WO2013110401A1 - Verfahren zum warmhalten eines wärmeträgermediums beim stillstand einer solarthermischen kraftwerksanlage - Google Patents

Verfahren zum warmhalten eines wärmeträgermediums beim stillstand einer solarthermischen kraftwerksanlage Download PDF

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WO2013110401A1
WO2013110401A1 PCT/EP2012/075171 EP2012075171W WO2013110401A1 WO 2013110401 A1 WO2013110401 A1 WO 2013110401A1 EP 2012075171 W EP2012075171 W EP 2012075171W WO 2013110401 A1 WO2013110401 A1 WO 2013110401A1
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WO
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transfer medium
heat transfer
steam
steam generator
heat
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PCT/EP2012/075171
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Inventor
Heiner Edelmann
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/006—Methods of steam generation characterised by form of heating method using solar heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating

Definitions

  • a high-temperature thermal oil is used as the heat transfer medium, it must be ensured that a minimum temperature of approx. 50 ° C is not undershot. Below this minimum temperature, the viscosity of the thermal oil can change dramatically, making it viscous and making it difficult or hindering the pumping of the thermal oil through the circuit of the solar thermal power plant.
  • Salt melts are also suitable as heat transfer medium. With molten salts, a minimum temperature of approx. 240 ° C must not be fallen short of, otherwise they will crystallize out and permanently block the circuit.
  • the object of the invention is to provide a method for keeping warm a heat transfer medium of a solar thermal power plant, on the one hand ensures that the heat transfer medium in any operating condition of a solar thermal power plant is not thickened or crystallized and stable, and on the other hand, the cost of planning and construction reduce the solar thermal power plant compared to the previous solution.
  • the object of the invention is also to provide a device for keeping warm the heat transfer medium, which compared to the previous solution causes lower costs in planning and construction of solar thermal power plant.
  • the object directed to a method is achieved by a method for keeping warm a heat transfer medium in a circuit of a solar thermal power plant with a steam generator.
  • a heat exchanger is arranged.
  • the heat exchanger is connected in the circuit and is flowed through by the heat transfer medium.
  • the steam generator is connected in a water-steam cycle.
  • the heat transfer medium In a first operating state, the heat transfer medium is in a hot state and heat is transferred from the heat transfer medium to the water-steam cycle.
  • the heat transfer medium In a second operating state, the heat transfer medium is in a cooled state and for keeping warm the heat transfer medium of the heat exchanger is acted upon by an auxiliary steam or hot feed water that heat from the auxiliary steam or hot feed water is transferred to the heat transfer medium.
  • the first operating state corresponds to a normal operating state in which the solar thermal power plant is in operation.
  • the solar thermal power plant can be designed as a parabolic trough power plant, as a solar tower power plant or as a hybrid power plant (combination of a solar and a fossil-fired power plant, such as a steam power plant or a gas and steam power plant).
  • a solar thermal power plant solar radiation is concentrated and focused on the heat transfer medium.
  • the thus heated heat transfer medium is fed with feed water or steam from the water-steam cycle in heat exchange, wherein the feed water evaporates, or the steam is overheated.
  • the invention is based on the consideration that the heat exchanger, which is flowed through by the heat transfer medium and the state in the first operating state, ie the normal operating state, by transferring heat from the heat transfer medium to the water-steam cycle generates steam or steam is superheated, in the second operating state, ie in the
  • the steam generator is used for keeping warm the heat transfer medium, can be dispensed with otherwise required further processes for keeping warm the heat transfer medium.
  • additional components such as heaters or circulation pumps, as well as pipeline routes, the solar thermal power plant can be made less complex, which significantly reduces the cost of planning and construction of a solar thermal power plant.
  • the steam generator is a reheater, wherein the arranged in the reheater heat exchanger a number of superheater heating covers surfaces.
  • the superheater heating surfaces overheat steam supplied to the reheater from the water-steam cycle.
  • the superheater heating surfaces are the outer surfaces of pipes.
  • the reheater is particularly suitable for the implementation of the invention if the solar thermal power plant does not include another fossil-fired power plant part.
  • Additional auxiliary steam generators are provided to provide auxiliary steam.
  • the heat exchanger is charged with an auxiliary steam from the auxiliary steam generator.
  • the superheater heating surfaces are the outer surfaces of tubes and if the heat transfer medium is passed through the interior of the tubes.
  • the outer shell of the steam generator forms an outer peripheral wall, so that a jacket space is formed between the outer peripheral wall and the tubes.
  • hot heat transfer medium is introduced into the tubes of the heat exchanger in the upper region of the reheater.
  • steam is introduced and passed in countercurrent to the heat transfer medium through the shell space in the upper region of the reheater.
  • the heat transfer medium cooled down by the heat exchange is discharged in the lower area of the reheater and recirculated.
  • a cooled down heat transfer medium is now passed through the pipes. No overheated steam from the water-steam cycle is introduced.
  • the auxiliary steam is now fed into the jacket area in the upper region of the reheater. Through the superheater heating while heat is transferred from the auxiliary steam to the heat transfer medium, wherein the Auxiliary steam condenses, and is discharged in the form of condensate from the lower part of the reheater.
  • the heat exchanger disposed in the steam generator is an evaporator comprising a number of evaporator heating surfaces.
  • the evaporator heating surfaces evaporate a feed water that can be supplied to the evaporator from the water-steam circuit (25).
  • the evaporator preferably comprises an economizer, the actual evaporator and a superheater which are each designed as tubes.
  • the steam generator is particularly suitable for the inventive design, when the solar thermal power plant is a hybrid power plant, is provided in the hot feed water through the fossil-fueled power plant part.
  • the evaporator heating surfaces are the outer surfaces of the tubes.
  • the pipes themselves form an inner perimeter wall and the steam generator an outer perimeter wall. Between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall thus a cladding region is formed.
  • hot heat transfer medium is now introduced into the jacket area in the upper region of the steam generator.
  • feed water is introduced and passed in countercurrent to the heat transfer medium, through the pipes in the upper part of the reheater. Heat is transferred from the heat transfer medium to the feed water through the evaporator heating surfaces, which is thereby vaporized and discharged again at the upper end of the steam generator.
  • the cooled down by the heat exchange heat transfer medium is discharged in the lower part of the steam generator and returned to the circulation.
  • a cooled down heat transfer medium is now passed through the pipes. It is not initiated to be evaporated feed water from the water-steam cycle.
  • the hot feed water is now introduced into the jacket area in the upper area of the steam generator. passes. Heat is transferred from the hot feed water to the heat transfer medium through the evaporator heating surfaces. The feed water is cooled down, and discharged in the lower part of the steam generator. A guide of the hot feed water in countercurrent to the heat transfer medium is also possible.
  • a salt melt in the circulation is conveyed as the heat transfer medium, since it can be kept warm by the process according to the invention without additional heaters.
  • the preferred molten salt consists essentially of the components NaNO 3 and KNO 3 and optionally other constituents, and shows maximum operating temperatures of 500 to 550 ° C. The minimum temperature, which must not be fallen below, is about 230 ° C. By keeping warm, solidification or crystallization of the molten salt is avoided.
  • a high-temperature-stable thermal oil is promoted as the heat transfer medium in the circuit. Keeping the thermal oil warm by means of auxiliary steam in the reheater or by means of hot feed water in the evaporator thus prevents the thermal oil from becoming too viscous.
  • the maximum operating temperature of preferred thermal oils is approx. 380 to 420 ° C. The minimum temperature is around 50 ° C.
  • the device-directed object of the invention is achieved by a steam generator for a solar-thermal power plant, comprising a heat exchanger, wherein the
  • Steam generator is connected on the primary side in a circuit for a heat transfer medium, and is connected on the secondary side in a water-steam cycle. According to the invention, the steam generator is connected to a steam supply line via which the steam generator an auxiliary steam or a hot
  • Feed water is fed so that the hot water of the heat transfer medium of the steam generator can be acted upon primary side with the auxiliary steam or a hot feed water, and Heat on the secondary side is transferable to the heat transfer medium.
  • the primary side of the evaporator heating surfaces corresponds to the heat receiving side and the secondary side of the evaporator heating surface corresponds to the heat emitting side.
  • the steam generator is a reheater and the heat exchanger arranged in the reheater comprises a number of superheater heating surfaces which are designed to overheat steam from the water-steam circuit.
  • the superheater heating surfaces overheat steam supplied to the reheater from the water-steam circuit.
  • the superheater heating surfaces are the outer surfaces of pipes.
  • the reheater is particularly suitable for the inventive embodiment of the invention, when the solar thermal power plant is a solar thermal power plant without fossil fuel fired power plant part, in which additional auxiliary steam generator are available for the provision of auxiliary steam.
  • the heat exchanger is acted upon by auxiliary steam from the auxiliary steam generator.
  • the superheated heating surfaces are the outer surfaces of tubes for the passage of the heat transfer medium.
  • the tubes are designed for a flow of heat transfer medium and a flow of steam.
  • the heat exchanger arranged in the steam generator is an evaporator which comprises a number of evaporator heating surfaces which are designed for the evaporation of feed water from the water-steam cycle.
  • the evaporator heating surfaces evaporate a feed water that can be supplied to the evaporator from the water-steam cycle.
  • the evaporator preferably comprises an economizer, the actual evaporator and a superheater, which are each designed as tubes.
  • the Steam generator is particularly suitable for the inventive embodiment of the invention, when the solar thermal power plant is a hybrid power plant, in which hot feed water is provided by the fossil-fueled power plant part ready.
  • the evaporator heating surfaces are the outer surfaces of tubes.
  • the tubes themselves form an inner perimeter wall, and the steam generator an outer perimeter wall. Between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall thus a jacket region is formed, which is suitable for the passage of the heat transfer medium.
  • the pipes are designed here for the passage of a feedwater, and to the flow around the heat transfer medium.
  • a salt melt in the circulation is conveyed as the heat transfer medium, since it can be kept warm by the process according to the invention without additional heaters. By keeping warm, solidification or crystallization of the molten salt is avoided.
  • a high-temperature thermal oil is promoted as the heat transfer medium in the circulation. Keeping the thermal oil warm by means of feed water thus prevents the thermal oil from becoming too viscous.
  • FIG. 1 shows a first operating state of a solar thermal
  • Heater for keeping the heat of a heat transfer medium 4 shows a solar thermal power plant with heating steam supply to the reheater,
  • FIG. 1 shows a first operating state 4 of a solar thermal power plant 11 in a simplified representation.
  • the first operating state 4 represents a normal operating state of the solar thermal power plant 11, and essentially shows a heat exchanger 3 in the form of a pipe.
  • the heat exchanger 3 is connected in a circuit 2 of a heat transfer medium 1, that the heat transfer medium 1 flows through the tube.
  • the heat exchanger 3 here stands by way of example for a number of heat exchangers, or a number of tubes, as used in an evaporator or an intermediate heater of a solar thermal power plant.
  • the heat transfer medium 1 is in a hot state 5 before.
  • the circuit 2 is shown as an open circuit. In solar thermal power plants, however, the circuits for the heat transfer media are usually closed.
  • the heat exchanger 3 is surrounded by feed water, which is evaporated by the heat from the heat transfer medium 1, or by steam, which is overheated by the heat from the heat transfer medium 1.
  • 2 shows a second operating state 7 of a solar thermal power plant 11 in a simplified representation.
  • the second operating state 7 represents a special operating state of the solar thermal power plant 11. Shown here is again the heat exchanger 3 in the form of the pipe. However, the heat transfer medium 1 is present here in the cooled state 8. The heat exchanger 3 is not in this operating state of a feed water to be evaporated or a it flows around to superheated steam. In order to keep the heat transfer medium 1 warm, here an auxiliary steam or hot feed water 9 is supplied, which flows around the heat exchanger 3. It is thereby achieved that the heat transfer medium leaving the heat transfer medium 1 is heated to a temperature which is sufficiently above the required minimum temperature of the heat transfer medium 1.
  • the solar thermal power plant 11 consists essentially of the solar field 15, a steam generator 10 in the form of an evaporator 16, a reheater 17, a feedwater tank 18, a steam turbine unit 19 and a condenser 22.
  • the steam turbine unit 19 comprises a high-pressure turbine 20 and a central and Low-pressure turbine 21, which drive a generator 24 via a common shaft 23.
  • the evaporator 16 has an inlet 27 for the introduction of feed water, and an outlet 28 for the discharge of feed water. Furthermore, the evaporator 16 has an inlet 29 for introducing a heat transfer medium and an outlet 30 for discharging a heat transfer medium.
  • the reheater as well as the evaporator 16 has an inlet 31 and an outlet 32 for feed water and an inlet 33 and an outlet 34 for a heat transfer medium.
  • the evaporator 16, the reheater 17, the feedwater tank 18, the steam turbine unit 19, and the capacitor 22 are connected in a feedwater circuit 25.
  • the feedwater circuit 25 is designed for the flow of feed water and steam, and in the drawings of Figures 3, 4 and 5 each drawn by dashed lines.
  • the solar field 15 is designed for the flow through a heat transfer medium, which is heated by solar radiation.
  • the solar panel 15 is not shown here.
  • the solar field 15 comprises a number of heliostats, a receiver arranged on a tower, a storage for hot heat transfer medium, a storage for cold heat transfer medium as well as pumps and valves.
  • the solar field comprises a number of parabolic troughs instead of the heliostats and the receiver.
  • a line 26 is connected to the solar field 15.
  • the line 26 branches off into a partial line 35 and a partial line 36.
  • the partial line 36 connects the solar field 15 with the inlet 29 of the evaporator 16 and the partial line 35 connects the solar field with the inlet 33 of the reheater 17.
  • a line 37 which is connected to the outlet 30 and the outlet 34, the heat transfer medium 1 is again from the evaporator 16 and the reheater 17 can be diverted.
  • the line 37 is also a return line with which the heat transfer medium 1 can be conducted back into the solar field.
  • the line 37 is connected to the solar field 15.
  • a feed pump is connected in the line 37 thereto.
  • a valve 39 and after the feed pump, a valve 40 is connected in the line 37 in front of the feed pump. All lines that serve to promote heat transfer medium, drawn in the drawings of Figure 3, 4 and 5 drawn through.
  • FIG. 4 shows a solar thermal power plant 11 with auxiliary steam supply to the reheater. However, the entire line 41 with the valves 44 and 43 connected therein, as well as the circulation pump 42 and the heater 45 is omitted.
  • auxiliary steam in the form of a heating steam can be fed to the reheater 17 here.
  • a steam supply line 14 is connected to the reheater 17, which is connected to an auxiliary steam generator, not shown here.
  • a condensate line 46 is connected to the reheater 17. Not shown here is the possibility to lead the resulting condensate back into the auxiliary steam generation process, or in the condenser 22.
  • FIG 5 shows an alternative embodiment of a solar thermal power plant with hot feedwater supply to the steam generator.
  • FIG 5 here corresponds essentially to the embodiments of FIG 4. However, here serves for keeping warm the heat transfer medium 1 in the circuit 2 in a special case not the reheater 17, but the evaporator 16.
  • the solar thermal power plant 11 is in FIG 5, in particular for use in a hybrid power plant with a connected fossil-fueled power plant part.
  • the evaporator 16 is fed from the water-steam cycle of the fossil-fired power plant part of a hot feed water 9.
  • the hot feed water 9 is the evaporator 16 in can be fed to the lower area.
  • a feedwater line 56 is connected to the evaporator in the upper area. Feed water can be returned to the water-steam cycle of the fossil-fueled power plant section via the feed water line.
  • Power plant part here has the same flow direction as the feed water in the water-steam circuit 25 of the solar thermal power plant part. It is also conceivable here that the feed water 9 is directed opposite to the water-steam cycle 25.
  • FIG. 6 shows the reheater 17, shown only schematically in FIG. 5, with auxiliary steam supply.
  • the reheater 17 comprises a surrounding wall 47, a heat exchanger 3 arranged in the surrounding wall 47, and water separator surfaces 48.
  • the heat exchanger comprises a number of tubes.
  • an inlet collector 49 and an outlet header 50 are arranged, see between which the tubes of the heat exchanger 3 are clamped.
  • the inlet collector 49 is connected to the feed 29, via which the reheater 17 in normal operation, a hot heat transfer medium can be fed.
  • the outlet header 50 is connected to the outlet 30, via which the heat transfer medium can again be diverted.
  • the reheater 17 is connected in the lower region of the enclosure wall 47 to a feedwater circuit 25, via which the reheater 17 in the normal operating state to be overheated steam can be fed. For the discharge of superheated steam, the reheater 17 is again connected to the feedwater circuit 25 in the upper region of the surrounding wall.
  • a 400 to 500 ° C hot thermal oil is fed to the reheater 17 asniesange- dium 1 from the solar panel 15 and returned after heat dissipation to the feedwater circuit 25 back into the solar field 15.
  • the heat transfer medium 1 in the reheater 17 within the tubes of the heat exchanger 3 is ge leads (inlet in the upper region, outlet in the lower region), while the steam to be superimposed steam in the jacket space between the tubes of the heat exchanger 3 and the surrounding wall 47 is guided (flow guidance from bottom to top).
  • Wasserabscheider inhabit 48 are integrated, which deposit the water content of the incoming steam in the form of condensate. The separated condensate can be recycled to the feedwater circuit.
  • the water separator surfaces 48 can also be dispensed with if the reheater 17 is operated at high steam temperatures.
  • the reheater 17 can also take over the heat retention of the heat transfer medium ("freeze protection").
  • the auxiliary steam produced in an auxiliary steam generator is supplied via an auxiliary steam supply line 14 to the reheater 17.
  • the auxiliary steam 9 condenses on the tubes of the heat exchanger 3.
  • the condensate collects and is discharged via the condensate line 43.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmhalten eines Wärmeträgermediums (1) in einem Kreislauf (2) eines solarthermischen Kraftwerks, mit einem Dampferzeuger (10). In dem Dampferzeuger (10) ist ein Wärmetauscher (3) angeordnet. Zudem ist der Wärmetauscher (10) in den Kreislauf (2) geschaltet, und von Wärmeträgermedium (1) durchströmt. Des Weiteren ist der Dampferzeuger (10) in einen Wasser-Dampf-Kreislauf (25) geschaltet. In einem ersten Betriebszustand (4) liegt das Wärmeträgermedium (1) in einem heißen Zustand (5) vor, und Wärme wird von dem Wärmeträgermedium (1) an den Wasser-Dampf-Kreislauf (25) übertragen. In einem zweiten Betriebszustand (7) liegt das Wärmeträgermedium (1) in einem abgekühlten Zustand (8) vor, und zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums (1) wird der Wärmetauscher (3) so mit einem Hilfsdampf oder heißem Speisewasser (9) beaufschlagt, dass Wärme von dem Hilfsdampf oder heißem Speisewasser (9) auf das Wärmeträgermedium (1) übertragen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Warmhalten eines Wärmeträgermediums beim Stillstand einer solarthermischen Kraftwerksanlage
Bei solarthermischen Kraftwerksanlagen, die mit einem Wärmeträgermedium (Heat Transfer Fluid) , wie Thermoöl oder Salz- schmelzen betrieben werden, muss auch in Sonderbetriebszu- ständen gewährleistet sein, dass eine bestimmte Mindesttempe- ratur des Wärmeträgermediums nicht unterschritten wird
("Freeze Protection"). Unter derartigen Sonderbetriebszustän- den ist insbesondere der Stillstand der solarthermischen Kraftwerksanlage zu verstehen, wie zum Beispiel nachts, wenn auf längere Zeit keine Sonneneinstrahlung vorliegt, oder die solarthermische Kraftwerksanlage herunter gefahren ist.
Kommt ein hochtemperaturbeständiges Thermoöl als Wärmeträgermedium zum Einsatz, muss sichergestellt sein, dass eine Mindesttemperatur von ca. 50 °C nicht unterschritten wird. Un- terhalb dieser Mindesttemperatur kann sich die Viskosität des Thermoöls stark verändern, wodurch es dickflüssig wird, und das Umpumpen des Thermoöls durch den Kreislauf der solarthermischen Kraftwerksanlage erschwert oder behindert. Auch Salzschmelzen eignen sich als Wärmeträgermedium. Bei Salzschmel- zen darf eine Mindesttemperatur von ca. 240 °C nicht unterschritten werden, da diese sonst auskristallisieren und den Kreislauf dauerhaft blockieren.
Um die Folgen einer nachteiligen Veränderung der Viskosität bei Thermoölen, bzw. das Auskristallisieren einer Salzschmelze zu vermeiden, werden in gegenwärtigen solarthermischen Kraftwerksanlagen zusätzliche Heizer und Umwälzpumpen eingesetzt, die das Wärmeträgermedium auch in Sonderbetriebszu- ständen auf einer Temperatur oberhalb der kritischen Mindest- temperatur halten. Die Heizer und Pumpen sind in den Kreislauf des Wärmeträgers parallel zu den Hauptförderpumpen oder im Bereich der solaren Receiver geschaltet. Diese Heizer sind in der Regel gas- oder ölbefeuert. Nachteilig an der bisherigen Lösung ist insbesondere, dass der Planungs- und Kostenaufwand zur Errichtung einer solarthermischen Kraftwerksanlage durch zusätzliche Rohrleitungs- wege, Komponenten sowie Steuer- und Leittechnik für die Sicherstellung einer Mindesttemperatur des Wärmeträgermediums steigt .
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Warmhalten ei- nes Wärmeträgermediums einer solarthermischen Kraftwerksanlage anzugeben, durch das einerseits sichergestellt ist, dass das Wärmeträgermedium in jedem Betriebszustand einer solarthermischen Kraftwerksanlage nicht verdickt oder auskristallisiert und stabil bleibt, und andererseits sich die Kosten zur Planung und Errichtung der solarthermischen Kraftwerksanlage gegenüber der bisherigen Lösung reduzieren lassen. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin eine Vorrichtung zum Warmhalten des Wärmeträgermediums anzugeben, die gegenüber der bisherigen Lösung geringere Kosten bei Planung und Errichtung der solarthermischen Kraftwerksanlage verursacht.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Warmhalten eines Wärmeträgermediums in einem Kreislauf eines solarthermischen Kraftwerks mit einem Dampferzeuger. In dem Dampferzeuger ist ein Wärmetauscher angeordnet. Zudem ist der Wärmetauscher in den Kreislauf geschaltet und wird von dem Wärmeträgermedium durchströmt. Des Weiteren ist der Dampferzeuger in einen Wasser-Dampf- Kreislauf geschaltet. In einem ersten Betriebszustand liegt das Wärmeträgermedium in einem heißen Zustand vor und Wärme wird von dem Wärmeträgermedium an den Wasser-Dampf-Kreislauf übertragen. In einem zweiten Betriebszustand liegt das Wärmeträgermedium in einem abgekühlten Zustand vor und zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums wird der Wärmetauscher so mit einem Hilfsdampf oder heißem Speisewasser beaufschlagt, dass Wärme von dem Hilfsdampf oder heißem Speisewasser auf das Wärmeträgermedium übertragen wird. Der erste Betriebszustand entspricht einem Normalbetriebszu- stand, bei dem die solarthermische Kraftwerksanlage in Betrieb ist. Die solarthermische Kraftwerksanlage kann als Pa- rabolrinnenkraftwerk, als Solarturmkraftwerk oder auch als Hybridkraftwerk (Kombination aus einem Solar- und einem fossil befeuerten Kraftwerk, wie einem Dampfkraftwerk oder einem Gas- und Dampfkraftwerk) ausgelegt sein. Im Solarteil einer solarthermischen Kraftwerksanlage wird die Sonneneinstrahlung gebündelt und auf das Wärmeträgermedium fokussiert. Das sich dadurch erhitzende Wärmeträgermedium wird mit Speisewasser oder Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf im Wärmetausch geführt, wobei das Speisewasser verdampft, bzw. der Dampf überhitzt wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der Wärmetauscher, der von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird und über die im ersten Betriebszustand, also dem Normalbetriebs- zustand, durch Übertragung von Wärme aus dem Wärmeträgermedium auf den Wasser-Dampf-Kreislauf Dampf erzeugt bzw. Dampf zwischenüberhitzt wird, im zweiten Betriebszustand, also im
Sonderbetriebszustand, zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums mit Hilfsdampf oder heißem Speisewasser beaufschlagt wird. Dadurch wird das Wärmeträgermedium erwärmt und somit auf einer Temperatur oberhalb der notwendigen Mindesttemperatur ge- halten.
Da der Dampferzeuger zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums verwendet wird, kann auf sonst erforderliche weitere Prozesse zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums verzichtet werden. Durch den Wegfall zusätzlicher Komponenten, wie Heizer oder Umwälzpumpen, sowie Rohrleitungswege, kann die solarthermische Kraftwerksanlage weniger komplex ausgestaltet werden, was die Kosten für die Planung und Errichtung einer solarthermischen Kraftwerksanlage deutlich reduziert.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist der Dampferzeuger ein Zwischenüberhitzer, wobei der in dem Zwischenüberhitzer angeordnete Wärmetauscher eine Anzahl an Überhitzerheiz- flächen umfasst. Durch die Überhitzerheizflächen wird ein dem Zwischenüberhitzer aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf zuführbarer Dampf überhitzt. Die Überhitzerheizflächen sind dabei die Außenflächen von Rohren. Der Zwischenüberhitzer eignet sich besonders für die Ausführung der Erfindung, wenn die solarthermische Kraftwerksanlage keinen weiteren fossil befeuerten Kraftwerksteil umfasst. Zur Bereitstellung von Hilfsdampf sind zusätzliche Hilfsdampferzeuger vorhanden. Der Wärmetauscher wird mit einem Hilfsdampf aus dem Hilfsdampferzeuger beaufschlagt.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die Überhitzerheizflächen die Außenflächen von Rohren sind und wenn das Wärmeträgermedium durch das Innere der Rohre geführt wird. Die Außenhülle des Dampferzeugers bildet dabei eine äußere Umfassungswand, sodass zwischen der äußeren Umfassungswand und den Rohren ein Mantelraum gebildet ist.
Im ersten Betriebszustand wird heißes Wärmeträgermedium im oberen Bereich des Zwischenüberhitzers in die Rohre des Wärmetauschers eingeleitet. Im unteren Bereich des Zwischenüberhitzers wird ein zu überhitzender Dampf eingeleitet und im Gegenstrom zum Wärmeträgermedium, durch den Mantelraum in den oberen Bereich des Zwischenüberhitzers geleitet. Durch die Überhitzerheizflächen wird dabei Wärme von dem Wärmeträgermedium auf den Dampf übertragen, der dadurch überhitzt wird und am oberen Ende des Zwischenüberhitzers wieder ausgeleitet wird. Das durch den Wärmetausch herab gekühlte Wärmeträgermedium wird im unteren Bereich des Zwischenüberhitzers ausge- leitet und in den Kreislauf zurückgeführt.
Im zweiten Betriebszustand wird nun ein herab gekühltes Wärmeträgermedium durch die Rohre geleitet. Es wird kein zu überhitzender Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf eingelei- tet . Zur Warmhaltung wird nun im oberen Bereich des Zwischenüberhitzers in den Mantelbereich der Hilfsdampf zugeführt. Durch die Überhitzerheizflächen wird dabei Wärme von dem Hilfsdampf auf das Wärmeträgermedium übertragen, wobei der Hilfsdampf kondensiert, und in Form von Kondensat aus dem unteren Bereich des Zwischenüberhitzers ausgeleitet wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der in dem Dampf- erzeuger angeordnete Wärmetauscher ein Verdampfer, der eine Anzahl an Verdampferheizflachen umfasst. Durch die Verdampferheizflächen wird ein dem Verdampfer aus dem Wasser-Dampf- Kreislauf (25) zuführbares Speisewasser verdampft. Der Verdampfer umfasst dabei vorzugsweise einen Economizer, dem ei- gentlichen Verdampfer und einem Überhitzer, die jeweils als Rohre ausgebildet sind. Der Dampferzeuger eignet sich besonders für die erfindungsgemäße Ausführung, wenn die solarthermische Kraftwerksanlage ein Hybridkraftwerk ist, bei dem heißes Speisewasser durch den fossil befeuerten Kraftwerksteil bereitgestellt wird. Die Verdampferheizflächen sind dabei die Außenflächen der Rohre. Die Rohre selbst, bilden eine innere Umfassungswand und der Dampferzeuger eine äußere Umfassungs- wand. Zwischen der inneren Umfassungswand und der äußeren Umfassungswand ist somit ein Mantelbereich gebildet.
Im ersten Betriebszustand wird nun heißes Wärmeträgermedium im oberen Bereich des Dampferzeugers in den Mantelbereich eingeleitet. Im unteren Bereich des Dampferzeugers wird ein zu verdampfendes Speisewasser eingeleitet und im Gegenstrom zum Wärmeträgermedium, durch die Rohre in den oberen Bereich des Zwischenüberhitzers geleitet. Durch die Verdampferheiz - flächen wird dabei Wärme von dem Wärmeträgermedium auf das Speisewasser übertragen, das dadurch verdampft wird und am oberen Ende des Dampferzeugers wieder ausgeleitet wird. Das durch den Wärmetausch herab gekühlte Wärmeträgermedium wird im unteren Bereich des Dampferzeugers ausgeleitet und in den Kreislauf zurückgeführt.
Im zweiten Betriebszustand wird nun ein herab gekühltes Wär- meträgermedium durch die Rohre geleitet. Es wird kein zu verdampfendes Speisewasser aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf eingeleitet. Zur Warmhaltung wird nun im oberen Bereich des Dampferzeugers in den Mantelbereich das heiße Speisewasser einge- leitet. Durch die Verdampferheizflachen wird dabei Wärme von dem heißen Speisewasser auf das Wärmeträgermedium übertragen. Dabei wird das Speisewasser herab gekühlt, und im unterem Bereich des Dampferzeugers ausgeleitet. Eine Führung des heißen Speisewassers im Gegenstrom zum Wärmeträgermedium ist ebenso möglich .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Wärmeträgermedium eine Salzschmelze in dem Kreislauf gefördert wird, da diese durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzliche Heizer warmgehalten werden kann. Die bevorzugte Salzschmelze besteht im Wesentlichen aus den Komponenten NaN03 und KN03 sowie ggf. weiterer Bestandteile, und zeigt maximale Betriebstemperaturen von 500 bis 550 °C. Die Mindesttemperatur, welche nicht unterschritten werden darf, beträgt ca. 230 °C. Durch das Warmhalten wird ein Erstarren oder Auskristallisieren der Salzschmelze vermieden.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird ein hochtemperaturstabiles Thermoöl als Wärmeträgermedium in dem Kreislauf gefördert. Durch das Warmhalten des Thermoöls mittels Hilfsdampf im Zwischenüberhitzer bzw. mittels heißem Speisewasser im Verdampfer wird somit verhindert, dass das Thermoöl zu viskos wird. Die maximale Betriebstemperatur be- vorzugter Thermoöle liegt bei ca. 380 bis 420 °C. Die Mindesttemperatur liegt bei ca. 50 °C.
Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Dampferzeuger für ein solarthermi- sches Kraftwerk, umfassend einen Wärmetauscher, wobei der
Dampferzeuger primärseitig in einen Kreislauf für ein Wärmeträgermedium geschaltet ist, und sekundärseitig in einen Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltet ist. Erfindungsgemäß ist der Dampferzeuger dabei an eine Dampfzuführleitung angeschlossen, über die dem Dampferzeuger ein Hilfsdampf oder ein heißes
Speisewasser so zuführbar ist, dass zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums der Dampferzeuger primärseitig mit dem Hilfsdampf oder ein heißes Speisewasser beaufschlagbar ist, und Wärme sekundärseitig auf das Wärmeträgermedim übertragbar ist .
Die primäre Seite der Verdampferheizflächen entspricht dabei der Wärme aufnehmenden Seite und die sekundäre Seite der Verdampferheizfläche entspricht der Wärme abgebenden Seite.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dampferzeuger ein Zwischenüberhitzer und der in dem Zwischenüberhitzer an- geordnete Wärmetauscher umfasst eine Anzahl an Überhitzerheizflächen, die zur Überhitzung von Dampf aus dem Wasser- Dampf-Kreislauf ausgelegt sind. Durch die Überhitzerheizflächen wird ein dem Zwischenüberhitzer aus dem Wasser-Dampf- Kreislauf zuführbarer Dampf überhitzt. Die Überhitzerheizflä- chen sind dabei die Außenflächen von Rohren. Der Zwischenüberhitzer eignet sich besonders für die erfindungsgemäße Ausführung der Erfindung, wenn die solarthermische Kraftwerksanlage eine solarthermische Kraftwerksanlage ohne fossil befeuertem Kraftwerksteil ist, bei dem zur Bereitstellung von Hilfsdampf zusätzliche Hilfsdampferzeuger vorhanden sind. Der Wärmetauscher wird dazu mit Hilfsdampf aus dem Hilfsdampferzeuger beaufschlagt.
Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Überhitzheiz - flächen die Außenflächen von Rohren zur Durchleitung des Wärmeträgermediums sind. Die Rohre sind für eine Durchströmung von Wärmeträgermedium und eine Umströmung von Dampf ausgelegt . Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist der in dem Dampferzeuger angeordnete Wärmetauscher ein Verdampfer, der eine Anzahl an Verdampferheizflächen umfasst, die zur Verdampfung von Speisewasser aus dem Wasser-Dampf- Kreislauf ausgelegt sind. Durch die Verdampferheizflächen ist ein dem Verdampfer aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf zuführbares Speisewasser verdampfbar. Der Verdampfer umfasst dabei vorzugsweise einen Economizer, den eigentlichen Verdampfer und einen Überhitzer, die jeweils als Rohre ausgebildet sind. Der Dampferzeuger eignet sich besonders für die erfindungsgemäße Ausführung der Erfindung, wenn die solarthermische Kraftwerksanlage ein Hybridkraftwerk ist, bei dem heißes Speisewasser durch den fossil befeuerten Kraftwerksteil bereit ge- stellt wird.
Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn die Verdampferheizflachen die Außenflächen von Rohren sind. Die Rohre selbst, bilden eine innere Umfassungswand, und der Dampferzeuger eine äußere Umfassungswand. Zwischen der inneren Umfassungswand und der äußeren Umfassungswand ist somit ein Mantelbereich gebildet, der zur Durchleitung des Wärmeträgermediums geeignet ist. Die Rohre sind hier zur Durchleitung eines Speisewassers, und zur Umströmung von Wärmeträgermedium ausgelegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Wärmeträgermedium eine Salzschmelze in dem Kreislauf gefördert wird, da diese durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzliche Heizer warm gehalten werden kann. Durch das Warmhalten wird ein Erstarren oder Auskristallisieren der Salzschmelze vermieden. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird ein hochtem- peraturstabiles Thermoöl als Wärmeträgermedium in dem Kreislauf gefördert. Durch das Warmhalten des Thermoöls mittels Speisewasser wird somit verhindert, dass das Thermoöl zu vis- kos wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . Darin zeigt : FIG 1 einen ersten Betriebszustand einer solarthermischen
Kraftwerksanlage ,
FIG 2 einen zweiten Betriebszustand einer solarthermischen Kraftwerksanlage,
FIG 3 eine solarthermische Kraftwerksanlage mit einem
Heizer zur Warmhaltung eines Wärmeträgermediums, FIG 4 eine solarthermische Kraftwerksanlage mit Heizdampfzuführung zum Zwischenüberhitzer,
FIG 5 eine solarthermische Kraftwerksanlage mit heißer
Speisewasserzuführung zum Verdampfer,
FIG 6 einen Zwischenüberhitzer mit HeizdampfZuführung .
FIG 1 zeigt einen ersten Betriebszustand 4 einer solarthermi- sehen Kraftwerksanlage 11 in einer vereinfachten Darstellung.
Der erste Betriebszustand 4 stellt einen Normalbetriebszu- stand der solarthermischen Kraftwerksanlage 11 dar, und zeigt im Wesentlichen einen Wärmetauscher 3 in Form eines Rohres. Der Wärmetauscher 3 ist dabei so in einen Kreislauf 2 eines Wärmeträgermediums 1 geschaltet, dass das Wärmeträgermedium 1 das Rohr durchströmt. Der Wärmetauscher 3 steht hier beispielhaft für eine Anzahl an Wärmetauschern, bzw. eine Anzahl an Rohren, wie sie in einem Verdampfer oder einem Zwischenüb- erhitzer einer solarthermischen Kraftwerksanlage zum Einsatz kommen. Das Wärmeträgermedium 1 liegt in einem heißen Zustand 5 vor. Der einfachen Darstellung halber, ist der Kreislauf 2 als offener Kreislauf gezeigt. In solarthermischen Kraftwerken sind die Kreisläufe für die Wärmeträgermedien jedoch in der Regel geschlossen. Umströmt wird der Wärmetauscher 3 von Speisewasser, welches durch die Wärme aus dem Wärmeträgermedium 1 verdampft wird, bzw. von Dampf, der durch die Wärme aus dem Wärmeträgermedium 1 überhitzt wird. FIG 2 zeit einen zweiten Betriebszustand 7 einer solarthermischen Kraftwerksanlage 11 in einer vereinfachten Darstellung.
Der zweite Betriebszustand 7 stellt einen Sonderbetriebszu- stand der solarthermischen Kraftwerksanlage 11 dar. Gezeigt ist hier wieder der Wärmetauscher 3 in Form des Rohres. Das Wärmeträgermedium 1 liegt hier allerdings im abgekühlten Zustand 8 vor. Der Wärmetauscher 3 wird in diesem Betriebszustand nicht von einem zu verdampfenden Speisewasser oder ei- nem zu überhitzenden Dampf umströmt. Um das Wärmeträgermedium 1 warm zu halten, wird hier ein Hilfsdampf oder heißes Speisewasser 9 zugeführt, der den Wärmetauscher 3 umströmt. Dadurch wird erzielt, dass das den Wärmetauscher verlassende Wärmeträgermedium 1 auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreichend oberhalb der erforderlichen Mindesttemperatur des Wärmeträgermediums 1 liegt.
FIG 3 zeigt eine solarthermische Kraftwerksanlage 11 in sche- matischer Darstellung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die solarthermische Kraftwerksanlage 11 besteht im Wesentlichen aus dem Solarfeld 15, einen Dampferzeuger 10 in Form eines Verdampfers 16 , einem Zwischenüberhitzer 17, einem Speisewasserbehälter 18, einer Dampfturbineneinheit 19 und einem Kondensator 22. Die Dampfturbineneinheit 19 umfasst dabei eine Hochdruckturbine 20 und eine Mittel- und Niederdruckturbine 21, die über eine gemeinsame Welle 23 einen Generator 24 antreiben. Der Verdampfer 16 weist einen Eintritt 27 zur Einleitung von Speisewasser, und einen Austritt 28 zur Ausleitung von Speisewasser auf. Weiterhin weist der Verdampfer 16 einen Eintritt 29 zur Einleitung eines Wärmeträgermediums und einen Austritt 30 zur Ausleitung eines Wärmeträgermediums auf. Der Zwischenüberhitzer weist ebenso wie der Verdampfer 16 einen Eintritt 31 und einen Austritt 32 für Speisewasser und einen Eintritt 33 und einen Austritt 34 für ein Wärmeträgermedium auf. Der Verdampfer 16, der Zwischenüberhitzer 17, der Speisewasserbehälter 18, die Dampfturbineneinheit 19, sowie der Kondensator 22 sind dabei in einen Speisewasserkreislauf 25 geschaltet. Der Speisewasserkreislauf 25 ist für die Durchströmung von Speisewasser und Dampf ausgelegt, und in den Zeichnungen der FIG 3, 4 und 5 jeweils gestrichelt gezeichnet .
Das Solarfeld 15 ist für die Durchströmung eines Wärmeträgermediums ausgelegt, welches bei Sonneneinstrahlung erwärmbar ist. Das Solarfeld 15 ist hier nicht näher dargestellt. Im Falle eines Solarturmkraftwerkes umfasst das Solarfeld 15 eine Anzahl an Heliostaten, einen auf einem Turm angeordneten Receiver, einem Speicher für warmes Wärmeträgermedium, einen Speicher für kaltes Wärmeträgermedium sowie Pumpen und Venti- le. Im Falle eines Parabolrinnenkraftwerks umfasst das Solarfeld anstatt der Heliostaten und dem Receiver eine Anzahl an Parabolrinnen .
Zur Ausleitung von heißem Wärmeträgermedium 1 ist an das So- larfeld 15 eine Leitung 26 angeschlossen. Die Leitung 26 zweigt auf in eine Teilleitung 35 und eine Teilleitung 36. Die Teilleitung 36 verbindet das Solarfeld 15 mit dem Eintritt 29 des Verdampfers 16 und die Teilleitung 35 das Solarfeld mit dem Eintritt 33 des Zwischenüberhitzers 17.
Über eine Leitung 37, die an dem Austritt 30 und dem Austritt 34 angeschlossen ist, ist das Wärmeträgermedium 1 wieder aus dem Verdampfer 16 und dem Zwischenüberhitzer 17 ausleitbar. Die Leitung 37 ist zudem auch eine Rückführleitung, mit der das Wärmeträgermedium 1 zurück in das Solarfeld leitbar ist. Dazu ist die Leitung 37 mit dem Solarfeld 15 verbunden. Zur Förderung von Wärmeträgermedium ist in die Leitung 37 dazu eine Förderpumpe geschaltet. Zudem ist in die Leitung 37 vor der Förderpumpe ein Ventil 39 und nach der Förderpumpe ein Ventil 40 geschaltet. Alle Leitungen die der Förderung von Wärmeträgermedium dienen, sind in den Zeichnungen der FIG 3, 4 und 5 durchgezogen gezeichnet .
Zur Warmhaltung von Wärmeträgermedium 1 im Sonderbetriebs- fall, zweigt vor dem Ventil 39 eine Leitung 41 ab die wiederum nach dem Ventil 40 in die Leitung 37 mündet. In diese, der Leitung 37 abschnittsweise parallel geschaltete Leitung 41, ist eine Umwälzpumpe 42 geschaltet. In die Leitung 41, vor der Umwälzpumpe 42, ist ein Ventil 43, und nach der Umwälz - pumpe 42 ein Ventil 44 geschaltet. Zwischen Ventil 43 und der Umwälzpumpe 42 ist ein Heizer 45 geschaltet. Die Leitungen 26, 35, 36 und 37 bilden einen Kreislauf 2 für ein Wärmeträgermedium . Muss das Wärmeträgermedium 1 im Sonderbetriebszustand warm gehalten werden, werden die Ventile 39 und 40 geschlossen, und die Ventile 43 und 44 geöffnet. Nun kann das Wärmeträger- medium durch den Heizer warm gehalten werden.
FIG 4 zeigt eine solarthermische Kraftwerksanlage 11 mit HilfsdampfZuführung zum Zwischenüberhitzer. Die dargestellte Verschaltung entspricht im Wesentlichen der Verschaltung aus FIG 3. Jedoch ist die gesamte Leitung 41 mit den darin verschalteten Ventilen 44 und 43, sowie der Umwälzpumpe 42 und dem Heizer 45 entfallen.
Zur Sicherstellung der Warmhaltung ist hier dem Zwischenüber- hitzer 17 Hilfsdampf in Form eines Heizdampfes zuführbar. Dazu ist an den Zwischenüberhitzer 17 eine Dampfzuführleitung 14 angeschlossen, die mit einem hier nicht näher dargestellten Hilfsdampferzeuger verbunden ist. Zur Ausleitung von Kondensat ist an den Zwischenüberhitzer 17 eine Kondensatleitung 46 angeschlossen. Nicht gezeigt ist hier die Möglichkeit das anfallende Kondensat zurück in den Hilfsdampferzeugungsprozess , oder in den Kondensator 22 zu führen .
FIG 5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer solarthermischen Kraftwerksanlage mit heißer Speisewasserzuführung zum Dampferzeuger. FIG 5 entspricht dabei im Wesentlichen den Ausführungen der FIG 4. Jedoch dient hier zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums 1 im Kreislauf 2 bei einem Sonderbetriebsfall nicht der Zwischenüberhitzer 17, sondern der Verdampfer 16. Damit eignet sich die solarthermische Kraftwerksanlage 11 in FIG 5, insbesondere zum Einsatz in einem Hybridkraftwerk mit einem angeschlossenen fossil befeuerten Kraftwerksteil.
Dem Verdampfer 16 ist aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des fossil befeuerten Kraftwerksteils ein heißes Speisewasser 9 zuführbar. Das heiße Speisewasser 9 ist dem Verdampfer 16 im unteren Bereich zuführbar. Zur Ausleitung des Speisewassers 9 aus dem Verdampfer 16 ist an den Verdampfer im oberen Bereich eine Speisewasserleitung 56 angeschlossen. Über die Speisewasserleitung ist Speisewasser wieder in den Wasser-Dampf- Kreislauf des fossil befeuerten Kraftwerksteils zurückführbar. Das heiße Speisewasser 9 aus dem fossil befeuerten
Kraftwerksteil hat hier die gleiche Flussrichtung, wie das Speisewasser im Wasser-Dampf-Kreislauf 25 des solarthermischen Kraftwerkteils. Denkbar ist hier auch, dass das Speise- wasser 9 entgegengesetzt zum Wasser-Dampf-Kreislauf 25 geleitet wird.
FIG 6 zeigt den in FIG 5 nur schematisch dargestellten Zwischenüberhitzer 17 mit HilfsdampfZuführung . Der Zwischenüber- hitzer 17 besteht aus einer Umfassungswand 47, aus einem in der Umfassungswand 47 angeordneten Wärmetauscher 3 und Wasserabscheiderflächen 48. Der Wärmetauscher umfasst eine Anzahl an Rohre. In der Umfassungswand 47 sind zudem ein Eintrittssammler 49 und ein Austrittssammler 50 angeordnet, zwi- sehen denen die Rohre des Wärmetauschers 3 aufgespannt sind. Der Eintrittssammler 49 ist mit der Zuführung 29 verbunden, über die dem Zwischenüberhitzer 17 im Normalbetriebsfall ein heißes Wärmeträgermedium zuführbar ist. Der Austrittssammler 50 ist mit dem Austritt 30 verbunden, über den das Wärmeträ- germedium wieder ausleitbar ist. Der Zwischenüberhitzer 17 ist im unteren Bereich der Umfassungswand 47 an einen Speisewasserkreislauf 25 angeschlossen, über die dem Zwischenüberhitzer 17 im Normalbetriebszustand ein zu überhitzender Dampf zuführbar ist. Zur Ausleitung von überhitztem Dampf ist der Zwischenüberhitzer 17 im oberen Bereich der Umfassungswand wieder an den Speisewasserkreislauf 25 angeschlossen.
Im Normalbetrieb und unter Last, wird dem Zwischenüberhitzer 17 ein ca. 400 bis 500 °C heißes Thermoöl als Wärmeträgerme- dium 1 aus dem Solarfeld 15 zugeführt und nach Wärmeabfuhr an den Speisewasserkreislauf 25 wieder in das Solarfeld 15 zurückgeführt. Dabei wird das Wärmeträgermedium 1 im Zwischenüberhitzer 17 innerhalb der Rohre des Wärmetauschers 3 ge- führt (Eintritt im oberen Bereich, Austritt im unteren Bereich) , während der zu überhitzende Dampf im Mantelraum zwischen den Rohren des Wärmetauschers 3 und der Umfassungswand 47 geführt wird (Strömungsführung von unten nach oben) . Im unteren Teil des Zwischenüberhitzers 17 sind Wasserabscheiderflächen 48 integriert, die den Wasseranteil des eintretenden Dampfes in Form von Kondensat abscheiden. Das abgeschiedene Kondensat kann an dem Speisewasserkreislauf zurückgeführt werden. Auf die Wasserabscheiderflächen 48 kann auch verzichtet werden, wenn der Zwischenüberhitzer 17 bei hohen Dampftemperaturen betrieben wird.
Im Sonderbetriebszustand, also beispielsweise bei Anlagenstillstand, kann der Zwischenüberhitzer 17 auch die Warmhal- tung des Wärmeträgermediums übernehmen ("Freeze Protection") . Dazu wird der in einem Hilfsdampferzeuger produzierte Hilfsdampf über eine Hilfsdampfzuführleitung 14 dem Zwischenüberhitzer 17 zugeführt. Nach Eintreten des Hilfsdampfes 9 in den Zwischenüberhitzer 17 kondensiert der Hilfsdampf 9 an den Rohren des Wärmetauschers 3. Am Boden des Zwischenüberhitzers 17 sammelt sich das Kondensat, und wird über die Kondensatleitung 43 ausgeleitet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Warmhalten eines Wärmeträgermediums (1) in einem Kreislauf (2) einer solarthermischen Kraftwerksanlage, mit einem Dampferzeuger (10) ,
- in dem ein Wärmetauscher (3) angeordnet ist, und
- der in den Kreislauf (2) geschaltet ist und von Wärmeträgermedium (1) durchströmt wird, und
- der weiterhin in einen Wasser-Dampf-Kreislauf (25) ge- schaltet ist,
wobei
in einem ersten Betriebszustand (4) das Wärmeträgermedium (1) in einem heißen Zustand (5) vorliegt, und Wärme von dem Wärmeträgermedium (1) an den Wasser-Dampf- Kreislauf (25) übertragen wird, und
in einem zweiten Betriebszustand (7) , das Wärmeträgermedium (1) in einem abgekühlten Zustand (8) vorliegt, und zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums (1) der Wärmetauscher (3) so mit einem Hilfsdampf oder heißem Speisewas- ser (9) beaufschlagt werden, dass Wärme von dem Hilfsdampf oder heißem Speisewasser (9) auf das Wärmeträgermedium (1) übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Dampferzeuger (10) ein Zwischenüberhitzer (17) ist, und der in dem Zwischenüberhitzer (17) angeordnete Wärmetauscher (3) eine Anzahl an Überhitzerheizflächen (52) umfasst, wobei durch die Überhitzerheizflächen (52) ein dem Zwischenüberhitzer (17) aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf (25) zuführbarer Dampf überhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Überhitzheizflächen (52) die Außenflächen von Rohren (54) sind, und das Wärmeträgermedium (1) durch die Rohre (54) geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in dem Dampferzeuger (10) angeordnete Wärmetauscher (3) ein Verdampfer (16) ist, der eine Anzahl an Verdampferheizflächen umfasst, wobei durch die Verdampferheizflachen ein dem Verdampfer (16) aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf (25) zuführbares Speisewasser verdampft wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Verdampferheizflachen (55) die Außenflächen von Rohren (54) sind, die eine innere Umfassungswand bilden, und wobei der Dampferzeuger (10) eine äußere Umfassungswand (47) bildet, sodass zwischen der inneren Umfassungswand und der äußeren Umfassungswand (47) ein Mantelbereich (53) gebildet ist, wobei das Wärmeträgermedium (1) im Mantelbereich (53) geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Wärmeträgermedium (1) eine Salzschmelze in dem Kreislauf geför- dert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Wärmeträgermedium (1) ein hochtemperaturstabiles Thermoöl in dem Kreislauf gefördert wird.
8. Dampferzeuger (10) für eine solarthermische Kraftwerksanlage (11) , umfassend einen Wärmetauscher (3) , wobei der
Dampferzeuger (10) primärseitig in einen Kreislauf (2) für ein Wärmeträgermedium (1) geschaltet ist, und sekundärseitig in einen Wasser-Dampf-Kreislauf (25) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampferzeuger (10) an eine Dampfzu- führleitung (14) angeschlossen ist, über die dem Dampferzeuger (10) ein Hilfsdampf oder ein heißes Speisewasser (9) so zuführbar ist, dass zur Warmhaltung des Wärmeträgermediums (1) der Dampferzeuger (10) primärseitig mit dem Hilfsdampf oder ein heißes Speisewasser (9) beaufschlagbar ist, und Wärme sekundärseitig auf das Wärmeträgermedium (1) übertragbar ist .
9. Dampferzeuger (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampferzeuger (10) ein Zwischenüberhitzer (17) ist, und der in dem Zwischenüberhitzer (17) angeordnete Wärmetauscher (3) eine Anzahl an Überhitzerheizflächen (52) um- fasst, die zur Überhitzung von Dampf aus dem Wasser-Dampf- Kreislauf (25) ausgelegt sind.
10. Dampferzeuger (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass die Überhitzheizflächen (52) die Außenflächen von
Rohren (54) zur Durchleitung des Wärmeträgermedium (1) sind.
11. Dampferzeuger (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Dampferzeuger (10) angeordnete Wärmetau- scher (3) ein Verdampfer (16) ist, der eine Anzahl an Verdampferheizflächen umfasst, die zur Verdampfung von Speisewasser aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf (25) ausgelegt sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verdampferheizflä- chen (55) die Außenflächen von Rohren (54) sind, die eine innere Umfassungswand bilden, und wobei der Dampferzeuger (10) eine äußere Umfassungswand (47) bildet, sodass zwischen der inneren Umfassungswand und der äußeren Umfassungswand (47) ein Mantelbereich (53) zur Durchleitung des Wärmeträgermedi - ums (1) gebildet ist.
13. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (1) eine Salz- schmelze ist.
14. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (1) ein hochtempe- raturstabiles Thermoöl ist.
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