WO2012089869A1 - Método de recubrimiento in situ de receptor solar de torre - Google Patents

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WO2012089869A1
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receiver
coating
coating method
carried out
solar
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PCT/ES2011/000381
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Erika Patricia CLAVIJO RIVERA
Noelia Martinez Sanz
Valerio FERNÁNDEZ QUERO
José BARRAGÁN JIMENEZ
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Abengoa Solar New Technologies, S.A.
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • This invention belongs to the technical sector that encompasses the procedures for applying liquids or other fluid materials to surfaces, with prior treatment thereof.
  • the method includes surface preparation, coating application, curing and in situ vitrification of the recipient.
  • a field of heliostats or moving mirrors that are oriented according to the position of the sun, reflect solar radiation to concentrate it on a receiver that sits on top of a tower.
  • the receiver is responsible for transferring the heat received to a working fluid, which
  • receiver 15 can be water, molten salts, etc. in order to generate steam that expands in a turbine coupled to a generator for the production of electricity.
  • These receivers have a special coating that enhances the absorption of solar radiation concentrated by heliostats.
  • the tower serves as a support for the receiver, which must be located at a certain height above the level of heliostats in order to improve
  • Patent DE2734604 A1 (Process for coating solar panels),
  • the cure rate of paints that are exposed to UV radiation or sunlight can be improved.
  • the proposed curing is done with unconcentrated solar radiation or with UV radiation.
  • WO 2009/146161 A1 a method for coating a solar collector is presented, in which the curing is done using concentrated solar radiation.
  • the paint with the most experience in solar tower receivers, is the Pyromark® 2500, however, this product has presented durability problems when exposed to the operating conditions of the receiver.
  • Other potential products for use in solar technologies are those recommended for boilers, exchangers, aeronautics, turbines, and other similar sectors, where the surfaces of equipment materials are constantly exposed to high temperatures.
  • Solar tower receivers receive solar radiation concentrated by a field of heliostats. These receivers, through which a heated working fluid circulates, require the application of an absorber coating on its surface. This coating, apart from increasing the surface absorptivity, also protects the receiver against environmental action and corrosion.
  • the absorptive coatings currently used in the receptors are silicone-based paints, which gives them good resistance at high temperature, with black pigments that give them the absorptive property.
  • the solution to the problem of low durability presented by the products used to cover the solar tower receivers is found in the methodology used for its application.
  • the procedure proposed in this invention allows to overcome the main problems presented: appearance of cracks in the coating that penetrate to the surface of the tubes, leaving it exposed and susceptible to the initiation of corrosion processes and, the detachment of paint in certain areas, which decreases the efficiency of the plant considerably by decreasing the heat absorption of the receiver.
  • Curing increase in the temperature of the coated surface for the removal of volatile compounds and consequently formation of the solid film of the coating.
  • Vitrified optionally, after the curing stage and prior to the controlled cooling of the receiver, a vitrification stage can be carried out which consists in increasing the temperature of the coated surface to temperatures above of curing and close to the operating temperature of the receiver.
  • Curing is carried out by supplying steam inside the receiver tube.
  • This steam can come from an auxiliary boiler, from another previous solar heating stage, and so on.
  • the curing stage also integrates the solar field into the process, as an auxiliary support system, which would be used in the event that the supply of steam inside the receiver tubes failed.
  • Carrying out the curing by circulating steam inside the receiver tubes offers a fundamental advantage over the systems that perform the curing from the outside, since in this way the curing of the paint takes place from the innermost layers (the ones that They are in contact with the receiver) to the outermost ones. In this way, evaporation and expulsion of the volatile components of the inner layers takes place before curing of the outer layers, said volatile components entering the atmosphere without problems.
  • the first layers that harden are the outer ones, which leads to the volatile components of the inner layers, when they begin to evaporate by the heat supply, can no longer be expelled into the atmosphere and they remain inside the coating in the form of occluded bubbles, increasing the porosity of said coating.
  • These occluded bubbles causing imperfections and inhomogeneities in the coating, give rise to defects such as perforations, craters or cracks which cause the subsequent oxidation or decrease of absorption in the receptor, as stated above.
  • the vitrification of the coating (optional stage, depending on the type of paint applied), it is done by increasing the temperature of the coated surface, already cured. In this stage, the coating is exposed to conditions similar to those of the receiver, increasing its temperature to temperatures greater than 400 ° C. This temperature increase is achieved by the circulation of steam inside the tubes plus the application on the concentrated solar radiation receiver from the heliostat field.
  • the stage of controlled cooling of the receiver until reaching room temperature is essential in the coating process to avoid the immediate formation of cracks, which occur in the case of subjecting the newly applied paint to sudden temperature changes.
  • a blur of the heliostats is carried out, so that they stop concentrating the heat on the surface of the receiver and then connect a series of recirculation pumps of the receiver that circulate a fluid at a temperature controlled by the inside of the receiver tubes, until reaching 100 ° C, stopping them then and letting it finish cooling in the air.
  • the procedure comprises the following stages:
  • both the surface preparation and the application of the paint should be done by dividing the surface of the receiver into several zones, which in the case of the preferred embodiment, is stipulated in four zones (19, 20, 21, 22) . With this division it is possible to apply the paint once the blasting of each zone is done, intercalating both procedures, to minimize the time between the blasting and the painting of the entire receiver,
  • the surface of the receiver (9) located on top of a tower (4) is treated to increase the anchoring of the paint to said surface.
  • the previous coating is removed, if any, and impurities that may affect the quality of the coating to be deposited (oxides and other corrosion products).
  • This surface preparation ensures that the surface is free of grease, dust, oils, dirt, previous coatings, rust, corrosion products and any foreign matter deposited.
  • the process used for surface preparation is blasting, using a pressure abrasive (sand) that removes any material embedded in the treated area. Subsequently, any residue of the material used in the blasting should be removed by applying pressurized air on the treated surface.
  • a pressure abrasive sand
  • zone 1 (19) Once the blasting of zone 1 (19) is finished, the number of paint layers recommended by the manufacturer is applied, using airless spray equipment and respecting the required drying time between layer and layer, also defined by the manufacturer.
  • the thickness of the film obtained is verified, which must be within the range specified by the coating manufacturer. To do this, using a dry layer thickness gauge, measurements are taken at different points in the area and an average value is obtained.
  • Curing of the receiver is done by increasing the surface temperature of the receiver tubes to the curing temperature (according to the paint specification) and maintaining said condition for the time recommended by the paint manufacturer.
  • the curing system consists of: i) Receiver temperature increase system per working fluid passage and ii) Support system, to guarantee a constant supply of thermal energy to the surface of the receiver.
  • Receiver temperature increase system by working fluid passage: the temperature of the outer surface of the receiver tubes increases to the curing temperature, passing saturated steam from the auxiliary boiler (2) or any other source inside these tubes until the correct temperature is reached. This temperature will be reached in 2 hours and will be maintained for the time stipulated by the manufacturer.
  • Curing support system to ensure that once the curing procedure has begun, the heat input is constant, without the receiver experiencing temperature drops, the heliostat field (12) will be maintained operational and in the position of stand-by, so that it can be used according to the temperature needs of the receiver surface. This is the case in which the required curing temperature is higher than that due to operating limits of the boiler, can be reached in the receiver (around 320 ° C), or in the event that the supply of steam is interrupted, then the heliostats must be focused in a controlled manner until said cure temperature is reached. After curing, a vitrification stage can be carried out,
  • the solar superheated steam tower receivers operate at maximum steam temperatures around 540 ° C. Given the way in which the concentration of solar radiation is performed on the surface of the receiver, it is not possible to maintain a constant temperature during operation. In this case, some coatings manufacturers recommend the vitrification operation to increase the protection of the paint against thermal shocks.
  • the vitrification operation of the paint applied to the tower solar receiver is done by passing saturated steam coming from the boiler (5) through the interior of the tubes and controlling the heliostats (12) of the solar field to the receiver in a controlled way of heat of 5MWt every 10 minutes, until the vitrification temperature is reached, thus achieving a temperature increase of 50 ° C / h.
  • Upon reaching the maximum radiation input point and thereby the vitrification temperature such a condition is maintained for the time recommended by the paint manufacturer.
  • the integration of the solar field in the process allows the temperature of the receiver surface to be increased, beyond the boiler limits, in addition, with this stage of vitrification the coating is subjected in a controlled manner to conditions similar to those of operation, thereby guaranteeing that the film formed will withstand the operating conditions of the receiver,
  • the blurring of the heliostats will also be done at a blurring rate such that the heat input is reduced by 5MWt every 10 minutes.
  • This procedure is applicable and adaptable to any commercial paint that requires high temperature for curing and vitrification, and is intended to be used as an absorber coating for a tower solar receiver. It can also be used at any scale, both for tower receivers at pilot scale and commercial scale.
  • One of the advantages of the proposed procedure is that it allows the entire coating process to be developed in situ, avoiding the laborious disassembly operation to apply the paint in other installations and to cure with a conventional procedure (the receiver panels are taken to ovens large in which the temperature increase is done in a controlled way).
  • the receiver panels are taken to ovens large in which the temperature increase is done in a controlled way.
  • the paint layers closest to the surface of the receiver are cured before the outermost paint layers, avoiding thus the formation of occluded solvent bubbles and imperfections in the innermost layers of paint.
  • vitrification by concentrating solar radiation from heliostats allows the coating to develop surface properties favorable to operating conditions, thereby increasing its durability.
  • the methodology used minimizes the risk of obtaining a partial cure, with unwanted properties in the formed film, since it guarantees a constant supply of heat in the receiver during the curing stage.

Abstract

Método de recubrimiento in situ de receptor solar de torre, para la protección de la superficie del receptor contra la corrosión y para el incremento de la absortividad de la misma que se ejecuta en varias etapas: preparación superficial, aplicación del recubrimiento, curado, opcionalmente vitrificado y enfriamiento controlado. La preparación superficial se hace por zonas dependiendo de las dimensiones del receptor, metodología que permite ejecutar la aplicación del recubrimiento intercalada para minimizar el riesgo de corrosión. La etapa de curado se realiza suministrando vapor al interior de los tubos del receptor y los requerimientos de temperatura superiores a los límites operativos de la caldera, se ajustan con el campo solar como sistema de apoyo. El vitrificado se hace con vapor saturado que pasa a través de los tubos del receptor y concentrando radiación solar sobre la superficie del receptor proveniente del campo solar.

Description

MÉTODO DE RECUBRIMIENTO IN SITU DE RECEPTOR SOLAR DE TORRE Sector técnico de la invención
Esta invención pertenece al sector técnico que engloba los procedimientos para 5 aplicar líquidos u otras materias fluidas a superficies, con tratamiento previo de las mismas.
Más concretamente, se refiere a un método de aplicación de recubrimientos absorbedores a receptores solares de torre. El método incluye la preparación superficial, aplicación de recubrimiento, curado y vitrificado in situ del receptor.
I o Antecedentes de la invención
En los sistemas de receptores solares de torre, un campo de heliostatos o espejos móviles que se orientan según la posición del sol, reflejan la radiación solar para concentrarla sobre un receptor que se sitúa en la parte superior de una torre. El receptor, es el encargado de transferir el calor recibido a un fluido de trabajo, que
15 puede ser agua, sales fundidas, etc. con el objeto de generar vapor que se expande en una turbina acoplada a un generador para la producción de electricidad. Estos receptores cuentan con un recubrimiento especial que potencia la absorción de la radiación solar concentrada por los heliostatos. La torre sirve de soporte al receptor, que debe situarse a cierta altura sobre el nivel de los heliostatos con el fin de mejorar
20 el efecto coseno, efecto provocado por el ángulo que forma el rayo incidente sobre la normal al helióstato y que reduce la superficie de reflexión efectiva del espejo.
Existe en el mercado una amplia oferta de recubrimientos potenciales para uso en receptores solares de torre, sin embargo muy pocos han sido desarrollados específicamente para tal aplicación y por tanto probados en dichos componentes
25 solares.
Por ello, la documentación que puede encontrarse acerca de experiencias en metodología de aplicación de pinturas, en combinación con el uso de tecnologías solares, es aún escasa; se presentan a continuación, las principales referencias.
La patente DE2734604 A1 (Proceso para el recubrimiento de paneles solares),
30 desvela la composición de un recubrimiento con aplicación en tecnología solar, que incrementa la absorción de calor por parte del componente solar. También la patente FR2399289 A1 , muestra una laca con pigmentos negros que pueden depositarse en captadores solares y cuyas películas pueden alcanzar espesores entre 5 y 30 mieras. La patente US005562953A, muestra que mediante la adición de una amina
35 insaturada a recubrimientos convencionales, puede mejorarse la tasa de curado de pinturas que están expuestas a radiación UV o a luz solar. El curado propuesto se hace con radiación solar sin concentrar o con radiación UV. En la patente WO 2009/146161 A1 , se presenta un método para recubrimiento de un colector solar, en la que el curado se hace con uso de radiación solar concentrada. La pintura con la que más experiencia se tiene en receptores solares de torre, es la Pyromark® 2500, sin embargo, dicho producto ha presentado problemas de durabilidad al exponerse a las condiciones de operación del receptor. Otros productos potenciales para uso en tecnologías solares, son aquellos recomendados para calderas, intercambiadores, industria aeronáutica, turbinas, y otros sectores similares, donde las superficies de los materiales de los equipos están expuestas constantemente a altas temperaturas.
La única forma de garantizar la durabilidad del recubrimiento, independientemente del tipo de producto, es mediante el uso de técnicas de preparación superficial, aplicación y curado, especialmente desarrolladas para uso en tecnologías solar. Por ello se ha desarrollado un procedimiento que permite obtener un recubrimiento con calidad superior y comportamiento mejorado a las condiciones de proceso. Este procedimiento permite garantizar la durabilidad de la película depositada y así la protección contra la corrosión y el aumento de la absortividad de la superficie.
Normalmente, las pinturas de alta temperatura requieren de curado también a alta temperatura, por ello, posterior a la aplicación de las capas, es necesario incrementar la temperatura de la superficie, este proceso se viene realizando en hornos adecuados para ello. En el caso de los receptores solares, sus dimensiones y la complejidad de su instalación, dificulta la renovación de la película absorbedora y del curado de la misma, por la necesidad de desmontar y desplazar el receptor de lo alto de la torre a hornos de tamaños que puedan ajustarse al tamaño del receptor.
De esta forma se propone en esta invención una metodología de aplicación de recubrimientos para receptores solares de torre, haciendo uso de tecnología solar para el curado que permita la realización de todo el procedimiento in situ, es decir, en la propia planta solar estando el receptor instalado en la parte alta de la torre, evitando la necesidad de desmontar el componente solar para su recubrimiento en taller y posterior traslado hasta la planta, evitando así el deterioro del recubrimiento en dichos procesos, hasta que se encuentra instalado.
Descripción de la invención
Los receptores solares de torre reciben la radiación solar concentrada por un campo de helióstatos. Estos receptores, a través de los cuales circula un fluido de trabajo calentado, requieren de la aplicación de un recubrimiento absorbedor sobre su superficie. Este recubrimiento, aparte de incrementar la absortividad de la superficie, también protege el receptor contra la acción del medio ambiente y la corrosión. Los recubrimientos absortivos usados actualmente en los receptores, son pinturas de base siliconada, que les confiere buena resistencia a alta temperatura, con pigmentos negros que les proporcionan la propiedad absortiva.
Debido a que la protección de una superficie con un recubrimiento, además de depender de las características mismas del producto, también depende de la preparación superficial y del éxito del proceso de deposición (espesor de la película depositada, continuidad de la misma, método de aplicación), es necesario especificar la metodología que se usará en todas las etapas del proceso de aplicación.
La solución al problema de baja durabilidad que presentan los productos usados para recubrir los receptores solares de torre se encuentra en la metodología empleada para su aplicación. El procedimiento propuesto en esta invención, permite superar los principales problemas presentados: aparición de grietas en el recubrimiento que penetran hasta la superficie de los tubos, dejándola expuesta y susceptible a la iniciación de procesos de corrosión y, el desprendimiento de pintura en ciertas zonas, lo que disminuye la eficiencia de la planta de manera considerable al disminuir la absorción de calor del receptor.
El procedimiento propuesto en esta invención para recubrir receptores solares de torre, está conformado por las siguientes etapas, todas ellas llevadas a cabo in situ sobre el receptor solar:
i) Preparación superficial: chorreado de la superficie a recubrir con un material abrasivo como la arena fina, para la obtención de un perfil de anclaje favorable para el recubrimiento
ii) Aplicación pintura: deposición de las capas necesarias mediante aspersión sin aire
iii) Curado: incremento de la temperatura de la superficie recubierta para la eliminación de los compuestos volátiles y por consiguiente formación de la película sólida del recubrimiento.
iv) Vitrificado (opcional): Opcionalmente, después de la etapa de curado y previa a la del enfriamiento controlado del receptor, puede llevarse a cabo una etapa de vitrificado que consiste en el incremento de la temperatura de la superficie recubierta hasta temperaturas superiores a las de curado y cercanas a la temperatura de operación del receptor.
v) Enfriamiento controlado del receptor hasta alcanzar la temperatura ambiente. Las etapas correspondientes a la preparación del material y la aplicación de la pintura, se realizan por zonas de manera alterna o intercalada, es decir, se hace el chorreado de una zona del receptor y a continuación se aplica la pintura a esa misma zona, dividiendo el receptor en distinto número de zonas según el tamaño que tenga. El objeto de esta alternancia, en lugar de hacer el tratamiento superficial a toda la superficie y posteriormente la aplicación de pintura a toda la superficie como ocurre en los procedimientos del estado de la técnica, es el evitar la oxidación del receptor entre una etapa y otra, debido a las grandes dimensiones del receptor.
El curado, se lleva a cabo suministrando vapor por el interior del tubo receptor. Este vapor puede provenir de una caldera auxiliar, de otra etapa de calentamiento solar anterior, etcétera. Para obtener un curado correcto de la pintura y evitar problemas de agrietamiento a posteriori, es indispensable garantizar un aporte constante y continuo de calor al receptor hasta alcanzar la temperatura recomendada por el fabricante de la pintura para esta operación. Para ello, la etapa de curado también integra el campo solar dentro del proceso, como sistema auxiliar de apoyo, que se utilizaría en el caso en que fallase el aporte de vapor por el interior de los tubos del receptor.
Realizar el curado haciendo circular vapor por el interior de los tubos del receptor ofrece una ventaja fundamental frente a los sistemas que realizan el curado desde el exterior, ya que de esta manera se produce el curado de la pintura desde las capas más internas (las que se encuentran en contacto con el receptor) hasta las más externas. De esta forma, la evaporación y expulsión de los componentes volátiles de las capas internas tiene lugar antes del curado de las capas externas, saliendo a la atmósfera dichos componentes volátiles sin problemas. Si el curado se realiza desde el exterior, las primeras capas que se endurecen son las externas, lo que conlleva a que los componentes volátiles de las capas internas, cuando comienzan a evaporar por el aporte calor, ya no pueden ser expulsados a la atmósfera y se quedan dentro del recubrimiento en forma de burbujas ocluidas, aumentando la porosidad de dicho recubrimiento. Esas burbujas ocluidas, causantes de imperfecciones e inhomogeneidades en el recubrimiento, dan lugar a defectos tales como perforaciones, cráteres o grietas las cuales originan la posterior oxidación o disminución de la absorción en el receptor, tal y como se dijo anteriormente.
En cuanto al vitrificado del recubrimiento (etapa opcional, dependiendo del tipo de pintura aplicada), se hace mediante el incremento de temperatura de la superficie recubierta, ya curada. En esta etapa se expone el recubrimiento a condiciones similares a las de operación del receptor, incrementando su temperatura hasta temperaturas mayores de 400°C. Este aumento de temperatura se consigue mediante la circulación del vapor por el interior de los tubos más la aplicación sobre el receptor de radiación solar concentrada proveniente del campo de helióstatos. La etapa de enfriamiento controlado del receptor hasta alcanzar la temperatura ambiente, es fundamental en el proceso de recubrimiento para evitar la formación inmediata de grietas, que se producen en el caso de someter a la pintura recién aplicada a cambios bruscos de temperatura. Para lograr ese enfriamiento progresivo se lleva a cabo, en primer lugar, un desenfoque de los helióstatos, de manera que dejen de concentrar el calor en la superficie del receptor y a continuación se conectan una serie de bombas de recirculación del receptor que hacen circular un fluido a temperatura controlada por el interior de los tubos del receptor, hasta alcanzar los 100°C, parándolas a continuación y dejando que se termine de enfriar al aire.
Con todo ello, se consiguen solventar los problemas encontrados en el estado de la técnica, mediante un procedimiento más eficiente y que se realiza in situ, es decir, con el receptor instalado en lo alto de la torre.
Breve descripción de los dibujos
Con el fin de facilitar la comprensión de la invención, se acompañan varias figuras donde con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
- En la figura 1 , un esquema general de planta solar de tecnología de torre central
- En la figura 2, un esquema general de un panel de receptor solar de torre
En dichas figuras, las diferentes referencias que en ellas aparecen tienen las siguientes significaciones:
(1) Corriente de alimentación de la caldera auxiliar
(2) Caldera Auxiliar
(3) Corriente auxiliar de vapor que alimenta el calderín
(4) Torre
(5) Calderín
(6) Vapor sobrecalentado proveniente del calderín, para alimentación de turbina
(7) Corriente de vapor saturado que alimenta el receptor
(8) Bomba auxiliar
(9) Receptor
(10) Radiación incidente en el receptor reflejada por heliostato
(11) Radiación incidente en el heliostato
(12) Heliostato
(13) Corriente de alimentación del calderín
(14) Corriente de alimentación de vapor saturado al receptor
(15) Corriente de salida de vapor sobrecalentado del receptor
(16) Colectores de entrada
(17) Colectores de salida (18) Panel de receptor solar de torre
(19) Zona 1 de pintado del receptor
(20) Zona 2 de pintado del receptor
(21) Zona 3 de pintado del receptor
(22) Zona 4 de pintado del receptor
Descripción de una realización preferida
Una realización preferente, más no limitante para este procedimiento de recubrimiento de receptor solar de torre propuesto se describe a continuación:
El procedimiento comprende las siguientes etapas:
a) División del receptor en zonas
Dada las dimensiones del receptor, tanto la preparación superficial como la aplicación de la pintura debe hacerse dividiendo la superficie del receptor en varias zonas, que para el caso de la realización preferente, se estipula en cuatro zonas (19, 20, 21 , 22). Con esta división es posible aplicar la pintura una vez se haga el chorreado de cada zona, intercalando ambos procedimientos, para minimizar el tiempo entre el chorreado y el pintado de todo el receptor,
b) Preparación superficial de la primera zona
La superficie del receptor (9) ubicado en lo alto de una torre (4) es tratada para incrementar el anclaje de la pintura a dicha superficie. Comenzando por la zona 1 , se elimina el recubrimiento anterior, en caso de haberlo, y las impurezas que puedan afectar la calidad del recubrimiento a depositar (óxidos y otros productos de la corrosión). Esta preparación superficial garantiza que la superficie quede libre de grasa, polvo, aceites, suciedad, recubrimientos anteriores, óxido, productos de corrosión y cualquier tipo de materia extraña depositada.
El proceso usado para la preparación superficial es el chorreado, mediante el uso de un abrasivo (arena) a presión que elimine cualquier material incrustado en la zona tratada. Posteriormente, se debe eliminar cualquier residuo del material usado en el chorreado aplicando aire a presión sobre la superficie tratada.
Dada la ubicación del receptor en lo alto de una torre, es necesario tanto para el chorreado como para la aplicación de la pintura, contar con un andamio, que permita a las personas que ejecutan el trabajo, aproximarse al receptor de tal forma que puedan ubicarse frente a la superficie que se desea tratar. El andamio también ayuda a que el trabajador mantenga una distancia constante al receptor favoreciéndose de esta forma la homogeneidad de los procesos en toda la superficie del receptor. El proceso de chorreado con uso de arena de sílice fina, permite obtener un perfil de anclaje óptimo para el recubrimiento. Dicho perfil se comprobará una vez finalizado el proceso de preparación superficial.
Cuando una superficie es chorreada, se vuelve susceptible a la iniciación de procesos de corrosión, por lo que el tiempo transcurrido entre el chorreado y la aplicación de la pintura no superará las 8h.
Una vez terminada la preparación superficial, se hace una inspección visual, para verificar que no hay incrustaciones de pintura antigua (si es el caso) o restos de productos de corrosión detectables a simple vista.
c) Aplicación del recubrimiento en la primera zona
Una vez finalizado el chorreado de la zona 1 (19) se aplica el numero de capas de pintura recomendadas por el fabricante, usando un equipo de aspersión sin aire y respetando el tiempo de secado requerido entre capa y capa, también definido por el fabricante.
Por último se verifica que las capas depositadas sean uniformes y que estén libres de burbujas y de grietas.
Para la aplicación de la pintura, se usa aspersión sin aire. Mediante este método, la pintura es impulsada a través de un orificio a muy alta presión. Presenta las ventajas que se puede evitar el uso de disolvente para disminuir la viscosidad del producto, o dado el caso, usarlo en bajas cantidades; por otro lado, da lugar a películas más gruesas que otros métodos, mayor cobertura y mejor aplicación en lugares de difícil acceso.
Una vez aplicada la pintura y pasado el tiempo de secado al aire recomendado por el fabricante, se verifica el espesor de la película obtenida, que se debe encontrar dentro del rango especificado por el fabricante del recubrimiento. Para ello, usando un medidor de espesor de capa seca, se toman medidas en diferentes puntos de la zona y se obtiene un valor medio.
d) Repetición de los procesos b) y c) para las otras zonas del receptor
Se procede de la misma manera con las zonas 2 (20), 3 (21) y 4 (22).
e) Curado del recubrimiento mediante la circulación de vapor por el interior del receptor
El curado del receptor se hace incrementando la temperatura de la superficie de los tubos del receptor hasta la temperatura de curado (según especificación de la pintura) y manteniendo dicha condición durante el tiempo recomendado por el fabricante de la pintura. En el caso del receptor solar de torre, el sistema de curado consta de: i) Sistema de incremento de temperatura del receptor por paso de fluido de trabajo y ii) Sistema de apoyo, para garantizar un suministro constante de energía térmica a la superficie del receptor.
i) Sistema de incremento de temperatura del receptor por paso de fluido de trabajo: la temperatura de la superficie exterior de los tubos del receptor se incrementa hasta la temperatura de curado, haciendo pasar vapor saturado proveniente de la caldera auxiliar (2) o cualquier otra fuente por el interior de dichos tubos hasta alcanzar la temperatura correcta. Dicha temperatura será alcanzada en 2h y se mantendrá durante el tiempo estipulado por el fabricante.
ii) Sistema de apoyo para el curado: para asegurar que una vez iniciado el procedimiento de curado, la aportación de calor sea constante, sin que el receptor experimente descensos de temperatura, se mantendrá el campo de helióstatos (12) operativo y en posición de stand-by, de manera que pueda usarse según las necesidades de temperatura en la superficie del receptor. Es el caso en el que la temperatura de curado requerida sea superior a la que por límites operativos de la caldera, puede alcanzarse en el receptor (alrededor de 320 °C), o en el caso de que se vea interrumpido el aporte de vapor, entonces los helióstatos deben enfocarse controladamente hasta alcanzar dicha temperatura de curado. Después del curado, puede llevarse a cabo una etapa de vitrificado,
f) Vitrificado del recubrimiento (etapa opcional)
Los receptores solares de torre de vapor sobrecalentado, operan a temperaturas máximas de vapor alrededor de 540 °C. Dada la forma como se realiza la concentración de la radiación solar sobre la superficie del receptor, no es posible mantener una temperatura constante durante la operación. En este caso, algunos fabricantes de recubrimientos recomiendan realizar la operación de vitrificado para incrementar la protección de la pintura contra los choques térmicos.
La operación de vitrificado de la pintura aplicada al receptor solar de torre, se hace pasando vapor saturado proveniente del calderín (5) a través del interior de los tubos y enfocando controladamente los helióstatos (12) del campo solar al receptor a una razón de aportación de calor de 5MWt cada 10 minutos, hasta alcanzar la temperatura de vitrificación, logrando así un incremento de temperatura de 50 °C/h. Al alcanzar el punto máximo de aportación de radiación y con ello la temperatura de vitrificado, se mantiene tal condición por el tiempo recomendado por el fabricante de pintura. La integración del campo solar en el procedimiento, permite incrementar la temperatura de la superficie del receptor, más allá de los límites de la caldera, además, con esta etapa de vitrificado se somete el recubrimiento de manera controlada a condiciones similares a las de operación, con lo que se garantiza que la película formada soportará las condiciones de operación del receptor,
g) Enfriamiento controlado del receptor
Una vez finalizado el vitrificado, el desenfoque de los helióstatos se hará también a una razón de desenfoque tal que se reduzca la aportación de calor en 5MWt cada 10 minutos. Una vez se ha desenfocado el campo en su totalidad, y para evitar un descenso brusco de la temperatura, se arrancan las bombas de recirculación (8) del receptor, hasta alcanzar una temperatura en la superficie del mismo por debajo de los 100 °C. Una vez las bombas se han apagado, se permite al receptor, enfriarse hasta temperatura ambiente.
Este procedimiento es aplicable y adaptable a cualquier pintura comercial que requiera de alta temperatura para su curado y vitrificado, y que pretenda usarse como recubrimiento absorbedor para un receptor solar de torre. También puede usarse a cualquier escala, tanto para receptores de torre a escala piloto, como de escala comercial.
Una de las ventajas del procedimiento propuesto, es que permite desarrollar todo el proceso de recubrimiento in situ, evitando la laboriosa operación de desmontaje para aplicar la pintura en otras instalaciones y hacer el curado con un procedimiento convencional (los paneles del receptor se llevan a hornos de gran tamaño en los que el incremento de temperatura se hace de forma controlada). Además, al realizar el curado desde el interior del receptor, mediante calor aportado por el vapor que circula interiormente al receptor, se consigue que las capas de pintura más cercanas a la superficie del receptor se curen antes que las capas de pintura más externas, evitando así la formación de burbujas ocluidas de disolvente e imperfecciones en las capas de pintura más internas.
Por otro lado, el hacer el vitrificado mediante la concentración de radiación solar proveniente de los helióstatos, permite que el recubrimiento desarrolle propiedades superficiales favorables a las condiciones de operación, incrementándose de esta manera la durabilidad del mismo.
Por último, la metodología empleada permite minimizar el riesgo de obtener un curado parcial, con propiedades no deseadas en la película formada, puesto que garantiza un suministro constante del calor en el receptor durante la etapa de curado.

Claims

Reivindicaciones
1. Método de recubrimiento in situ de receptor solar de torre, que comprende las siguientes etapas:
a) Preparación superficial del receptor
b) Aplicación del recubrimiento
c) Curado del recubrimiento mediante la circulación de vapor por el interior del receptor
d) Enfriamiento controlado del receptor
2. Método de recubrimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque previamente a la preparación superficial se realiza una delimitación de la superficie del receptor en varias zonas.
3. Método de recubrimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque las etapas a) y b) se realizan por zonas en las que se ha delimitado la superficie del receptor, intercalándose dichas etapas para minimizar el tiempo entre ambas.
4. Método de recubrimiento según la reivindicación 3, en el que la aplicación de la pintura sobre cada zona del receptor previamente tratada superficialmente se realiza antes de ocho horas desde la realización del tratamiento superficial.
5. Método de recubrimiento según la reivindicación 1 , en el que la preparación superficial se hace mediante chorreado de la superficie con un material abrasivo a presión.
6. Método de recubrimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aplicación del recubrimiento se lleva a cabo mediante aspersión sin aire.
7. Método de recubrimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque después de la etapa de curado y previamente a la etapa de enfriamiento controlado del receptor, se lleva a cabo una etapa de vitrificado de la película de recubrimiento mediante suministro de vapor por el interior del receptor y mediante la concentración de radiación solar proveniente del campo de helióstatos en la superficie de dicho receptor.
8. Método de recubrimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque en la concentración de la radiación sobre el receptor en la etapa de vitrificado se realiza enfocando controladamente los helióstatos del campo solar al receptor a una razón de aportación de calor de 5MWt cada 10 minutos, hasta alcanzar la temperatura de vitrificación recomendada por el fabricante del recubrimiento para esta operación.
9. Método de recubrimiento según reivindicación 1 en el que el proceso de curado, además de realizarse mediante suministro de vapor por el interior del receptor, utiliza el campo solar como sistema de apoyo para mantener un aporte constante de calor al receptor hasta alcanzar la temperatura recomendada por el fabricante del recubrimiento para esta operación.
10. Método de recubrimiento según reivindicación 1 , en el que el enfriamiento controlado del receptor se hace mediante el desenfoque controlado de helióstatos del campo solar y en el que, una vez retirada toda aportación de calor, se inicia una circulación de fluido frío a través del receptor
11. Método de recubrimiento según reivindicación 10 en el que el desenfoque de los helióstatos es tal que se reduce la aportación de calor en 5MWt cada 10 minutos y la recirculación del fluido frío a través del receptor se realiza mediante bombas de recirculación hasta que la temperatura de superficie esté por debajo de los 100 °C, momento en el cual se desconectan las bombas y se permite que el receptor se enfríe hasta temperatura ambiente.
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CN201180066008.2A CN103502746A (zh) 2010-12-30 2011-12-29 现场涂覆塔式太阳能接收器的方法
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2574553B1 (es) * 2014-12-18 2017-04-05 Arraela, S.L. Procedimiento para la realización de un recubrimiento para bases sometidas a la incidencia de energía en el espectro de 10-7 < lambda < 10-4 m. y recubrimiento obtenido por dicho procedimiento
US10126021B2 (en) * 2016-07-15 2018-11-13 General Electric Technology Gmbh Metal-ceramic coating for heat exchanger tubes of a central solar receiver and methods of preparing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2734604A1 (de) 1977-08-01 1979-02-15 Degussa Verfahren zum beschichten von sonnenkollektoren
US4211210A (en) * 1977-02-02 1980-07-08 Exxon Research & Engineering Co. High temperature solar absorber coating and method of applying same
US5104691A (en) * 1990-05-30 1992-04-14 Shell Oil Company Epoxy resin system for insitu rehabilitation of pipes
US5562953A (en) 1992-07-28 1996-10-08 Rohm And Haas Company Method for light-assisted curing of coatings
WO2009146161A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Alstom Technology Ltd Method for coating a solar collector
US20100258112A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Victory Energy Operations LLC Generation of steam from solar energy

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4452232A (en) * 1982-12-17 1984-06-05 David Constant V Solar heat boiler
US6701711B1 (en) * 2002-11-11 2004-03-09 The Boeing Company Molten salt receiver cooling system
US7055519B2 (en) * 2003-12-10 2006-06-06 United Technologies Corporation Solar collector and method
CN2758657Y (zh) * 2004-11-30 2006-02-15 张耀明 腔式太阳能接收器
US20070111007A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-17 Uwe Wilkenhoener Process for the preparation of coatings with specific surface properties
WO2008029476A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solar battery panel and method for manufacturing solar battery panel
ATE513874T1 (de) * 2008-10-14 2011-07-15 Dsm Ip Assets Bv Fleckenresistente partikel
JP5216135B2 (ja) * 2009-03-06 2013-06-19 三菱重工業株式会社 太陽熱受熱器および太陽熱発電設備
CN101854131B (zh) * 2009-04-01 2012-10-03 中国科学院金属研究所 一种耐高温的选择性太阳能吸收膜及其制备方法
US8783246B2 (en) * 2009-12-14 2014-07-22 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Solar receiver and solar power system having coated conduit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4211210A (en) * 1977-02-02 1980-07-08 Exxon Research & Engineering Co. High temperature solar absorber coating and method of applying same
DE2734604A1 (de) 1977-08-01 1979-02-15 Degussa Verfahren zum beschichten von sonnenkollektoren
FR2399289A1 (fr) 1977-08-01 1979-03-02 Degussa Procede pour le revetement de capteurs solaires
US5104691A (en) * 1990-05-30 1992-04-14 Shell Oil Company Epoxy resin system for insitu rehabilitation of pipes
US5562953A (en) 1992-07-28 1996-10-08 Rohm And Haas Company Method for light-assisted curing of coatings
WO2009146161A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Alstom Technology Ltd Method for coating a solar collector
US20090297721A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Alstom Technology Ltd. Method for coating a solar collector
US20100258112A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Victory Energy Operations LLC Generation of steam from solar energy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2667114A4 *

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