drenaje 410. Una válvula de drenaje típicamente se proporciona para cada par de paneles tubulares, y se ubican debajo de los paneles tubulares. La tubería de drenaje 412 también se ilustra, y se conecta al tubo descendente 322 de modo que la sal fundida presente en los paneles tubulares se drena y fluye en el tubo descendente 322. Las válvulas de ventilación, las válvulas de control de flujo y válvulas de drenaje son automatizadas.

Como se mencionó previamente, cada faceta está constituida de uno o más paneles tubulares, con cada panel tubular que incluye un cabezal de entrada y un cabezal de salida. Los paneles tubulares se alinean de modo que los cabezales se arreglan en un grupo de cabezales inferiores 420 y los cabezales superiores 400. También se ilustran los tubos de puente 414 entre los cabezales adyacentes.

La FI6. 6 es un diagrama que muestra el flujo de la sal fundida a través de una de las dos rutas de flujo independientes en el receptor solar, la ruta de flujo a través de las facetas NE y SW. Inicialmente, el recipiente de entrada 390 se ubica abajo de las facetas 350, 380 (cada una de los cuales tiene cuatro paneles tubulares) . Los tubos de puente 414 entre los paneles tubulares son mostrados. Un tubo ascendente 324 proporciona la sal fundida fría al recipiente de entrada 390. Un tubo de entrada 402 fluidamente conecta el recipiente de entrada 390 a la entrada de faceta NE 352 . La salida de faceta NE 354 se conecta fluidamente a la entrada de faceta SW 382 a través de un tubo cruzado 348. Un tubo de salida 403 fluidamente conecta la salida de faceta SW 384 al tubo descendente 322 .

También puede haber una linea de desviación que permite a la sal fundida desviarse de las facetas del receptor solar conjuntamente, al conectar el tubo de entrada 402 al tubo descendente 322 . Típicamente esto se hace en el arranque, mientras que las facetas y las cubiertas de horno están siendo precalentadas para reducir el riesgo de que la sal se congele en los paneles, o cese durante la noche para mantener caliente la tubería de la torre para evitar la energización del rastreo de calor. La línea de desviación 432 se conecta el tubo ascendente 324 al tubo descendente 322 corriente arriba del recipiente de entrada 390 . La línea de desviación se puede ubicar en una elevación baja más cerca para graduarse o dentro de la torre en la cual se adjunta el receptor solar. Una válvula controla el flujo a través de la línea de desviación.

Una ruta de flujo similar está presente para las facetas NW y SE en el receptor solar, aunque no ilustrada. Un segundo tubo de entrada fluidamente conecta el recipiente de entrada a la entrada de faceta NW. Se va a observar si un tubo común típicamente sale del recipiente de entrada, y luego se divide para formar dos tubos de entrada que alimentan las dos rutas de flujo. La salida faceta NW se conecta fluidamente en la entrada de la faceta SE a través de un segundo tubo cruzado. Un segundo tubo de salida fluidamente conecta la salida faceta SE al tubo descendente. La sal fundida puede fluir desde el recipiente de entrada a través de la faceta NW y la faceta SE al tubo descendente 322.

La PIG. 7A es una vista frontal agrandada de un lado del receptor solar que muestra los múltiples paneles tubulares 730 que constituyen una faceta 320 en la PIS. 3. La FIG. 7B es una vista en perspectiva interior de los paneles tubulares 730. Generalmente hablando, la faceta 700 se forma de una pluralidad de paneles tubulares 710, representados aquí con cuatro paneles tubulares. Cada panel tubular comprende uno o más tubos 712 que están paralelos entre si. Los tubos 712 pasan entre un cabezal de entrada 714 y un cabezal de salida 716 para formar un cuerpo o pared 737 en el cual la energía solar enfocada de los heliostatos puede ser dirigida. Los paneles tubulares 710 se interconectan utilizando tubos de puente 702 (también número de referencia 414 en la FIG. 5) . Estas interconexiones forman una ruta de flujo serpentina a través del lado del receptor, que es indicado con las flechas 705. La ruta de flujo comienza en la entrada de faceta 704 y finaliza en la salida de faceta 706.

Se debe observar que si hay un número par de paneles tubulares 710, la entrada de faceta 704 y la salida de faceta 706 se pueden ubicar a lo largo de un borde común 708 o 744 de la faceta 700. Alternativamente, la entrada de faceta 704 y la salida de faceta 706 se pueden ubicar sobre los bordes opuestos 708 y 744 del panel tubular 700 cuando se utiliza un número impar de paneles tubulares. En otras palabras, la entrada de faceta y la salida de faceta se pueden ubicar independiente en el borde superior 744 o el borde de fondo 708, como se ha requerido por el diseño del receptor. Como es representado aquí, la entrada de faceta 704 y la salida de faceta 706 ambas se ubican a lo largo del borde superior 744.

Como se mencionó previamente, un cabezal de entrada se define como tal con relación a la dirección de flujo. D esta manera, para el panel tubular 730, el cabezal 731 se considera el cabezal de entrada y el cabecera 732 se considera el cabezal de salida. Sin embargo, para el panel tubular adyacente 740, el cabezal 742 se considera el cabezal de entrada y el cabezal 741 se considera el cabezal de salida. Los cabezales de los paneles tubulares también se pueden designar como cabezales superiores 731, 741, 751, 761 y cabezales inferiores 732, 742, 752, 762 en donde los cabezales superiores están ubicados arriba de los cabezales inferiores. Puesto otra manera, un conjunto de cabezales 732, 742 , 752, 762 se ubica en el plano inferior 708, y el otro conjunto de cabezales 731, 741, 751, 761 se ubican en un plano superior 744.

Con referencia nuevamente al panel tubular 730, los tubos 736 forman un cuerpo 737. Los tubos están espaciados estrechamente y paralelos entre si. Como se ilustra en la FI6. 7A y la PIG. 7B, el cabezal superior 731 tiene un ancho de 733, y el cabezal inferior 732 tiene un ancho 734. El cuerpo 737 tiene un ancho 738 que es más grande que los anchos del cabezal 733, 734. En otras palabras, el cuerpo 737 es más amplio que el cabezal inferior 732 y el cabezal superior 731. El ancho se mide en la dirección horizontal. El cabezal inferior y el cabezal superior de cada panel tubular son del mismo ancho. La relación del ancho del cuerpo 737 al ancho del cabezal inferior o cabezal superior 732, 731 es por lo menos 1.05:1, y puede variar de 1.05 a 1.5. Los cabezales superiores de los paneles tubulares adyacentes están separados lateralmente entre si. Los cabezales inferiores de los paneles tubulares adyacentes también están separados lateralmente entre si. Como se explicó previamente, esto permite que los paneles tubulares se expandan diferencialmente con respecto entre si debido a que están operando en diferentes temperaturas. Eso también permite que la faceta mantenga el mismo espaciado de tubo cercano entre los paneles tubulares adyacentes como entre los tubos dentro de un panel tubular.

Con referencia a la PIG. 7B, se debe observar que en cada panel tubular 710, los tubos 712 se extienden más allá de la estructura de soporte que en los cabezales 714, 716. En otras palabras, los tubos se inclinan hacia un lado exterior de los cabezales. Puesto de otra manera, los cabezales están enfrentados hacia adentro o enfrentados al interior comparados a los tubos, o se pueden describir como cabezales a bordo. Alternativamente, los cabezales se pueden considerar que son enfrentados hacia adentro o abordo si están más cercanos al interior del receptor solar cuando se comparan con el plano formado por los tubos. El cabezal completo está a un lado del plano formado por los tubos.

Con referencia a la FIG. 5 y la FIG. 7C, los cabezales de las facetas en el cuadrante de flujo de NW y el cuadrante de flujo SE están en una elevación más alta que aquellos de las facetas en el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo de SW. Los cabezales y los dobleces tubulares de las diversas facetas de esta manera se traslapan. Esto reduce las dimensiones para el transporte del receptor, permitiendo la capacidad de transporte en camión y también permite el acceso más fácil desde el interior del receptor para la reparación/reemplazo de tubos. Más generalmente, los cabezales superiores en una faceta están en una elevación diferente de los cabezales superiores en una faceta adyacente, y los cabezales inferiores en una faceta también están en una elevación diferente desde los cabezales inferiores en la faceta adyacente. En realidad, los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta están en una elevación diferente que los cabezales superiores y los cabezales inferiores en ambas facetas adyacentes. Como la altura de los paneles tubulares es usualmente la misma para las facetas, esto significa que, por ejemplo, si los cabezales superiores en el cuadrante de flujo de NW están en una elevación más alta que los cabezales superiores en el cuadrante de flujo NE, entonces los cabezales inferiores en el cuadrante de flujo NW también están en una elevación más alta que los cabezales inferiores en el cuadrante de flujo NE. La elevación es relativa a la graduación.

En la FI6. 7C, los cabezales inferiores 420 para la faceta NW 360 y la faceta SW 380 son observados. Los cabezales tienen un lado interior 424 (más cercano a la estructura de soporte) y un lado exterior 426. Los tubos 332 se inclinan hacia el lado exterior, y los dobleces tubulares 333 están presentes para permitir que los tubos sean espaciados sobre un área más grande en los cabezales. Los tubos de puente 414 también son visibles entre los paneles tubulares. Los cabezales sobre la faceta NW 360 están en una elevación más alta comparada con los cabezales sobre la faceta SW 380. Los cabezales también son cabezales a bordo.

La FIG. 8A es una vista lateral de un panel tubular 710, y la FIG. 8B es una vista esquemática en perspectiva agrandada del panel tubular. Una barrera de luz de panel modular reflectiva 770 se ubica detrás de los tubos 712 opuesta al lado absorbente de calor (es decir, exterior) del panel tubular. La barrera de luz se diseña para proteger el aislamiento 780, la estructura de soporte (ver el número de referencia 340 en la FI6. 4), y las partes interiores del receptor solar de la lluvia y la exposición al calor que se puede adquirir a través de los espacios entre los tubos tangentes sueltos de la paneles tubulares. El diseño modular de la barrera de luz simplifica la remoción para inspecciones ylo mantenimiento. La barrera de luz 770 está compuesta de un arreglo de láminas de metal y está recubierta con pintura blanca u otro material reflectivo sobre el lado de tubo para reflejar la energía luminosa nuevamente a los tubos y reducir las temperaturas de operación de la placa de barrera. La barrera de luz es soportada por la estructura de unión del tubo, es decir, el sistema de soporte de armadura 346. Detrás de la barrera de luz (es decir interior adicional del receptor solar) está el aislamiento de 780, que es cubierto por una envoltura aislante.

La FIG. 9 es una vista en planta esquemática (es decir, desde arriba) de las facetas de un receptor solar similar a aquel de la FIG. 3. El receptor solar tiene una esquina al norte (N) 902, como una esquina al sur (S) 904 opuesta a la esquina N, una esquina al este (E) 906 entre la esquina N 902 y la esquina S 904 y una esquina al oeste (W) 908 opuesta a la esquina E. Aquí, la faceta del cuadrante NE 910, la faceta del cuadrante NW 920, la faceta de cuadrante SE 930 y la faceta del cuadrante SW 940 se pueden observar. La entrada del cuadrante 912, 922, 932, 942 y la salida del cuadrante 914, 924, 934, 944 para cada faceta también está indicado. En esta vista esquemática, los cuatro lados están arreglados en una configuración rectangular (es decir, en una conformación que tiene cuatro esquinas de 90°). Sin embargo, se contempla que el receptor solar podría ser configurado en otras conformaciones (por ejemplo cuadrado, circular, poligonal) y todavía ser dividido en cuatro cuadrantes diferentes. La salida de faceta del cuadrante SE 934 y la salida de faceta del cuadrante SW 944 ambas se ubican en la esquina al sur 904. La entrada de faceta del cuadrante SE 932 se observa en la esquina del este 906, mientras que la entrada de faceta de cuadrante SW 942 se observa en la esquina del oeste 908. Las entradas y salidas para las facetas del cuadrante SE y SW se ubican en un plano superior o plano inferior como sea deseado.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva de una segunda modalidad ejemplar de un receptor solar de la presente descripción. Esta modalidad difiere de aquella de la FIG. 3 en que esta modalidad incluye un recipiente de salida 392. El recipiente de salida está ubicado arriba del recipiente de entrada (no visible en esta figura) y arriba de las facetas 320. Cuando se incluye un recipiente de salida, la sal fundida sale de las dos rutas de flujo independientes y fluyen al recipiente de salida en lugar de directamente en el tubo descendente 322. El propósito de un recipiente de salida es asegurar que todos los tubos del receptor solar se llenen de sal (previniendo la sifonación) y que el tubo descendente 322 se llene de sal. Por gravedad, la sal fundida caliente fluye desde el recipiente de salida 392 hacia abajo del tubo descendente de la torre 322 y al tanque de almacenamiento de sal caliente (no mostrado) . El recipiente de salida también puede almacenar la sal del recipiente de entrada si el tubo descendente se tapona, permitiendo un tiempo para que los helióstatos sean dirigidos (es decir, alejados del receptor solar) . El recipiente de salida también se puede utilizar para establecer el nivel de sal para indicar que se llena el receptor. El nivel de liquido en el recipiente de salida se puede controlar automáticamente por una válvula de garganta en el tubo descendente. También visible en la FIG. 10 está en el recipiente de entrada 390, el tubo ascendente 324, el escudo de calor inferior 396, los paneles tubulares 330, el escudo de calor superior 394, la plataforma de acceso superior 306, algo de la estructura de soporte 340, y la grúa 344.

La FIG. 6 incluye el recipiente de salida opcional 392 en linea de guiones. Antes que ir directamente al tubo descendente 322, la sal fundida viaja a través del tubo de salida 405 desde la faceta SW 380, se dirige al recipiente de salida 392, y subsecuentemente al tubo descendente 322.

Las cantidades de los paneles tubulares y los tamaños del tubo se diseñan para proporcionar enfriamiento adecuado para una clasificación térmica del receptor solar dado y el flujo de la sal correspondiente. Sin embargo, el receptor solar de la presente descripción es flexible y diferentes cantidades de paneles tubulares y/u otros tamaños de tubos son posibles dependiendo de la clasificación térmica deseada del receptor solar y el flujo de sal correspondiente, mientras que sean aceptables las temperaturas y esfuerzos del metal del tubo. Mientras que la FIG. 3 y la FIG. 10 ilustran un receptor solar cuadrado (en la vista en planta) , son posibles otras simetrías en planta: por ejemplo, circulares, rectangulares, hexagonales, octogonales, polígono de n lados, etc. Se cree que un receptor cuadrado ofrece la ventaja de maximizar el área de superficie de calentamiento mientras que todavía es compacto lo cual reduce los costos de transporte. También se debe observar que un receptor cuadrado es un caso especial de una geometría rectangular.

Puesto que el receptor solar es ensamblado en el taller, y será transportado horizontalmente (ver la FIG. 14) y luego elegido en una posición vertical, es importante proporcionar soporte adecuado de los paneles tubulares tangentes durante y entre ambas condiciones. Más específicamente, es necesario proporcionar un nivel no típico de soporte que se dirige a los problemas debido al transporte del receptor y la ubicación del receptor en una zona altamente sísmica, se ajuste para todas las expansiones térmicas anticipadas, acomode el espaciado de tubos apropiados para asegurar una construcción "hermética ligera", soporte la capacidad de fabricación y soporte el reemplazo en campo que debe llegar a ser necesario. El sistema de soporte de tubo tangente debe proporcionar soporte adecuado de los paneles tubulares. Algunas vistas del sistema de armadura se ilustran en la FIG. 11, FI6. 12 y FI6. 13. La FIG. 11 es una vista en sección transversal lateral, la FIG. 12 es una vista en planta y la FIG. 13 es una vista en perspectiva .

Como se ilustra aquí, orejetas de tubo circunferencialmente soldadas de manera parcial 1102 se emplean en cada tubo de un panel tubular 1100, y en donde cada orejeta 1102 se ubica sobre los tubos adyacentes en elevaciones desalineadas con espacios vacíos para ajustar tanto las consideraciones de fabricación como las diferenciales de temperatura de tubo esperadas. Como se muestra en la FIG. 13, las orejetas de tubo 1102 cada una se proporcionan con dos aberturas que aceptan pernos 1104 para proporcionar una conexión de dos pernos a un ensamblaje de viga colectora 1110 comprendido de vigas colectoras superior e inferior 1114 cada una que se proporcionan con aberturas correspondientes 1116 para aceptar los pernos 1104 y placa de interconexión 1118. Esta modalidad que soporta un panel comprendido de n tubos al implementar (n+1) pernos intermediamente ubicados 1104, donde n es un número entero que representa el número de tubos en un panel. Por lo tanto, mientras que en muchas maneras ventajosas para un diseño de ubicación de soporte de un solo perno (por orejetas), este efecto es todavía de manera similar realizado al implementar una sola orejeta por tubo, y aproximadamente un solo perno por tubo (cuando se consideran las cantidades globales requeridas para la fabricación) . Los espacios vacíos entre las orejetas del tubo 1102 y el ensamblaje de viga colector 1110 nuevamente se ajustan para tanto las consideraciones de fabricación como las diferenciales de temperatura de tubo a tubo esperadas.

Dos placas de interconexión 1118 por panel tubular soportado se conectan por la vía de pernos 1122, 1124 y las barras de enlace rotatorias 1120 a una orejeta de soporte de barra de enlace 1125 que se une a un miembro de soporte flexional 1130 por la vía de del acero estructurado 1132 a las columnas que comprende la estructura de soporte vertical 340. A través del sistema mencionado anterior, las fuerzas que actúan sobre cada tubo en una dirección perpendicular al plano definido por el panel tubular se pueden soportar eficientemente por el acero estructural. Adicionalmente las barras de enlace rotatorias 1120 permiten a propósito la rotación y de esta manera ajustar la expansión térmica promedio de los paneles tubulares soportados como un conjunto; las barras de enlace rotatorias 1120 en esta modalidad típicamente serán reajustadas a 1/2 para esta expansión térmica. Dos orejetas de soporte de ensamblaje de vida colectora 1140 se ubican por panel tubular soportado en las ubicaciones apropiadas de modo que el ensamblaje de vida colector 1110 viaja en la expansión térmica promedio del panel mientras que también proporciona una ruta de carga para la carga muerta vertical del ensamblaje, la barrera de luz, aislamiento y la envoltura aislante que sea eficientemente soportado por el acero estructural.

Como se observa en la FIG. 11, las guías de parachoques 1142 se fijan al centro (considerando la dirección axial del cabezal) del ensamblaje de viga colector 1110 y un parachoques en voladizo 1144 se une al miembro de soporte flexionado 1130, y nuevamente se une por la vía del acero estructural 1132 a las columnas de la estructura de soporte vertical 340. A través del sistema mencionado en lo anterior, las fuerzas que actúan sobre cada tubo en la dirección axial del cabezal se pueden soportar eficiente por el acero estructural mientras que permiten las expansiones térmicas del panel tubular apropiadas. Adicionalmente, el sistema de parachoques proporciona un punto de fijación centralmente ubicado para la expansión térmica en la dirección axial del cabezal. Mientras que la función primaria del sistema de armadura es soportada adecuadamente los paneles tubulares tangentes para todas las condiciones de carga esperadas mientras que todavía permite las expansiones térmicas apropiadas, hay un número de otras ventajas alcanzadas a través del uso de este procedimiento. Primero, el ensamblaje de viga colector ofrece un estante conveniente sobre cual ubicar una barrera de luz, aislamiento y la envoltura aislante. Segundo, el ensamblaje de viga colector reduce los costos y facilita la fabricación en el taller. La fabricación y ensamblaje de las orejetas de tubo 1102, los pernos 1104, las vigas colectoras 1114 y las placas de interconexión 1118 producen un accesorio conveniente que ayuda en el proceso de fabricación. El accesorio se fija temporalmente a un ensamblaje de panel tubular y la elevación apropiada y las orejetas de tubo individual son 1102 se pegan con soldadura en el lugar adecuado. En la remoción del accesorio el proceso de soldadura de la orejeta del tubo 1102 se finaliza proporcionando un panel de tubo ajustado al ensamble de viga colectora.

El sistema de perno 1122 y barra de enlace 1120 soporta reemplazo en campo. Los paneles tubulares se pueden desunir completamente de la estructura de soporte vertical (cuando se considera un solo panel tubular) al remover las conexiones de cabezal/tubería relevantes, al desconectar dos varillas de soporte verticales del cabezal y al desconectar los dos pernos 1122 más próximos a la estructura de soporte en cada elevación de soporte del tubo tangente. Como presumiblemente residen fuera de la barrera de la luz, el aislamiento y la envoltura aislante en la invención propuesta ofrece un método conveniente para remover los paneles tubulares para el reemplazo en campo.

El elemento de esta modalidad que permanece sin considerar el diseño mencionado en lo anterior es el diseño de orejeta de tubos circunferencialmente soldada de manera parcial 1102 ubicada en elevaciones desaliñadas que cada una proporciona ubicaciones de soporte de dos pernos 1104 que permiten (n+1) pernos intermediamente ubicados para soportar un n panel tubular tangente.

Con referencia a la FIG. 13, el ensamblaje de viga colector 1110 podria estar comprendido de diferentes conformaciones estructurales, si es deseado. Por ejemplo, en lugar del par de barras rectangulares largas que forman cada una de las vigas colectoras 1114, que puede flexionarse o con base con la gravedad, las vigas colectoras 1114 podria estar comprendidas de ángulos de 90 grados, que son más rígidos. Las aberturas 1116 proporcionadas a través de una de las extensiones de cada ángulo luego son más probablemente que sean alineadas con las aberturas en las orejetas 1102, facilitando la instalación de los pernos 1104. Las otras extensiones de los ángulos serían orientadas hacia el soporte vertical 340. Alternativamente, una sola conformación en T estructural, donde el tronco de la T está ubicado entre las orejetas de tubo desalineadas 1102 y las aberturas 1116 de la recepción de los pernos 1104 se proporcionan en las mismas, y la barra de la T se orienta hacia el soporte vertical 340, puede ser empleado.

El parachoques en forma estructural hueca en levadizo (HSS) 1144 y el miembro de soporte flexional HSS 1130 podría ser de manera similar realizado utilizando una conformación en W u otras conformaciones estructurales. Esto permitiría más uniones típicas al acero estructural y deben permitir más fácilmente que el miembro de soporte flexional del sistema de soporte de tubo tangente 1130 sirva para propósitos adicionales en el acero estructural. Los diversos componentes se pueden fabricar de acero al carbono, u otros materiales tales como acero inoxidable u otros aceros de aleación.

Con referencia ahora a la FIG. 14, el receptor solar se puede transportar utilizando un accesorio de transporte 1400. Además de servir como la plataforma de transporte, el accesorio de transporte también se utiliza para ensamblar en el taller el receptor solar, y asegura la elevación apropiada cuando se pone hacia arriba verticalmente del receptor en el campo lo cual impide el daño al receptor. El accesorio de transporte se construye de una serie de vigas 1410 y carriles 1420 que forman una estructura base en la cual se transporta el receptor solar. Los tirantes 1430 están presentes en un extremo del accesorio de transporte para soportar el extremo de fondo del receptor solar (número de referencia 1440) .

Con referencia nuevamente a la FIG. 4, una grúa 344 se ubica en la parte superior o pico del receptor solar para facilitar el reemplazo del tubo o panel. Una plataforma de acceso 306 está presente en el fondo de las facetas/paneles tubulares, y otra plataforma de acceso está presente arriba de las facetas/paneles tubulares. Las plataformas también se pueden ubicar en cada elevación de la armadura.

La FIG. 16 es una vista agrandada de la parte superior de la estructura de soporte 340. Dos vigas de mantenimiento 600, 602 se unen al acero estructural de la estructura de soporte 340 ubicada arriba del receptor solar. Para referencia, el escudo de calor superior 394 está visible. Las articulares conectan la viga de mantenimiento de estructura de soporte. Estas vigas de mantenimiento se utilizan para soportar un trepador aéreo de la rejilla con el fin de accesar al interior de las facetas/paneles tubulares para inspecciones o reparaciones.

Las FIGs. 17A-17D son vistas que ilustran el uso de las vigas de mantenimiento en varias posiciones. La FIG. 17A es una vista en perspectiva que muestra únicamente las vigas de mantenimiento, y el arco en el cual pueden girar. Dos vigas de mantenimiento 600, 602 se ilustran, con una viga que es la imagen propia de la otra. Cada viga de mantenimiento, como se ilustra aquí, se forma de un brazo de fondo largo 610 y un brazo superior en ángulo 620. Un extremo de cada brazo se coloca entre dos placas 630. Las placas tienen tres agujeros, ajustados para formar tres esquinas de un cuadrado. Uno de los agujeros 632 recibe un perno articulado 640 y actúa como el pivote alrededor del cual puede girar la viga de mantenimiento. Este agujero 632 está a lo largo de una línea central de la placa. Los otros dos agujeros 634, 636 se utilizan para recibir un perno de cierres 650 para cerrar la viga de mantenimiento en una de tres posiciones, y se pueden considerar como agujeros de cierre. El agujero de cierre de placa 634 se ubica en una región central de la placa. E agujero articulado de placa 632 está a lo largo de una línea central y un borde de la placa. El agujero de cierre de placa 636 se ubica en una esquina de la placa a lo largo del mismo borde como el agujero de articulación de placa 632. Cada viga de mantenimiento puede girar alrededor de un arco de por lo menos 180°. El brazo de fondo 610 contiene tres agujeros en una linea, con el perno de articulación que es ubicado en el agujero central del brazo de fondo. En esta figura, las vigas de mantenimiento están en una posición inclinada contra la estructura de soporte.

La FIG. 17B es una vista en planta que muestra la placa 630 y el brazo de fondo 610 de la viga de mantenimiento 600 en la posición inclinada. La placa 630 se extiende desde la estructura de soporte 340. Los tres agujeros en el brazo de fondo 610 se pueden observar aquí. Con referencia a la FIG. 17A, también, el perno de cierre se inserta a través del agujero de cierre de placa 636 y el agujero de brazo de fondo 614. El perno de articulación se inserta a través del agujero de placa 632 y el agujero de brazo de fondo 612. El agujero de brazo de fondo 616 y el agujero de cierre de placa 634 están vacíos. El agujero de brazo de fondo 616 está próximo al extremo del brazo 610.

La FIG. 17C es una vista en planta que muestra la viga de mantenimiento 600 en la segunda posición de servicio. La viga de mantenimiento se extiende más allá de la estructura de soporte hacia los paneles tubulares en un cuadrante de flujo. Con referencia a la FIG. 17A, también, el perno de cierre 650 se inserta a través del agujero de cierre de placa 636 y el agujero de brazo de fondo 616. El agujero de brazo de fondo 614 y el agujero de cierre de placa 634 están vacíos.

La FI6. 17D es una vista en planta que muestra la viga de mantenimiento 600 en la primera posición de servicio. La viga de mantenimiento se extiende más allá de la estructura de soporte hacia los paneles tubulares en un cuadrante de flujo diferente de aquel de la FIG. 17C. Con referencia a la FIG. 17A, también, el perno de cierre 650 ahora se inserta a través del agujero de cierre de placa 634 y el agujero de brazo de fondo 616. El agujero de brazo de fondo 614 y el agujero de placa 636 están vacíos.

Se debe observar que aunque las FIGs. 17B-17D se ilustran solamente en las posiciones de los pernos de cierre para el brazo de fondo 610, como se observa en la FIG. 17A se contempla que los pernos de cierre 650 y los pernos de articulación 640 también se utilizan con el brazo superior 620.

El receptor solar incluirá instrumentación para medir la cara caliente del tubo y las temperaturas del fluido, el flujo calorífico sobre los paneles y, posiblemente, la deformación, reflexión y expansión térmica de varios componentes del receptor, así como otras mediciones deseadas. Esta instrumentación no es específicamente dibujada y expuesta.

De esta manera, será apreciado que la presente descripción proporciona un diseño de receptor solar térmicamente y efectivo en costo que tiene las siguientes propiedades. El diseño es bajo en costo, y capaz de ser ensamblado en el taller en un ambiente de producción en masa. Su tamaño permite el transporte en camión dentro de los limites normales para el transporte en camión (ancho camión <13 pies, altura total <12'6 pies, longitud total <35 pies). El peso relativamente bajo reduce los costos de transporte y elección. El receptor solar se diseña para alta conflabilidad y larga vida mientras que opera bajo condiciones de operación altamente cíclicas, y es capaz de resistir los arranques diarios, paros y exposiciones transientes de las nubes sin sufrir daño por fatiga de bajo ciclo.

La presente descripción se ha descrito con referencia a modalidades ejemplares. Obviamente, modificaciones y alteraciones se les ocurrirán a otros en la lectura y el entendimiento de la descripción detallada precedente. Se propone que la presente descripción sea considerada como que incluye todas de tales modificaciones y alteraciones hasta donde entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas o los equivalentes de las mismas.

Claims (29)

REIVINDICACIONES

1. Un receptor solar con sal fundida, modular, caracterizado porque comprende: múltiples facetas de transferencia de calor, cada faceta que comprende una entrada, una salida, y uno o más paneles tubulares, cada panel tubular que comprende por lo menos un tubo, un cabezal de entrada y un cabezal de salida; las múltiples facetas que están arregladas en un exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo NW, un cuadrante de flujo SE y un cuadrante de flujo SW, los paneles tubulares que están orientados para ubicar los cabezales en un plano superior y en un plano inferior, en donde los cabezales en cada plano están separados lateralmente entre si, y en donde las facetas están conectadas fluidamente para formar dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SW, y la otra ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW y el cuadrante de flujo SE.

2. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el receptor solar es ensamblado en el taller y transportable en camión.

3. El receptor solar de conformidad con la réivindicación 1, caracterizado porque los cabezales de cada panel tubular sobre el receptor solar están enfrentados hacia adentro .

4. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta están en una elevación más alta que los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta adyacente.

5. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las facetas están arregladas en una configuración rectangular, cuadrada, poligonal o circular.

6. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un recipiente de salida, el recipiente de salida que es fluidamente conectado corriente abajo de los paneles tubulares.

7. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un recipiente de entrada, el recipiente de entrada que es conectado fluidamente corriente arriba de los paneles tubulares .

8. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada panel tubular es soportado en la parte superior y conectado a la estructura de soporte a lo largo de una altura del panel tubular mediante un sistema de soporte de armadura basculante.

9. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un escudo de calor superior que encierra los cabezales de los paneles tubulares en el plano superior; un escudo de calor inferior que encierra los cabezales de los paneles tubulares en el plano inferior; una caja de horno superior encerrada por el escudo de calor superior y una caja de horno inferior encerrada por el escudo de calor inferior.

10. Un receptor solar con sal fundida, modular, caracterizado porque comprende: múltiples facetas de transferencia de calor, cada faceta que comprende una entrada, una salida, y uno o más paneles tubulares, en donde cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior, y un cabezal inferior, los tubos que forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior; las múltiples facetas que están arregladas sobre un exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo NW, un cuadrante de flujo SE y un cuadrante de flujo SW, en donde las facetas están fluidamente conectadas para formar dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SW, y la otra ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW y el cuadrante de flujo SE.

11. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la relación del ancho de cuerpo al ancho del cabezal inferior o el cabezal superior es por lo menos 1.05:1.

12. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los cabezales de cada panel tubular sobre el receptor solar están enfrentados hacia adentro .

13. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los cabezales superiores y los cabezales inferiores de una faceta están en una elevación más alta que los cabezales superiores y los cabezales inferiores una faceta adyacente.

14. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende: un recipiente de entrada; y tubería de entrada que fluidamente conecta el recipiente de entrada a dos entradas de faceta de cuadrante de flujo adyacentes.

15. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende un recipiente de salida ubicado arriba de los cabezales superiores del panel tubular, y la tubería de salida que fluidamente conecta el recipiente de salida a dos salidas de faceta del cuadrante de flujo adyacentes.

16. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende un tubo descendente, y tubería de salida que fluidamente conecta dos salidas de faceta del cuadrante de flujo adyacente al tubo descendente.

17. El receptor solar de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende un tubo ascendente, y una línea de desviación, el tubo ascendente que conduce al recipiente de entrada y la línea de derivación que conecta el tubo ascendente a un tubo descendente .

18. Una faceta de transferencia de calor para un receptor solar, caracterizada porque comprende: uno o más paneles tubulares, cada panel tubular que comprende por lo menos un tubo, un cabezal superior, y un cabezal inferior, los paneles tubulares que son interconectados para formar una ruta de flujo de serpentina; una entrada de faceta; y una salida de faceta; en donde los cabezales superiores en la faceta están lateralmente espaciados entre sí y los cabezales inferiores en la faceta están lateralmente separados entre sí .

19. La faceta de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, los tubos que forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior del panel tubular.

20. La faceta de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque el cabezal superior y el cabezal inferior de cada panel tubular están enfrentados hacia adentro .

21. Una faceta de transferencia de calor para un receptor solar, caracterizada porque comprende: uno o más paneles tubulares, en donde cada panel tubular comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior, los tubos que forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior, los paneles tubulares que son interconectados para formar una ruta de flujo serpentina; una entrada de faceta; y una salida de faceta.

22. Un sistema de energía solar con sal fundida, caracterizado porque comprende: una estructura de soporte vertical; un receptor solar central ubicado sobre la estructura de soporte vertical que comprende: múltiples cuadrantes de flujo, cada cuadrante de flujo que comprende uno o más paneles tubulares, cada panel tubular que comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior, los tubos que forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior; los múltiples cuadrantes de flujo que están arreglados sobre un exterior de una estructura de soporte para formar un cuadrante de flujo NE, un cuadrante de flujo NW, un cuadrante de flujo SE, y un cuadrante de flujo SW, en donde los paneles de tubulares están conectados fluidamente para formar dos rutas de flujo independientes, una ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NE y el cuadrante de flujo SW, y la otra ruta de flujo que incluye el cuadrante de flujo NW y el cuadrante de flujo SE; una pluralidad de heliostatos arreglados alrededor de la estructura de soporte vertical; un tanque de almacenamiento frió configurado para suministrar sal fundida al receptor solar central; y un tanque de almacenamiento caliente configurado para recibir la sal fundida desde el receptor solar central.

23. El sistema de energía solar con sal fundida de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende un sistema de generación de vapor que recibe la sal fundida desde el tanque de almacenamiento caliente.

24. El sistema de energía solar con sal fundida de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el sistema de energía incluye una pluralidad de estructuras de soporte verticales, un receptor solar central que es ubicado sobre cada estructura de soporte vertical.

25. El sistema de energía solar con sal fundida de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los cabezales de cada panel tubular sobre los receptores solares están enfrentados hacia adentro.

26. El sistema de energía solar con sal fundida de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los cabezales superiores y los cabezales inferiores de los paneles tubulares en un cuadrante de flujo están en una elevación más alta que los cabezales superiores y los cabezales inferiores de los paneles tubulares en un cuadrante de flujo adyacente.

27. Un panel tubular, caracterizado porque comprende una pluralidad de tubos, un cabezal superior y un cabezal inferior, los tubos que forman un cuerpo que es más amplio que el cabezal superior y el cabezal inferior.

28. El panel tubular de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la relación del ancho del cuerpo al ancho del cabezal inferior o el cabezal superior es por lo menos 1.05:1.

29. El panel tubular de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el cabezal superior y el cabezal inferior están desviados a un lado de un plano formado por la pluralidad de tubos.