WO2019072549A1 - Receiver, power plant and method for the utilization of solar energy - Google Patents

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WO2019072549A1
WO2019072549A1 PCT/EP2018/075972 EP2018075972W WO2019072549A1 WO 2019072549 A1 WO2019072549 A1 WO 2019072549A1 EP 2018075972 W EP2018075972 W EP 2018075972W WO 2019072549 A1 WO2019072549 A1 WO 2019072549A1
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module
receiver
steam
receiver module
tubes
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Application number
PCT/EP2018/075972
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Barbara Waldmann
Christian Storm
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Bilfinger Engineering & Technologies Gmbh
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F24S10/742Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other the conduits being parallel to each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/40Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a receiver for a solar tower power plant, comprising at least one receiver module for absorbing solar energy of the solar radiation concentrated on the receiver module via mirrors, with a feed line to the solar array
  • the invention relates to a power plant with such a receiver.
  • the invention relates to a method for operating at least one such receiver or such a power plant.
  • solar tower power plants can be used. These have a multiplicity of mirrors which concentrate the solar radiation on at least one receiver.
  • the at least one receiver absorbs the thermal energy of the concentrated solar radiation and releases it via a heat exchange to a heat transfer medium.
  • Heat transfer medium may be, for example, a molten salt or water or steam. Since the solar energy is not continuously available, the heat transfer medium can be temporarily stored in order to use the heat of the heat transfer medium later, such as during the night or cloudy. For this purpose, the heat of the cached heat transfer medium is often transferred to another heat transfer medium, typically water.
  • the water is vaporized in a steam generator and overheated, to be subsequently expanded in a steam turbine.
  • superheated steam is meant a vapor having a temperature above the saturation temperature of the vapor at the corresponding pressure level. When relaxing the steam in the steam turbine, this drives a generator that generates electricity. The steam leaving the steam, relaxed steam is condensed and fed the recovered water back to the steam generator.
  • Heat transfer medium dispensed and directly via the receiver which can be composed of several receiver modules, steam generated, which is then expanded to generate electricity in a steam turbine.
  • the receiver or receiver module is assigned a supply line for supplying water to be evaporated in the receiver.
  • the steam generated in the receiver leaves the receiver via a steam line, which is connected to a steam turbine
  • the receiver also comprises at least one module distributor connected to the supply line, which distributes the water supplied via the supply line to the module tubes of the receiver on which the
  • Module distributor is arranged above or at least at the level of the upper ends of the module tubes, so that in the module tubes is always water and the vaporized in the modular tubes water is replaced by gravity due to gravity automatically flowing out of the module manifold water.
  • This is also referred to as a natural circulation principle or of a receiver or receiver module configured as a natural circulation evaporator.
  • the known receivers are very robust and can be operated very simply and reliably due to the natural circulation.
  • the disadvantages are the high equipment costs for the rather large and heavy receivers. These disadvantages are particularly significant during installation on a tower of a solar tower power plant. Therefore, the present invention has the object, the receiver, the power plant and the method respectively of the aforementioned and previously explained in more detail type and further develop that a
  • the receiver module comprises a connected to the steam line and arranged above the module distributor module collector and a plurality of the module distributor and the module collector interconnecting module tubes and that the receiver module is designed as a forced continuous steam generator ,
  • the invention has recognized that dispenses with the natural circulation principle in which designed as an evaporator receiver and instead the receiver as
  • the receivers can be made smaller and lighter, the entire tower of the solar tower power plant can be made lighter and less massive.
  • the higher control effort is used to the effect that the receiver can always be operated even in different weather conditions and performance requirements of the solar tower power plant in an appropriate operating condition.
  • the receiver is equipped with at least one receiver module, in which the module distributor is arranged below a module collector, which in turn connected to the steam line for deriving the steam generated in the receiver module is.
  • a plurality of module tubes is provided which extend from the lower module distributor to the upper module collector. It is in the
  • Module distributor distributes the water to be evaporated on the module tubes of the receiver module.
  • the water flows upwards in the modular tubes and is vaporized by the solar radiation absorbed by the modular tubes.
  • the steam thus formed rises in the modular tubes up, the steam can be superheated if necessary.
  • the steam comes out of the modular pipes and is in the
  • a power plant with a receiver supporting a receiver according to one of claims 1 to 4, comprising a plurality of mirrors for concentrating solar radiation on the module tubes of the receiver and a steam turbine connected to the steam line for relaxing the steam generated in the receiver, preferably for
  • Solar tower power plant can be designated, in particular to the extent. Furthermore, an efficient control of the receiver with regard to the amount of steam generated and the properties of the steam can be achieved.
  • the properties of the steam result in particular from the temperature and / or the pressure of the steam.
  • the temperature and pressure can be in the case of electricity generation the steam in a steam turbine are adapted to the steam turbine to operate the steam turbine efficiently in a predetermined load range can.
  • At least one receiver module absorbs the solar energy from the solar radiation concentrated via mirrors on the module tubes of the receiver module
  • Supply line is forcibly acted upon by a flow of water, in which the module distributor supplied water flow on the
  • Modular tubes at least substantially parallel to each other and / or arranged at least substantially in a common plane. Both improve the
  • Sun radiation as completely as possible hits the module tubes of the at least one receiver module.
  • the module tubes form an at least substantially closed absorber surface for absorbing solar energy of the solar radiation concentrated on the receiver module via mirrors.
  • the receiver module through the module tubes in the direction of the concentrated sun rays
  • Module distributor of at least one receiver module is associated with a pump. The so allocated amount of water flow is then on the module tubes of the
  • valves can be assigned to the module tubes. But this is usually off
  • a control valve can be assigned to this or the supply line for setting the water flow rate supplied to the module distributor.
  • Module manifold more or less water are supplied.
  • a control device for controlling the at least one receiver module supplied water flow rate via the at least one pump and / or the at least one control valve based on the steam temperature in the module collector and / or the steam line can be provided.
  • the steam properties can be specified, which are useful for further use of the steam and the controller regulates the water supply so that these steam properties also be achieved.
  • the control device can also contribute to a homogenization of the steam generated in parallel via a plurality of receiver modules of a single receiver. To the distribution of the water flow rates over the modular tubes of a
  • the at least one receiver module at least one control valve for adjusting the at least one module tube supplied water flow rate be assigned.
  • a control device for controlling the flow of water supplied to the at least one module tube via the at least one control valve on the basis of
  • Steam temperature may be provided at the outlet of the at least one module tube, in the module collector and / or the steam line.
  • receiver module group it may be expedient to combine a plurality of receiver modules to form a receiver module group and / or to a receiver, preferably running in a circle around a central and vertical longitudinal axis.
  • the former allows it, individual
  • Receive module groups account or allow a more differentiated and / or easier controllability of the receiver as a whole. Therefore, in one of the cases mentioned, it is of particular advantage if at least one control device is provided for controlling the various receiver modules and / or
  • Receiver module groups supplied water flow rates on the at least one pump and / or the at least one control valve based on the steam temperature in the module headers and / or steam lines of the various receiver modules and / or receiver module groups is provided.
  • a combustion chamber for burning fuel to form flue gas and a steam generator for generating steam by heat exchange with the flue gas are provided. This allows a thermal connection of the whole
  • thermo-technical integration of subsystems can be particularly useful, for example, when the steam generator has a superheater for generating superheated steam through the heat exchange with the flue gas and also the at least one steam line the receiver for common overheating of the steam generated in the steam generator and the receiver with a common
  • Superheater connects. In this superheater, the superheating of the steam can then be replaced by a heat exchange with the hot one formed by the combustion
  • Flue gas done This is due to the size and design of such a superheater.
  • the steam could also be overheated together by a heat exchange with concentrated solar radiation.
  • this will be less preferred in many cases due to the larger and heavier design of the receiver on the tower of the solar tower power plant.
  • the solar radiation is not as reliable available as hot flue gases can be generated to overheat the steam.
  • the generated and / or superheated steam in a steam turbine preferably for
  • a particularly effective heat integration can be achieved if not only the solar energy used, but also a fuel is burned in a combustion chamber to produce flue gas, which evaporates water through a heat exchange in an evaporator of a steam generator.
  • the steam thus obtained and the steam obtained via the receiver can then be superheated together in a superheater. This is done for the sake of simplicity by a
  • a fuel may be burned in a combustion chamber so as to produce a flue gas which is replaced by a corresponding one
  • Heat exchange in a steam generator vaporizes water and / or overheats steam.
  • the steam withdrawn from the steam generator can then be expanded together with the steam generated in the receiver in a steam turbine, preferably for generating electricity in a generator. Again, be an effective
  • the module distributor of the at least one can
  • Receiver module group supplied amount of water flow on the basis of the steam temperature and / or the vapor pressure in the module collector and / or the steam line of the at least one receiver module and / or the at least one
  • Receiver module group are regulated. In other words, it is possible to specify with which properties the steam is to be provided and then to generate a vapor with these properties. This may help to approximate the properties of vapor streams from different sources and / or to more efficiently utilize the vapor.
  • Receiver module assigned pump is regulated or at least set. Alternatively or additionally, however, the supplied water flow rate can also be regulated via at least one control valve assigned to the at least one receiver module and / or the at least one receiver module group.
  • a control device which regulates the at least one supplied water flow and the at least one receiver module and / or the at least one
  • the at least one module tube in particular at least one group of modular tubes or each module tube, can supply the at least one module distributor of the at least one receiver module
  • Water flow rate based on the steam temperature at the outlet of the at least one Module tube, in the module collector and / or the steam line of the at least one receiver module and / or the at least one receiver module group are regulated.
  • the supplied water flow it is convenient for the sake of simplicity and for more accurate control of the supplied water flow, the supplied
  • a control device is provided which regulates the at least one supplied water flow rate and which is associated with the at least one module tube or the respective control valve.
  • Fig. 1 shows a first inventive power plant in a schematic
  • FIG. 2 shows a receiver module of the receiver of the power plant of FIG. 1 in a perspective view
  • Fig. 3 shows a detail of the receiver module of FIG. 2 concerning a
  • Fig. 4 shows the receiver module of the receiver of the power plant of FIG. 1 in a schematic representation
  • Fig. 5 shows the receiver of the power plant of FIG. 1 in a perspective
  • FIG. 6 shows a second inventive power plant in a schematic
  • Fig. 7 shows a third power plant according to the invention in a schematic
  • FIG. 1 a power plant 1 designed as a solar tower power is shown with a series of mirrors 2 which concentrate the solar radiation 3 impinging on the mirrors 2 onto the receiver 5 of the power plant 1 arranged on a tower 4.
  • the receiver 5 absorbs the heat of the receiver 5 concentrated
  • Solar radiation 3 and is traversed by water 6, which is supplied via a feed line 7 to the receiver 5 and vaporized on passing through the receiver 5 due to the heat exchange with the heated by the absorbed solar radiation 3 Receiver 5.
  • the resulting vapor 8 is overheated during further passage through the receiver 5.
  • the temperature of the steam 8 is then significantly above the condensation temperature of the steam 8 at the corresponding pressure level.
  • the superheated steam 8 is then over a
  • Steam line 9 forwarded to a steam turbine 10, in which the steam is expanded 8, thereby driving a coupled to the shaft 11 of the steam turbine 10 generator 12.
  • the generator 12 generates electricity in a manner known per se, which can be fed into a power grid in a likewise known manner.
  • the receiver 5 provided on the tower 4 of the power plant 1 shown in FIG. 1 has a number of individual receiver modules 13, one of which is shown in detail in FIG.
  • the receiver module 13 comprises a module distributor 14, which is connected to a feed line 7 for water 6. Via the supply line 7, the water 6 passes into the module distributor 14, which distributes the water 6 to the module tubes 15 of the receiver module 13.
  • the module tubes 15 all start from the module distributor 14 and lead upwards to a module collector 16. The water 6 is thus passed in parallel through the module tubes 15 from the module distributor 14 to the module collector 16.
  • the module tubes 15 extend at least in sections the module distributor 14 and the module collector 16 parallel to each other and in a common plane. In this area, the module tubes 15 together form an at least substantially closed surface onto which the solar radiation 3, which is concentrated by the mirrors 2, strikes the receiver module 13. How the module tubes 15 are guided is shown in detail in FIG.
  • preferred receiver module 13 is not provided along a single line.
  • the module tubes 15 are combined into three groups of tubes 17,18,19, each group of tubes 17,18,19 along another line 20,21,22 with the
  • Module distributor 14 is connected.
  • the three lines 20,21,22 are also aligned at least substantially parallel to each other.
  • the connection of the module tubes 15 to the module header 16 is configured in the same way as the connection between the module tubes 15 and the module distributor 14 shown in FIG. 3, which is why a separate detailed representation of the connection of the module tubes 15 with the module header 16 can be dispensed with.
  • the module tubes can also be combined to form more or fewer groups of tubes, in particular to two or three groups of tubes.
  • Solar radiation 3 is absorbed by the module tubes 15, to which the module tubes 15 are preferably formed black.
  • the thermal energy of the solar radiation 3 is delivered via a heat exchange to the water 6 guided in the interior of the module tubes 15 or the vapor 8 guided inside the module tubes.
  • the demand superheated steam 8 is then in the module collector 16th
  • the amount of water supplied is chosen so that the supplied water 6 completely evaporated in the module tubes 15. So it comes exclusively Steam 8 in the module header 16, which is then delivered to the connected steam line 9.
  • At least one pump 23 and / or at least one control valve 24 may be provided. Preferred is this one
  • Control device 25 which controls the pump 23 and / or the control valve 24 in a corresponding manner. In order to adjust the control of the pump 23 and / or the control valve 24 to the operation of the receiver 5, the
  • Module collector 16 or in the steam line 9 sets.
  • the receiver 5 shown in detail in FIG. 5 and insofar preferred comprises a series of receiver modules 13 which are arranged in a circle in order to be able to absorb solar radiation 3 all around.
  • the individual receiver modules 13 are all arranged parallel to one another and, moreover, are also operated parallel to one another, the module distributors 14 and the module collectors 16 preferably being connected to each other with the same supply line 7 or with the same steam line 9. It is in this way an at least substantially closed circumferential absorption surface for it on the mirror second
  • the mirrors 2 can also be circumferential to the tower 4 of the power plant 1 or circular to the longitudinal axis of the
  • Receivers 5 are arranged to capture solar radiation 3. However, this can lead to the solar radiation 3 being concentrated to different degrees on the individual receiver modules 13, which can then be compensated for by a specific regulation of the receiver modules 13.
  • the control device 25 ensures that the more water 6 is supplied to a receiver module 13, the greater the solar energy absorbed by the receiver module 13. So will achieved that generated in the module headers 16 of the various receiver modules 5 steam 8 with at least similar pressure and at least similar temperature and collected the steam line 9 is passed.
  • Fig. 6 an alternative power plant 30 is shown, which is formed as a combination of a solar tower power plant and a conventional power plant.
  • the part of the power plant 31, which can be regarded as the solar tower power plant is formed analogous to the power plant 1 shown in FIG. 1, which is why the same components bear the same reference numerals.
  • the part of the power plant 32 which as
  • Conventional power plant includes a storage tank 33 for temporarily storing a fuel 34 and a combustion chamber 35 for firing the fuel to form flue gas 36.
  • the flue gas 36 then flows through a steam generator 37, the superheater 38, an evaporator 39 and a feedwater preheating 40, which are traversed by the flue gas 36 in sequence.
  • the water 6 and the steam 8 flow in countercurrent thereto through the steam generator 37.
  • the steam leaves the steam generator 37 as well as the receiver 5 in the overheated state.
  • the steam turbine 10 in which the steam is relaxed 8 and drives a generator 12 for generating electricity.
  • the steam leaving the steam turbine 10 is condensed and fed back to the receiver 5 and the steam generator 37.
  • the ratio in which the condensate from the steam turbine 10 to the receiver 5 and the steam generator 37 is passed, can be fixed or regulated by the control device 25.
  • the cooled flue gas 36 is passed on to a chimney 41. If necessary, the flue gas 36 can be cleaned before reaching the chimney 41 in a known manner, which is therefore not shown, to the flue gas 36 before discharging to the environment through the chimney 41 of
  • FIG. 7 shows an alternative power plant which corresponds to that shown in FIG. 6
  • Steam turbine 10 relaxes, wherein the shaft 11 of the steam turbine 10 drives a generator 12, which generates electricity in this way and feeds the electricity into a power grid.

Abstract

The invention relates to a receiver (5) for a solar tower power plant (1, 30), having at least one receiver module (13) for the absorption of solar energy from solar radiation concentrated onto the receiver module (13) by mirrors (2), having a supply line (7) for supplying water (6) to be evaporated in the receiver module (13) and having a steam line (9) for discharging water (6) evaporated in the receiver module (13), wherein the receiver module (13) has a modular distributor (14) connected to the feed line (7). In order to devise a receiver which is more economical and nevertheless simple and reliable to operate, provision is made for the receiver module (13) to comprise a modular collector (16) connected to the steam line (9) and arranged above the modular distributor (14), and a multiplicity of modular pipes (15) connecting the modular distributor (14) and the modular collector (16) to one another, and for the receiver module (5) to be formed as a forced flow steam generator.

Description

Receiver, Kraftwerk und Verfahren zur thermischen Nutzung von  Receiver, power plant and process for the thermal utilization of
Sonnenenergie  solar energy
Die Erfindung betrifft einen Receiver für ein Solarturmkraftwerk, mit wenigstens einem Receivermodul zur Absorption von Sonnenenergie der über Spiegel auf das Receivermodul konzentrierten Sonnenstrahlung, mit einer Zuführleitung zur The invention relates to a receiver for a solar tower power plant, comprising at least one receiver module for absorbing solar energy of the solar radiation concentrated on the receiver module via mirrors, with a feed line to the solar array
Zuführung von im Receivermodul zu verdampfendem Wasser und mit einer Feeding of in the receiver module to be evaporated water and with a
Dampfleitung zum Abführen von im Receivermodul verdampftem Wasser, wobei das Receivermodul einen mit der Zuführleitung verbundenen Modulverteiler aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftwerk mit einem solchen Receiver. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb wenigstens eines solchen Receivers bzw. eines solchen Kraftwerks. Steam line for discharging water evaporated in the receiver module, the receiver module having a module distributor connected to the feed line. Furthermore, the invention relates to a power plant with such a receiver. In addition, the invention relates to a method for operating at least one such receiver or such a power plant.
Es sind bereits verschiedene Kraftwerke zur thermischen Nutzung von Sonnenenergie bekannt, bei denen die auf Spiegel fallende Sonnenstrahlung auf einen oder mehrere Receiver konzentriert wird. Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen und die There are already various power plants for the thermal utilization of solar energy, in which the solar radiation falling on mirrors is concentrated on one or more receivers. To achieve high efficiencies and the
spezifischen Anlagenkosten zu senken, können sogenannte Solarturmkraftwerke genutzt werden. Diese weisen eine Vielzahl von Spiegeln auf, die die Sonnenstrahlung auf wenigstens einem Receiver konzentrieren. Der wenigstens eine Receiver absorbiert die thermische Energie der konzentrierten Sonnenstrahlung und gibt diese über einen Wärmetausch an ein Wärmeträgermedium ab. Bei dem To reduce specific plant costs, so-called solar tower power plants can be used. These have a multiplicity of mirrors which concentrate the solar radiation on at least one receiver. The at least one receiver absorbs the thermal energy of the concentrated solar radiation and releases it via a heat exchange to a heat transfer medium. In which
Wärmeträgermedium kann es sich beispielsweise um eine Salzschmelze oder um Wasser bzw. Dampf handeln. Da die Sonnenenergie nicht kontinuierlich verfügbar ist, kann das Wärmeträgermedium zwischengespeichert werden, um die Wärme des Wärmeträgermediums später, etwa während der Nachtstunden oder bei Bewölkung, zu nutzen. Dazu wird die Wärme des zwischengespeicherten Wärmeträgermediums oftmals an ein weiteres Wärmeträgermedium, typischerweise an Wasser, übertragen. Das Wasser wird dabei in einem Dampferzeuger verdampft und überhitzt, um anschließend in einer Dampfturbine entspannt zu werden. Unter einem überhitzten Dampf versteht man einen Dampf mit einer Temperatur, die oberhalb der Sättigungstemperatur des Dampfs auf dem entsprechenden Druckniveau liegt. Beim Entspannen des Dampfs in der Dampfturbine treibt diese einen Generator an, der Strom erzeugt. Der die Dampfturbine verlassende, entspannte Dampf wird kondensiert und das gewonnene Wasser wieder dem Dampferzeuger zugeführt. Heat transfer medium may be, for example, a molten salt or water or steam. Since the solar energy is not continuously available, the heat transfer medium can be temporarily stored in order to use the heat of the heat transfer medium later, such as during the night or cloudy. For this purpose, the heat of the cached heat transfer medium is often transferred to another heat transfer medium, typically water. The water is vaporized in a steam generator and overheated, to be subsequently expanded in a steam turbine. By superheated steam is meant a vapor having a temperature above the saturation temperature of the vapor at the corresponding pressure level. When relaxing the steam in the steam turbine, this drives a generator that generates electricity. The steam leaving the steam, relaxed steam is condensed and fed the recovered water back to the steam generator.
Bedarfsweise kann aber auch auf eine Zwischenspeicherung des If necessary, but also on a caching of
Wärmeträgermediums verzichtet und direkt über den Receiver, der sich aus mehreren Receivermodulen zusammensetzen kann, Dampf erzeugt werden, der dann zur Stromgewinnung in einer Dampfturbine entspannt wird. Wenigstens in solchen Fällen ist dem Receiver oder Receivermodul eine Zuführleitung zur Zuführung von im Receiver zu verdampfendem Wasser zugeordnet. Der im Receiver erzeugte Dampf verlässt den Receiver über eine Dampfleitung, die mit einer Dampfturbine zur Heat transfer medium dispensed and directly via the receiver, which can be composed of several receiver modules, steam generated, which is then expanded to generate electricity in a steam turbine. At least in such cases, the receiver or receiver module is assigned a supply line for supplying water to be evaporated in the receiver. The steam generated in the receiver leaves the receiver via a steam line, which is connected to a steam turbine
Stromgewinnung verbunden sein kann. Der Receiver umfasst zudem wenigstens einen mit der Zuführleitung verbundenen Modulverteiler, der das über die Zuführleitung zugeführte Wasser auf die Modulrohre des Receivers verteilt, auf denen die Electricity production can be connected. The receiver also comprises at least one module distributor connected to the supply line, which distributes the water supplied via the supply line to the module tubes of the receiver on which the
Sonnenstrahlung konzentriert und in denen das Wasser verdampft wird. Der Concentrated solar radiation and in which the water is evaporated. The
Modulverteiler ist dabei oberhalb oder wenigstens auf Höhe der oberen Enden der Modulrohre angeordnet, so dass in den Modulrohren immer Wasser steht und das in den Modulrohren verdampfte Wasser durch infolge Gewichtskraft automatisch aus dem Modulverteiler nachströmendes Wasser ersetzt wird. Man spricht dabei auch von einem Naturumlaufprinzip bzw. von einem als Naturumlaufverdampfer ausgebildeten Receiver oder Receivermodul. Module distributor is arranged above or at least at the level of the upper ends of the module tubes, so that in the module tubes is always water and the vaporized in the modular tubes water is replaced by gravity due to gravity automatically flowing out of the module manifold water. This is also referred to as a natural circulation principle or of a receiver or receiver module configured as a natural circulation evaporator.
Die bekannten Receiver sind sehr robust und können infolge des Naturumlaufs sehr einfach und zuverlässig betrieben werden. Nachteilig sind jedoch die hohen apparativen Kosten für die recht großen und schweren Receiver. Diese Nachteile kommen insbesondere bei der Installation auf einem Turm eines Solarturmkraftwerks zum Tragen. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Receiver, das Kraftwerk und das Verfahren jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzuentwickeln, dass ein The known receivers are very robust and can be operated very simply and reliably due to the natural circulation. However, the disadvantages are the high equipment costs for the rather large and heavy receivers. These disadvantages are particularly significant during installation on a tower of a solar tower power plant. Therefore, the present invention has the object, the receiver, the power plant and the method respectively of the aforementioned and previously explained in more detail type and further develop that a
kostengünstiger und dennoch einfach und zuverlässig zu betreibender Receiver geschaffen wird. cheaper and yet easy and reliable to operate receiver is created.
Diese Aufgabe ist bei einem Receiver nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Receivermodul einen mit der Dampfleitung verbundenen und oberhalb des Modulverteilers angeordneten Modulsammler und eine Vielzahl von den Modulverteiler und den Modulsammler miteinander verbindender Modulrohre umfasst und dass das Receivermodul als Zwangsdurchlaufdampferzeuger ausgebildet ist. This object is achieved in a receiver according to the preamble of claim 1, characterized in that the receiver module comprises a connected to the steam line and arranged above the module distributor module collector and a plurality of the module distributor and the module collector interconnecting module tubes and that the receiver module is designed as a forced continuous steam generator ,
Die Erfindung hat erkannt, dass auf das Naturumlaufprinzip bei dem als Verdampfer ausgebildeten Receiver verzichtet und stattdessen der Receiver als The invention has recognized that dispenses with the natural circulation principle in which designed as an evaporator receiver and instead the receiver as
Zwangsdurchlaufreceiver ausgebildet werden kann. Dies führt zu leichteren, kleineren und kostengünstigeren Receivern. Zwar erfordert der Betrieb der Receiver eine Pumpe, um den Zwangsdurchlauf des Receivers bereitstellen zu können, und einen höheren verfahrenstechnischen, insbesondere regelungstechnischen, Aufwand, der bei einem Naturumlaufverdampfer entbehrlich ist, allerdings werden diese  Forced passage receiver can be formed. This leads to lighter, smaller and cheaper receivers. Although the operation of the receiver requires a pump in order to be able to provide the forced passage of the receiver, and a higher procedural, in particular control engineering, effort, which is dispensable in a natural circulation evaporator, but they are
vermeintlichen Nachteile durch die so erzielbaren Vorteile aufgewogen. Da die Receiver kleiner und leichter ausgebildet werden können, kann auch der gesamte Turm des Solarturmkraftwerks leichter und weniger massiv ausgebildet werden. Zudem wird der höhere regelungstechnische Aufwand dahingehend nutzbar, dass der Receiver auch bei unterschiedlichen Wetterbedingungen und Leistungsanforderungen an das Solarturmkraftwerk stets in einem zweckmäßigen Betriebszustand betrieben werden kann. supposed disadvantages outweighed by the achievable advantages. Since the receivers can be made smaller and lighter, the entire tower of the solar tower power plant can be made lighter and less massive. In addition, the higher control effort is used to the effect that the receiver can always be operated even in different weather conditions and performance requirements of the solar tower power plant in an appropriate operating condition.
Der Receiver ist mit wenigstens einem Receivermodul ausgestattet, bei dem der Modulverteiler unterhalb eines Modulsammlers angeordnet ist, der seinerseits mit der Dampfleitung zum Ableiten des im Receivermoduls erzeugten Dampfs verbunden ist. Zur Verbindung des Modulverteilers mit dem Modulsammler eines Receivermoduls ist eine Vielzahl von Modulrohren vorgesehen, die sich vom unteren Modulverteiler bis zum oberen Modulsammler erstrecken. Dabei wird im The receiver is equipped with at least one receiver module, in which the module distributor is arranged below a module collector, which in turn connected to the steam line for deriving the steam generated in the receiver module is. To connect the module distributor with the module collector of a receiver module, a plurality of module tubes is provided which extend from the lower module distributor to the upper module collector. It is in the
Modulverteiler das zu verdampfende Wasser auf die Modulrohre des Receivermoduls verteilt. Das Wasser strömt in dem Modulrohren nach oben und wird dabei von der von den Modulrohren absorbierten Sonnenstrahlung verdampft. Der so gebildete Dampf steigt in den Modulrohren nach oben, wobei der Dampf bedarfsweise überhitzt werden kann. Der Dampf tritt aus den Modulrohren aus und wird in dem Module distributor distributes the water to be evaporated on the module tubes of the receiver module. The water flows upwards in the modular tubes and is vaporized by the solar radiation absorbed by the modular tubes. The steam thus formed rises in the modular tubes up, the steam can be superheated if necessary. The steam comes out of the modular pipes and is in the
Modulsammler gesammelt, bevor der Dampf dann gesammelt zur weiteren Nutzung abgeführt wird, etwa einer Dampfturbine zur Stromzeugung zugeführt wird. DasModule collectors collected before the steam is then collected collected for further use, such as a steam turbine is fed to generate electricity. The
Wasser wird dabei über den Modulverteiler in die Modulrohre gepumpt, wodurch sich der Zwangsdurchlauf des durch den Receiver gebildeten Verdampfer ergibt. Dies hat auch den Vorteil, dass die Menge und die Temperatur des Dampfs im Modulsammler durch die Variation der zugeführten Wassermenge in den Modulverteiler gezielt beeinflusst werden können. Water is pumped through the module distributor in the module tubes, resulting in the forced passage of the evaporator formed by the receiver. This also has the advantage that the amount and the temperature of the steam in the module collector can be specifically influenced by the variation of the amount of water supplied in the module distributor.
Die zuvor genannte Aufgabe ist ferner nach Anspruch 5 durch ein Kraftwerk mit einem einen Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 4 tragenden Solarturm gelöst, der eine Mehrzahl von Spiegeln zur Konzentration von Sonnenstrahlung auf den Modulrohren des Receivers und eine mit der Dampfleitung verbundene Dampfturbine zum Entspannen des im Receiver erzeugten Dampfs, vorzugsweise zur The aforementioned object is further achieved according to claim 5 by a power plant with a receiver supporting a receiver according to one of claims 1 to 4, comprising a plurality of mirrors for concentrating solar radiation on the module tubes of the receiver and a steam turbine connected to the steam line for relaxing the steam generated in the receiver, preferably for
Stromerzeugung in einem Generator, umfasst. Generating electricity in a generator that includes.
Die Vorteile des verwendeten Receivers, nämlich insbesondere die kompakte und leichte Bauart, kommen bei einem entsprechenden Kraftwerk, das auch als The advantages of the receiver used, namely in particular the compact and lightweight design, come with a corresponding power plant, which also as
Solarturmkraftwerk bezeichnet werden kann, in besonderem Maße zur Geltung. Des Weiteren kann eine effiziente Regelung des Receivers hinsichtlich der erzeugten Dampfmenge und der Eigenschaften des Dampfs erreicht werden. Die Eigenschaften des Dampfs ergeben sich dabei insbesondere aus der Temperatur und/oder dem Druck des Dampfs. Die Temperatur und der Druck können im Falle der Verstromung des Dampfs in einer Dampfturbine an die Dampfturbine angepasst werden, um die Dampfturbine effizient in einem vorgegebenen Lastbereich betreiben zu können. Solar tower power plant can be designated, in particular to the extent. Furthermore, an efficient control of the receiver with regard to the amount of steam generated and the properties of the steam can be achieved. The properties of the steam result in particular from the temperature and / or the pressure of the steam. The temperature and pressure can be in the case of electricity generation the steam in a steam turbine are adapted to the steam turbine to operate the steam turbine efficiently in a predetermined load range can.
Zudem ist die zuvor genannte Aufgabe nach Anspruch 9 durch ein Verfahren zum Betrieb wenigstens eines Receivers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorzugsweise zum Betrieb eines Kraftwerks nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gelöst, In addition, the aforementioned object according to claim 9 is achieved by a method for operating at least one receiver according to one of claims 1 to 4, preferably for operating a power plant according to one of claims 5 to 8,
bei dem wenigstens ein Receivermodul die Sonnenenergie von der über Spiegel auf die Modulrohre des Receivermoduls konzentrierten Sonnenstrahlung absorbiert,  in which at least one receiver module absorbs the solar energy from the solar radiation concentrated via mirrors on the module tubes of the receiver module,
- bei dem der Modulverteiler des wenigstens einen Receivermoduls über die  - In which the module distributor of the at least one receiver module on the
Zuführleitung zwangsweise mit einem Wassermengenstrom beaufschlagt wird, bei dem der dem Modulverteiler zugeführte Wassermengenstrom auf die  Supply line is forcibly acted upon by a flow of water, in which the module distributor supplied water flow on the
Modulrohre des Receivermoduls verteilt und beim Durchströmen der Modulrohre in Richtung des Modulsammlers vollständig verdampft und/oder überhitzt wird und  Distributed module tubes of the receiver module and completely evaporated and / or overheated when flowing through the module tubes in the direction of the module collector and
bei dem der erzeugte und/oder überhitzte Dampf über den Modulsammler und die Dampfleitung abgeführt wird.  in which the generated and / or superheated steam is discharged via the module collector and the steam line.
Diese Arbeitsweise des Receivers resultiert aus dem als vorteilhaft erkannten This mode of operation of the receiver results from the recognized as advantageous
Zwangsdurchlaufprinzip für den Betrieb eines Receivers. Dieses Prinzip erlaubt die vorteilhafte Ausgestaltung und Steuerung eines Receivers, die insbesondere für den Betrieb eines Solarturmkraftwerks von besonderer Bedeutung ist. Die Forced flow principle for the operation of a receiver. This principle allows the advantageous embodiment and control of a receiver, which is particularly important for the operation of a solar tower power plant of particular importance. The
entsprechenden Vorteile sind zuvor in Bezug auf den Receiver und das Kraftwerk bereits eingehend beschrieben worden. corresponding advantages have been previously described in detail with respect to the receiver and the power plant.
Nachfolgend werden der Receiver, das Kraftwerk und das Verfahren jeweils der zuvor genannten Art der Einfachheit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen dem Receiver, dem Kraftwerk und dem Verfahren zu unterscheiden. Für den Fachmann ergibt sich jedoch aus dem Kontext welches Merkmal jeweils in Bezug auf den Receiver, das Kraftwerk und das Verfahren besonders bevorzugt ist. Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Receivers sind die Hereinafter, the receiver, the power plant and the method of the aforementioned type for the sake of simplicity and to avoid unnecessary repetition are described together, without in each case to distinguish between the receiver, the power plant and the process. For a person skilled in the art, however, it follows from the context which feature is particularly preferred in each case with respect to the receiver, the power plant and the method. In a first particularly preferred embodiment of the receiver are the
Modulrohre wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander und/oder wenigstens im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Beides verbessert die Modular tubes at least substantially parallel to each other and / or arranged at least substantially in a common plane. Both improve the
Absorption der auf den Receiver konzentrierten Sonnenstrahlung, da die Absorption of solar radiation concentrated on the receiver, as the
Sonnenstrahlung so möglichst komplett auf die Modulrohre des wenigstens einen Receivermoduls trifft. In diesem Zusammenhang bietet es sich dann besonders an, wenn die Modulrohre eine wenigstens im Wesentlichen geschlossene Absorberfläche zur Absorption von Sonnenenergie der über Spiegel auf das Receivermodul konzentrierten Sonnenstrahlung bilden. Mit anderen Worten kann das Receivermodul durch die Modulrohre in Blickrichtung der konzentrierten Sonnenstrahlen  Sun radiation as completely as possible hits the module tubes of the at least one receiver module. In this context, it is particularly advantageous if the module tubes form an at least substantially closed absorber surface for absorbing solar energy of the solar radiation concentrated on the receiver module via mirrors. In other words, the receiver module through the module tubes in the direction of the concentrated sun rays
geschlossen sein, auch wenn sich die einzelnen Modulrohre nicht im Einzelnen berühren müssen um einen problemlosen thermischen Längenausgleich zu erlauben. Um den dem Modulverteiler zugeführten Wassermengenstrom gezielt einstellen zu können, bietet es sich an, wenn der Zuführleitung des entsprechenden be closed, even if the individual module tubes do not have to touch each other in detail to allow a trouble-free thermal length compensation. In order to be able to adjust the volume of water supplied to the module distributor targeted, it makes sense, if the supply of the corresponding
Modulverteilers des wenigstens einen Receivermoduls eine Pumpe zugeordnet ist. Der so zugeteilte Wassermengenstrom wird dann auf die Modulrohre des Module distributor of at least one receiver module is associated with a pump. The so allocated amount of water flow is then on the module tubes of the
Receivermoduls verteilt. Um die Verteilung beeinflussen zu können, können den Modulrohren Ventile zugeordnet sein. Hierauf wird aber im Regelfall aus Distributed receiver module. In order to influence the distribution, valves can be assigned to the module tubes. But this is usually off
Kostengründen verzichtet werden können. Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe kann zur Einstellung des dem Modulverteiler zugeführten Wassermengenstroms diesem oder der Zuführleitung auch ein Regelventil zugeordnet sein. Durch  Cost reasons can be dispensed with. As an alternative or in addition to a pump, it is also possible for a control valve to be assigned to this or the supply line for setting the water flow rate supplied to the module distributor. By
zunehmendes Schließen oder zunehmendes Öffnen des Regelventils kann dem Increasing closing or increasing opening of the control valve can the
Modulverteiler mehr oder weniger Wasser zugeführt werden. Darüber hinaus kann eine Regeleinrichtung zur Regelung des dem wenigstens einen Receivermoduls zugeführten Wassermengenstroms über die wenigstens eine Pumpe und/oder das wenigstens eine Regelventil anhand der Dampftemperatur im Modulsammler und/oder der Dampfleitung vorgesehen sein. Mithin können die Dampfeigenschaften vorgegeben werden, die zur weiteren Nutzung des Dampfs zweckmäßig sind und die Regeleinrichtung regelt die Wasserzufuhr so, dass diese Dampfeigenschaften auch erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Regeleinrichtung aber auch eine Vergleichmäßigung des über mehrere Receivermodule eines einzigen Receivers parallel erzeugten Dampfes beitragen. Um die Verteilung der Wassermengenströme über die Modulrohre eines Module manifold more or less water are supplied. In addition, a control device for controlling the at least one receiver module supplied water flow rate via the at least one pump and / or the at least one control valve based on the steam temperature in the module collector and / or the steam line can be provided. Thus, the steam properties can be specified, which are useful for further use of the steam and the controller regulates the water supply so that these steam properties also be achieved. Alternatively or additionally, however, the control device can also contribute to a homogenization of the steam generated in parallel via a plurality of receiver modules of a single receiver. To the distribution of the water flow rates over the modular tubes of a
Receivermoduls einstellen zu können, etwa zum Ausgleich einer unterschiedlichen Absorption von Wärme wenigstens einzelner Modulrohre, kann wenigstens einem Modulrohr, wenigstens einer Gruppe von Modulrohren oder jedem Modulrohr, des wenigstens einen Receivermoduls wenigstens ein Regelventil zur Einstellung des dem wenigstens einen Modulrohr zugeführten Wassermengenstroms zugeordnet sein. Zur Steuerung des wenigstens einen Regelventils zum Einstellen der Verteilung der Massenströme über wenigstens einzelne Modulrohre kann der Einfachheit halber eine Regeleinrichtung zur Regelung des dem wenigstens einen Modulrohr zugeführten Wassermengenstroms über das wenigstens eine Regelventil anhand der  To be able to adjust receiver module, for example, to compensate for a different absorption of heat at least individual module tubes, at least one module tube, at least one group of modular tubes or each module tube, the at least one receiver module at least one control valve for adjusting the at least one module tube supplied water flow rate be assigned. For controlling the at least one control valve for adjusting the distribution of the mass flows over at least individual module tubes, a control device for controlling the flow of water supplied to the at least one module tube via the at least one control valve on the basis of
Dampftemperatur am Austritt des wenigstens einen Modulrohrs, im Modulsammler und/oder der Dampfleitung vorgesehen sein. Steam temperature may be provided at the outlet of the at least one module tube, in the module collector and / or the steam line.
Je nach der Ausgestaltung und dem geplanten Einsatz des Receivers kann es zweckmäßig sein, mehrere Receivermodule zu einer Receivermodulgruppe und/oder zu einem, vorzugsweise kreisförmig um eine zentrale und vertikale Längsachse laufenden, Receiver zusammenzufassen. Ersteres erlaubt es, einzelne Depending on the configuration and the planned use of the receiver, it may be expedient to combine a plurality of receiver modules to form a receiver module group and / or to a receiver, preferably running in a circle around a central and vertical longitudinal axis. The former allows it, individual
Receivermodulgruppen gemeinsam und abweichend von anderen Modulgruppen zu betreiben, was unterschiedlichen Randbedingungen unterschiedlicher To operate receiver module groups together and different from other module groups, what different boundary conditions different
Receivermodulgruppen Rechnung tragen oder eine differenziertere und/oder einfachere Regelbarkeit des Receivers insgesamt erlauben kann. Daher ist es in einem der genannten Fälle von besonderem Vorteil, wenn wenigstens eine Regeleinrichtung zur Regelung der den verschiedenen Receivermodulen und/oder Receive module groups account or allow a more differentiated and / or easier controllability of the receiver as a whole. Therefore, in one of the cases mentioned, it is of particular advantage if at least one control device is provided for controlling the various receiver modules and / or
Receivermodulgruppen zugeführten Wassermengenströmen über die wenigstens eine Pumpe und/oder das wenigstens eine Regelventil anhand der Dampftemperatur in den Modulsammlern und/oder Dampfleitungen der verschiedenen Receivermodule und/oder Receivermodulgruppen vorgesehen ist. Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Kraftwerks sind eine Brennkammer zum Verbrennen von Brennstoff unter Bildung von Rauchgas und ein Dampferzeuger zum Erzeugen von Dampf durch Wärmetausch mit dem Rauchgas vorgesehen. Dies erlaubt es, eine Wärmeverschaltung des gesamten Receiver module groups supplied water flow rates on the at least one pump and / or the at least one control valve based on the steam temperature in the module headers and / or steam lines of the various receiver modules and / or receiver module groups is provided. In a first particularly preferred embodiment of the power plant, a combustion chamber for burning fuel to form flue gas and a steam generator for generating steam by heat exchange with the flue gas are provided. This allows a thermal connection of the whole
Kraftwerkprozesses durchzuführen, etwa indem der auf die unterschiedlichen Weisen erzeugte Dampf zwischen den Prozessen ausgetauscht und/oder gemeinsam genutzt wird. Dies führt bedarfsweise zu einer höheren Gesamteffizienz oder zu einem stabiler zu betreibenden Gesamtsystem. Besonders bevorzugt ist es aus diesen Gründen, wenn der im Receiver und im Dampferzeuger erzeugte Dampf nacheinander und/oder gemeinsam in der Dampfturbine entspannt wird. Dies kann besonders effektiv sein.  Perform power plant process, such as exchanged by the different ways steam generated between the processes and / or shared. If necessary, this leads to a higher overall efficiency or to a more stable overall system to be operated. For these reasons, it is particularly preferable for the steam generated in the receiver and in the steam generator to be expanded one after the other and / or jointly in the steam turbine. This can be especially effective.
Eine wärmetechnische Integration der Teilsysteme kann beispielsweise besonders zweckmäßig erfolgen, wenn der Dampferzeuger einen Überhitzer zum Erzeugen von überhitztem Dampf durch den Wärmetausch mit dem Rauchgas aufweist und zudem die wenigstens eine Dampfleitung den Receiver zum gemeinsamen Überhitzen des im Dampferzeuger und im Receiver erzeugten Dampfs mit einem gemeinsamen A thermo-technical integration of subsystems can be particularly useful, for example, when the steam generator has a superheater for generating superheated steam through the heat exchange with the flue gas and also the at least one steam line the receiver for common overheating of the steam generated in the steam generator and the receiver with a common
Überhitzer verbindet. In diesem Überhitzer kann die Überhitzung des Dampfs dann durch einen Wärmetausch mit dem heißen durch die Verbrennung gebildeten Superheater connects. In this superheater, the superheating of the steam can then be replaced by a heat exchange with the hot one formed by the combustion
Rauchgas erfolgen. Dies bietet sich aufgrund der Größe und der Bauform eines solchen Überhitzers an. Grundsätzlich könnte der Dampf auch gemeinsam durch einen Wärmetausch mit konzentrierter Sonnenstrahlung überhitzt werden. Dies wird aber in vielen Fällen aufgrund der größeren und schwereren Ausgestaltung des Receivers auf dem Turm des Solarturmkraftwerks weniger bevorzugt sein. Hinzu kommt, dass die Sonnenstrahlung nicht so zuverlässig zur Verfügung steht, wie heiße Rauchgase zur Überhitzung des Dampfs erzeugt werden können. Flue gas done. This is due to the size and design of such a superheater. In principle, the steam could also be overheated together by a heat exchange with concentrated solar radiation. However, this will be less preferred in many cases due to the larger and heavier design of the receiver on the tower of the solar tower power plant. In addition, the solar radiation is not as reliable available as hot flue gases can be generated to overheat the steam.
Eine effektive und effiziente Nutzung des erzeugten Dampfs lässt sich einfach realisieren, wenn eine Verbindung zur Verbindung der wenigstens einen An effective and efficient use of the generated steam can be easily realized if a connection to the connection of the at least one
Dampfleitung des Receivers und der wenigstens einen Dampfleitung des Überhitzers mit der Dampfturbine vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der im Receiver erzeugte Dampf und der im Überhitzer überhitzte Dampf gemeinsam entspannt werden, etwa um dadurch zur Stromerzeugung einen Generator anzutreiben. Steam line of the receiver and the at least one steam line of the superheater is provided with the steam turbine. In this way, the generated in the receiver Steam and the superheated superheated steam to be relaxed together, for example, thereby to drive a generator to generate electricity.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der erzeugte und/oder überhitzte Dampf in einer Dampfturbine, vorzugsweise zurIn a first particularly preferred embodiment of the method, the generated and / or superheated steam in a steam turbine, preferably for
Stromerzeugung in einem Generator, entspannt. So kann einfach und effizient Strom erzeugt und der Dampf entsprechend genutzt werden. Power generation in a generator, relaxed. This way, electricity can be generated easily and efficiently and the steam used accordingly.
Einen besonders effektive Wärmeintegration lässt sich erreichen, wenn nicht nur die Sonnenenergie genutzt, sondern zudem ein Brennstoff in einer Brennkammer zur Erzeugung von Rauchgas verbrannt wird, das Wasser durch einen Wärmetausch in einem Verdampfer eines Dampferzeugers verdampft. Der so gewonnene Dampf und der über den Receiver gewonnene Dampf können dann in einem Überhitzer gemeinsam überhitzt werden. Dies erfolgt der Einfachheit halber durch einen A particularly effective heat integration can be achieved if not only the solar energy used, but also a fuel is burned in a combustion chamber to produce flue gas, which evaporates water through a heat exchange in an evaporator of a steam generator. The steam thus obtained and the steam obtained via the receiver can then be superheated together in a superheater. This is done for the sake of simplicity by a
Wärmetausch mit dem bei der Verbrennung gebildeten Rauchgas. Dieser Prozess ist einfacher steuerbar als die Überhitzung des Dampfs auf dem Turm des Heat exchange with the flue gas formed during combustion. This process is easier to control than the overheating of the steam on the tower of the
Solarturmkraftwerks, was zudem die Anordnung eines großen und schweren Solar tower power plant, which also makes the arrangement of a large and heavy
Überhitzers auf dem Turm des Überhitzers erforderlich machen würde, auch wenn dies prinzipiell möglich und in einigen Fällen sogar bevorzugt sein kann. Der gemeinsam überhitzte Dampf wird dann der Einfachheit halber gemeinsam in einer Dampfturbine genutzt, wobei der Dampf entspannt und zum Antreiben eines Strom erzeugenden Generators genutzt wird. Overheater on the tower of the superheater would be required, although this may be possible in principle and in some cases even preferred. The jointly superheated steam is then used for the sake of simplicity together in a steam turbine, wherein the steam is expanded and used to drive a power generating generator.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Brennstoff in einer Brennkammer verbrannt werden, um so ein Rauchgas zu erzeugen, das durch einen entsprechenden Alternatively or additionally, a fuel may be burned in a combustion chamber so as to produce a flue gas which is replaced by a corresponding one
Wärmetausch in einem Dampferzeuger Wasser verdampft und/oder Dampf überhitzt. Der aus dem Dampferzeuger abgezogene Dampf kann dann zusammen mit dem im Receiver erzeugten Dampf in einer Dampfturbine, vorzugsweise zur Stromerzeugung in einem Generator, entspannt werden. Auch hier werden eine effektive  Heat exchange in a steam generator vaporizes water and / or overheats steam. The steam withdrawn from the steam generator can then be expanded together with the steam generated in the receiver in a steam turbine, preferably for generating electricity in a generator. Again, be an effective
Wärmeintegration und eine Reduzierung der erforderlichen Anlagenteile erreicht. Um die Nutzung des Dampfs in einer bevorzugten, zuverlässigen und effizienten Weise zu ermöglichen, kann der dem Modulverteiler des wenigstens einen Thermal integration and a reduction of the required system parts achieved. In order to facilitate the use of the steam in a preferred, reliable and efficient manner, the module distributor of the at least one can
Receivermoduls und/oder der den Modulverteilern der wenigstens einen Receiver module and / or the module distributors of at least one
Receivermodulgruppe zugeführte Wassermengenstrom anhand der Dampftemperatur und/oder des Dampfdrucks im Modulsammler und/oder der Dampfleitung des wenigstens einen Receivermoduls und/oder der wenigstens einen Receiver module group supplied amount of water flow on the basis of the steam temperature and / or the vapor pressure in the module collector and / or the steam line of the at least one receiver module and / or the at least one
Receivermodulgruppe geregelt werden. Mit anderen Worten kann vorgegeben werden, mit welchen Eigenschaften der Dampf bereitgestellt werden soll, und sodann ein Dampf mit diesen Eigenschaften erzeugt werden. Dies kann der Angleichung der Eigenschaften von Dampfströmen aus unterschiedlichen Quellen und/oder zur effizienteren Nutzung des Dampfs beitragen. Receiver module group are regulated. In other words, it is possible to specify with which properties the steam is to be provided and then to generate a vapor with these properties. This may help to approximate the properties of vapor streams from different sources and / or to more efficiently utilize the vapor.
Zur Regelung bzw. Steuerung der Eigenschaften des erzeugten Dampfs, wobei insbesondere die Menge des Dampfs, die Temperatur und der Druck von Bedeutung sind, bietet es sich an, wenn der zugeführte Wassermengenstrom über wenigstens eine dem wenigstens einen Receivermodul und/oder der wenigstens einen To regulate or control the properties of the generated steam, wherein in particular the amount of steam, the temperature and the pressure of importance, it makes sense if the supplied water flow over at least one of the at least one receiver module and / or the at least one
Receivermodulgruppe zugeordnete Pumpe geregelt oder wenigstens eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der zugeführte Wassermengenstrom aber auch über wenigstens ein dem wenigstens einen Receivermodul und/oder der wenigstens einen Receivermodulgruppe zugeordnetes Regelventil geregelt werden. Receiver module assigned pump is regulated or at least set. Alternatively or additionally, however, the supplied water flow rate can also be regulated via at least one control valve assigned to the at least one receiver module and / or the at least one receiver module group.
Hierbei ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn eine Regeleinrichtung vorgesehen wird, die den wenigstens einen zugeführten Wassermengenstrom regelt und die dem wenigstens einen Receivermodul und/oder der wenigstens einen In this case, it is generally preferred if a control device is provided which regulates the at least one supplied water flow and the at least one receiver module and / or the at least one
Receivermodulgruppe zugeordnet ist. Assigned to the receiver module group.
Um die Erzeugung des Dampfs in einer bevorzugten, zuverlässigen und effizienten Weise zu ermöglichen, kann der wenigstens einem Modulrohr, insbesondere wenigstens einer Gruppe von Modulrohren oder jedem Modulrohr, des wenigstens einen Modulverteilers des wenigstens einen Receivermoduls zugeführte In order to enable the generation of the steam in a preferred, reliable and efficient manner, the at least one module tube, in particular at least one group of modular tubes or each module tube, can supply the at least one module distributor of the at least one receiver module
Wassermengenstrom anhand der Dampftemperatur am Austritt des wenigstens einen Modulrohrs, im Modulsammler und/oder der Dampfleitung des wenigstens einen Receivermoduls und/oder der wenigstens einen Receivermodulgruppe geregelt werden. Zudem ist es der Einfachheit halber und zur genaueren Regelung des zugeführten Wassermengenstroms zweckmäßig, den zugeführten Water flow rate based on the steam temperature at the outlet of the at least one Module tube, in the module collector and / or the steam line of the at least one receiver module and / or the at least one receiver module group are regulated. In addition, it is convenient for the sake of simplicity and for more accurate control of the supplied water flow, the supplied
Wassermengenstrom über wenigstens ein dem wenigstens einen Modulrohr, insbesondere wenigstens einer Gruppe von Modulrohren oder jedem Modulrohr, des wenigstens einen Modulverteilers (14) des wenigstens einen Receivermoduls (13) zugeordnetes Regelventil zu regeln. Auch hierbei ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn eine Regeleinrichtung vorgesehen wird, die den wenigstens einen zugeführten Wassermengenstrom regelt und die dem wenigstens einen Modulrohr bzw. dem jeweiligen Regelventil zugeordnet ist. Controlling the amount of water flow via at least one control valve associated with the at least one module tube, in particular at least one group of modular tubes or each module tube, of the at least one module distributor (14) of the at least one receiver module (13). Here, too, it is generally preferred if a control device is provided which regulates the at least one supplied water flow rate and which is associated with the at least one module tube or the respective control valve.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt In the following we will explain the invention with reference to a purely exemplary embodiments showing drawing. In the drawing shows
Fig. 1 ein erstes erfindungsgemäßes Kraftwerk in einer schematischen Fig. 1 shows a first inventive power plant in a schematic
Darstellung, Fig. 2 ein Receivermodul des Receivers des Kraftwerks aus der Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung,  2 shows a receiver module of the receiver of the power plant of FIG. 1 in a perspective view, FIG.
Fig. 3 ein Detail des Receivermoduls aus der Fig. 2 betreffend einen Fig. 3 shows a detail of the receiver module of FIG. 2 concerning a
Modulverteiler und Modulrohre in einer Schnittdarstellung,  Module distributor and module tubes in a sectional view,
Fig. 4 das Receivermodul des Receivers des Kraftwerks aus der Fig. 1 in einer schematischen Darstellung Fig. 4 shows the receiver module of the receiver of the power plant of FIG. 1 in a schematic representation
Fig. 5 den Receiver des Kraftwerks aus der Fig. 1 in einer perspektivischen Fig. 5 shows the receiver of the power plant of FIG. 1 in a perspective
Darstellung, Fig. 6 ein zweites erfindungsgemäßes Kraftwerk in einer schematischenPresentation, Fig. 6 shows a second inventive power plant in a schematic
Darstellung und Presentation and
Fig. 7 ein drittes erfindungsgemäßes Kraftwerk in einer schematischen Fig. 7 shows a third power plant according to the invention in a schematic
Darstellung.  Presentation.
In der Fig. 1 ist ein als Solarturmkraft ausgebildetes Kraftwerk 1 mit einer Reihe von Spiegeln 2 dargestellt, die die auf die Spiegel 2 auftreffende Sonnenstrahlung 3 auf den auf einem Turm 4 angeordneten Receiver 5 des Kraftwerks 1 konzentrieren. Der Receiver 5 absorbiert die Wärme der auf den Receiver 5 konzentrierten In FIG. 1, a power plant 1 designed as a solar tower power is shown with a series of mirrors 2 which concentrate the solar radiation 3 impinging on the mirrors 2 onto the receiver 5 of the power plant 1 arranged on a tower 4. The receiver 5 absorbs the heat of the receiver 5 concentrated
Sonnenstrahlung 3 und wird von Wasser 6 durchströmt, das über eine Zuführleitung 7 dem Receiver 5 zugeführt und beim Durchtritt durch den Receiver 5 infolge des Wärmetauschs mit dem durch die absorbierte Sonnenstrahlung 3 aufgeheizten Receiver 5 verdampft wird. Bevorzugt wird der so entstehende Dampf 8 beim weiteren Durchtritt durch den Receiver 5 überhitzt. Die Temperatur des Dampfs 8 liegt dann deutlich oberhalb der Kondensationstemperatur des Dampfs 8 auf dem entsprechenden Druckniveau. Der überhitzte Dampf 8 wird sodann über eine  Solar radiation 3 and is traversed by water 6, which is supplied via a feed line 7 to the receiver 5 and vaporized on passing through the receiver 5 due to the heat exchange with the heated by the absorbed solar radiation 3 Receiver 5. Preferably, the resulting vapor 8 is overheated during further passage through the receiver 5. The temperature of the steam 8 is then significantly above the condensation temperature of the steam 8 at the corresponding pressure level. The superheated steam 8 is then over a
Dampfleitung 9 an eine Dampfturbine 10 weitergeleitet, in der der Dampf 8 entspannt wird, um dabei einen mit der Welle 11 der Dampfturbine 10 gekoppelten Generator 12 anzutreiben. Der Generator 12 erzeugt dabei auf an sich bekannte Weise Strom, der in ebenfalls bekannter Weise in ein Stromnetz eingespeist werden kann. Steam line 9 forwarded to a steam turbine 10, in which the steam is expanded 8, thereby driving a coupled to the shaft 11 of the steam turbine 10 generator 12. The generator 12 generates electricity in a manner known per se, which can be fed into a power grid in a likewise known manner.
Der auf dem Turm 4 des in Fig. 1 dargestellten Kraftwerks 1 vorgesehene Receiver 5 weist eine Reihe von einzelnen Receivermodulen 13 auf, von denen eines im Detail in der Fig. 2 dargestellt ist. Das Receivermodul 13 umfasst einen Modulverteiler 14, der mit einer Zuführleitung 7 für Wasser 6 verbunden ist. Über die Zuführleitung 7 gelangt das Wasser 6 in den Modulverteiler 14, der das Wasser 6 auf die Modulrohre 15 des Receivermoduls 13 verteilt. Die Modulrohre 15 gehen alle vom Modulverteiler 14 ab und führen nach oben zu einem Modulsammler 16 hin. Das Wasser 6 wird also parallel durch die Modulrohre 15 vom Modulverteiler 14 zum Modulsammler 16 geleitet. Dabei verlaufen die Modulrohre 15 wenigstens abschnittsweise zwischen dem Modulverteiler 14 und dem Modulsammler 16 parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene. In diesem Bereich bilden die Modulrohre 15 gemeinsam eine wenigstens im Wesentlichen geschlossene Fläche, auf die die von den Spiegeln 2 konzentrierte Sonnenstrahlung 3 auf das Receivermodul 13 trifft. Wie die Modulrohre 15 geführt sind, wird im Detail in der Fig. 3 dargestellt. The receiver 5 provided on the tower 4 of the power plant 1 shown in FIG. 1 has a number of individual receiver modules 13, one of which is shown in detail in FIG. The receiver module 13 comprises a module distributor 14, which is connected to a feed line 7 for water 6. Via the supply line 7, the water 6 passes into the module distributor 14, which distributes the water 6 to the module tubes 15 of the receiver module 13. The module tubes 15 all start from the module distributor 14 and lead upwards to a module collector 16. The water 6 is thus passed in parallel through the module tubes 15 from the module distributor 14 to the module collector 16. In this case, the module tubes 15 extend at least in sections the module distributor 14 and the module collector 16 parallel to each other and in a common plane. In this area, the module tubes 15 together form an at least substantially closed surface onto which the solar radiation 3, which is concentrated by the mirrors 2, strikes the receiver module 13. How the module tubes 15 are guided is shown in detail in FIG.
Um das Receivermodul 13 einfach fertigen und die Modulrohre 15 einfach, dicht und zuverlässig mit dem Modulverteiler 14 verbinden zu können, sind die Anschlüsse der Modulrohre 15 an den Modulverteiler 14 beim dargestellten und insoweit In order to easily manufacture the receiver module 13 and to be able to easily, tightly and reliably connect the module tubes 15 to the module distributor 14, the connections of the module tubes 15 to the module distributor 14 are shown and to that extent
bevorzugten Receivermodul 13 nicht entlang einer einzigen Linie vorgesehen. preferred receiver module 13 is not provided along a single line.
Vielmehr sind beim dargestellten und insoweit bevorzugten Receivermodul 13 die Modulrohre 15 zu drei Gruppen von Rohren 17,18,19 zusammengefasst, wobei jede Gruppe von Rohren 17,18,19 entlang einer anderen Linie 20,21,22 mit dem  Rather, in the illustrated and so far preferred receiver module 13, the module tubes 15 are combined into three groups of tubes 17,18,19, each group of tubes 17,18,19 along another line 20,21,22 with the
Modulverteiler 14 verbunden ist. Die drei Linien 20,21,22 sind zudem wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die Verbindung der Modulrohre 15 mit dem Modulsammler 16 ist in gleicher Weise wie die in der Fig. 3 dargestellte Verbindung zwischen den Modulrohren 15 und dem Modulverteiler 14 ausgestaltet, weshalb auf eine separate Detaildarstellung der Verbindung der Modulrohre 15 mit dem Modulsammler 16 verzichtet werden kann. Grundsätzlich können je nach den Besonderheiten des jeweiligen Anwendungsfalls die Modulrohre auch zu mehr oder weniger Gruppen von Rohren zusammengefasst sein, und zwar insbesondere zu zwei oder zu drei Gruppen von Rohren. Module distributor 14 is connected. The three lines 20,21,22 are also aligned at least substantially parallel to each other. The connection of the module tubes 15 to the module header 16 is configured in the same way as the connection between the module tubes 15 and the module distributor 14 shown in FIG. 3, which is why a separate detailed representation of the connection of the module tubes 15 with the module header 16 can be dispensed with. In principle, depending on the particularities of the particular application, the module tubes can also be combined to form more or fewer groups of tubes, in particular to two or three groups of tubes.
Die von den Spiegeln 2 konzentrierte und auf das Receivermodul 13 treffende The concentrated by the mirrors 2 and striking the receiver module 13
Sonnenstrahlung 3, wird von den Modulrohren 15 absorbiert, wozu die Modulrohre 15 vorzugsweise schwarz ausgebildet sind. Dabei wird die thermische Energie der Sonnenstrahlung 3 über einen Wärmetausch an das im Inneren der Modulrohre 15 geführte Wasser 6 bzw. den innerhalb der Modulrohre geführten Dampf 8 abgegeben. Der bedarfsweise überhitzte Dampf 8 wird dann in dem Modulsammler 16 Solar radiation 3, is absorbed by the module tubes 15, to which the module tubes 15 are preferably formed black. In this case, the thermal energy of the solar radiation 3 is delivered via a heat exchange to the water 6 guided in the interior of the module tubes 15 or the vapor 8 guided inside the module tubes. The demand superheated steam 8 is then in the module collector 16th
gesammelt. Dabei wird die zugeführte Wassermenge so gewählt, dass das zugeführte Wasser 6 vollständig in den Modulrohren 15 verdampft. Es gelangt also ausschließlich Dampf 8 in den Modulsammler 16, der dann an die angeschlossene Dampfleitung 9 abgegeben wird. collected. In this case, the amount of water supplied is chosen so that the supplied water 6 completely evaporated in the module tubes 15. So it comes exclusively Steam 8 in the module header 16, which is then delivered to the connected steam line 9.
Zum Einstellen und/oder Regeln der zugeführten Wassermenge kann, wie dies insbesondere in der Fig. 4 dargestellt ist, wenigstens eine Pumpe 23 und/oder wenigstens ein Regelventil 24 vorgesehen sein. Bevorzugt ist hierzu eine For setting and / or regulating the amount of water supplied, as shown in particular in FIG. 4, at least one pump 23 and / or at least one control valve 24 may be provided. Preferred is this one
Regeleinrichtung 25 vorgesehen, die die Pumpe 23 und/oder das Regelventil 24 in entsprechender Weise ansteuert. Um die Ansteuerung der Pumpe 23 und/oder des Regelventils 24 an den Betrieb des Receivers 5 anpassen zu können, kann die Control device 25 is provided, which controls the pump 23 and / or the control valve 24 in a corresponding manner. In order to adjust the control of the pump 23 and / or the control valve 24 to the operation of the receiver 5, the
Temperatur und/oder der Druck des Dampfs 8 im Modulsammler 16 oder in derTemperature and / or the pressure of the steam 8 in the module header 16 or in the
Dampfleitung 9 über wenigstens einen geeigneten Sensor 26 gemessen werden. Dann kann die Regeleinrichtung 25 die Wasserzufuhr so einstellen, dass sich die Steam line 9 via at least one suitable sensor 26 are measured. Then, the controller 25 can adjust the water supply so that the
gewünschte Temperatur und/oder der gewünschte Druck des Dampfs 8 im desired temperature and / or the desired pressure of the steam 8 im
Modulsammler 16 bzw. in der Dampfleitung 9 einstellt. Module collector 16 or in the steam line 9 sets.
Der in der Fig. 5 im Detail dargestellte und insoweit bevorzugte Receiver 5 umfasst eine Reihe von Receivermodulen 13, die kreisförmig angeordnet sind, um umlaufend Sonnenstrahlung 3 absorbieren zu können. Die einzelnen Receivermodule 13 sind alle parallel zueinander angeordnet und werden zudem auch parallel zueinander betrieben, wobei die Modulverteiler 14 und die Modulsammler 16 vorzugsweise jeweils untereinander mit derselben Zuführleitung 7 bzw. mit derselben Dampfleitung 9 verbunden sind. Es wird auf diese Weise eine wenigstens im Wesentlichen geschlossene umlaufende Absorptionsfläche für darauf über die Spiegel 2 The receiver 5 shown in detail in FIG. 5 and insofar preferred comprises a series of receiver modules 13 which are arranged in a circle in order to be able to absorb solar radiation 3 all around. The individual receiver modules 13 are all arranged parallel to one another and, moreover, are also operated parallel to one another, the module distributors 14 and the module collectors 16 preferably being connected to each other with the same supply line 7 or with the same steam line 9. It is in this way an at least substantially closed circumferential absorption surface for it on the mirror second
konzentrierte Sonnenstrahlung 3 bereitgestellt. Mithin können auch die Spiegel 2 umlaufend zum Turm 4 des Kraftwerks 1 bzw. kreisförmig zur Längsachse desconcentrated solar radiation 3 provided. Consequently, the mirrors 2 can also be circumferential to the tower 4 of the power plant 1 or circular to the longitudinal axis of the
Receivers 5 angeordnet werden, um Sonnenstrahlung 3 einzufangen. Dies kann jedoch dazu führen, dass die Sonnenstrahlung 3 unterschiedlich stark auf die einzelnen Receivermodule 13 konzentriert wird, was dann durch eine gezielte Regelung der Receivermodule 13 ausgeglichen werden kann. Die Regelungseinrichtung 25 sorgt dabei dafür, dass einem Receivermodul 13 umso mehr Wasser 6 zugeführt wird, je größer die von dem Receivermodul 13 absorbierte Sonnenenergie ist. So wird erreicht, dass in den Modulsammlern 16 der verschiedenen Receivermodule 5 Dampf 8 mit wenigstens ähnlichem Druck und wenigstens ähnlicher Temperatur erzeugt und gesammelt der Dampfleitung 9 übergeben wird. In der Fig. 6 ist ein alternatives Kraftwerk 30 dargestellt, das als Kombination eines Solarturmkraftwerks und eines konventionellen Kraftwerks ausgebildet ist. Der Teil des Kraftwerks 31, der als das Solarturmkraftwerk angesehen werden kann, ist analog zu dem in der Fig. 1 dargestellten Kraftwerk 1 ausgebildet, weshalb auch gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen. Der Teil des Kraftwerks 32, der als Receivers 5 are arranged to capture solar radiation 3. However, this can lead to the solar radiation 3 being concentrated to different degrees on the individual receiver modules 13, which can then be compensated for by a specific regulation of the receiver modules 13. The control device 25 ensures that the more water 6 is supplied to a receiver module 13, the greater the solar energy absorbed by the receiver module 13. So will achieved that generated in the module headers 16 of the various receiver modules 5 steam 8 with at least similar pressure and at least similar temperature and collected the steam line 9 is passed. In Fig. 6, an alternative power plant 30 is shown, which is formed as a combination of a solar tower power plant and a conventional power plant. The part of the power plant 31, which can be regarded as the solar tower power plant is formed analogous to the power plant 1 shown in FIG. 1, which is why the same components bear the same reference numerals. The part of the power plant 32, which as
konventionelles Kraftwerk angesehen werden kann, umfasst einen Speicherbehälter 33 zum Zwischenspeichern eines Brennstoffs 34 und eine Brennkammer 35 zum Verfeuern des Brennstoffs unter Bildung von Rauchgas 36. Das Rauchgas 36 strömt dann durch einen Dampferzeuger 37, der einen Überhitzer 38, einen Verdampfer 39 und eine Speisewasservorwärmung 40 umfasst, die vom Rauchgas 36 der Reihe nach durchströmt werden. Das Wasser 6 bzw. der Dampf 8 strömen im Gegenstrom dazu durch den Dampferzeuger 37. Der Dampf verlässt den Dampferzeuger 37 ebenso wie den Receiver 5 im überhitzten Zustand. Die beiden überhitzten Dampfströme aus dem Receiver 5 einerseits und dem Dampferzeuger 37 andererseits werden Conventional power plant includes a storage tank 33 for temporarily storing a fuel 34 and a combustion chamber 35 for firing the fuel to form flue gas 36. The flue gas 36 then flows through a steam generator 37, the superheater 38, an evaporator 39 and a feedwater preheating 40, which are traversed by the flue gas 36 in sequence. The water 6 and the steam 8 flow in countercurrent thereto through the steam generator 37. The steam leaves the steam generator 37 as well as the receiver 5 in the overheated state. The two superheated steam streams from the receiver 5 on the one hand and the steam generator 37 on the other
zusammengeführt und dann gemeinsam in eine Dampfturbine 10 geleitet, in der der Dampf 8 entspannt wird und einen Generator 12 zur Stromerzeugung antreibt. Der die Dampfturbine 10 verlassende Dampf wird kondensiert und wieder dem Receiver 5 und dem Dampferzeuger 37 zugeleitet. Das Verhältnis, in dem das Kondensat von der Dampfturbine 10 zum Receiver 5 und zum Dampferzeuger 37 geleitet wird, kann fest vorgegeben oder durch die Regeleinrichtung 25 geregelt werden. Nach Verlassen des Dampferzeugers 37 wird das abgekühlte Rauchgas 36 weiter zu einem Kamin 41 geleitet. Bedarfsweise kann das Rauchgas 36 noch vor dem Erreichen des Kamins 41 in einer bekannten Art und Weise, die daher nicht dargestellt ist, gereinigt werden, um das Rauchgas 36 vor dem Abgeben an die Umgebung über den Kamin 41 von brought together and then passed together in a steam turbine 10, in which the steam is relaxed 8 and drives a generator 12 for generating electricity. The steam leaving the steam turbine 10 is condensed and fed back to the receiver 5 and the steam generator 37. The ratio in which the condensate from the steam turbine 10 to the receiver 5 and the steam generator 37 is passed, can be fixed or regulated by the control device 25. After leaving the steam generator 37, the cooled flue gas 36 is passed on to a chimney 41. If necessary, the flue gas 36 can be cleaned before reaching the chimney 41 in a known manner, which is therefore not shown, to the flue gas 36 before discharging to the environment through the chimney 41 of
Störstoffen zu entfrachten. In der Fig. 7 ist ein alternatives Kraftwerk dargestellt, das dem in der Fig. 6 Dispose of contaminants. FIG. 7 shows an alternative power plant which corresponds to that shown in FIG. 6
dargestellten Kraftwerk stark ähnelt, weshalb vorliegend auch nur auf die Power plant is very similar, so in this case only on the
Abwandlung des Kraftwerks gemäß Fig. 7 eingegangen wird. Im Receiver 5 wird solarthermisch Wasser 6 verdampft und sodann mit dem im Verdampfer 39 des Dampferzeugers 37 mittels des Rauchgases 36 erzeugten Dampfs 8 zusammengeführt. Der Dampf 8 wird sodann gemeinsam einem Überhitzer 38 zugeführt, in dem der Dampf 8 durch einen Wärmetausch mit dem Rauchgas 36 überhitzt wird. Der überhitzte Dampf 8 wird dann, wie bereits beschrieben, gemeinsam in einer Variation of the power plant shown in FIG. 7 is received. In the receiver 5, solar thermal water 6 is evaporated and then combined with the vapor 8 generated in the evaporator 39 of the steam generator 37 by means of the flue gas 36. The steam 8 is then supplied together to a superheater 38, in which the steam 8 is overheated by a heat exchange with the flue gas 36. The superheated steam 8 is then, as already described, together in one
Dampfturbine 10 entspannt, wobei die Welle 11 der Dampfturbine 10 einen Generator 12 antreibt, der auf diese Weise Strom erzeugt und den Strom in ein Stromnetz einspeist. Steam turbine 10 relaxes, wherein the shaft 11 of the steam turbine 10 drives a generator 12, which generates electricity in this way and feeds the electricity into a power grid.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kraftwerk  1 power plant
2 Spiegel  2 mirrors
3 Sonnenstrahlung  3 solar radiation
4 Turm  4 tower
5 Receiver  5 receivers
6 Wasser  6 water
7 Zuführleitung  7 feed line
8 Dampf  8 steam
9 Dampfleitung  9 steam line
10 Dampfturbine  10 steam turbine
11 Welle  11 wave
12 Generator  12 generator
13 Receivermodul  13 receiver module
14 Modulverteiler  14 module distributor
15 Modulrohre  15 modular tubes
16 Modulsammler  16 module collectors
17,18,19 Gruppen von Rohren  17,18,19 groups of pipes
20,21,22 Linien  20,21,22 lines
23 Pumpe  23 pump
24 Regelventil  24 control valve
25 Regeleinrichtung  25 control device
26 Sensor  26 sensor
30 Kraftwerk 31,32 Teile des Kraftwerks30 power plant 31.32 parts of the power plant
33 Speicherbehälter 33 storage tanks
34 Brennstoff  34 fuel
35 Brennkammer  35 combustion chamber
36 Rauchgas 36 flue gas
37 Dampferzeuger  37 steam generator
38 Überhitzer  38 superheaters
39 Verdampfer  39 evaporator
40 Speisewasservorwärmung 41 Kamin  40 Feed water preheating 41 Fireplace

Claims

Patentansprüche claims
Receiver (5) für ein Solarturmkraftwerk (1,30), mit wenigstens einem Receiver (5) for a solar tower power plant (1,30), with at least one
Receivermodul (13) zur Absorption von Sonnenenergie der über Spiegel (2) auf das Receivermodul (13) konzentrierten Sonnenstrahlung (3), mit einer Receiver module (13) for absorbing solar energy of the mirror (2) on the receiver module (13) concentrated solar radiation (3), with a
Zuführleitung (7) zur Zuführung von im Receivermodul (13) zu verdampfendem Wasser (6) und mit einer Dampfleitung (9) zum Abführen von im Receivermodul (13) verdampftem Wasser (6), wobei das Receivermodul (13) einen mit der Zuführleitung (7) verbundenen Modulverteiler (14) aufweist, Feed line (7) for supplying in the receiver module (13) to be evaporated water (6) and with a steam line (9) for discharging in the receiver module (13) evaporated water (6), wherein the receiver module (13) one with the feed ( 7) has associated module distributor (14),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
das Receivermodul (13) einen mit der Dampfleitung (9) verbundenen und oberhalb des Modulverteilers (14) angeordneten Modulsammler (16) und eine Vielzahl von den Modulverteiler (14) und den Modulsammler (16) miteinander verbindender Modulrohre (15) umfasst und dass das Receivermodul (5) als Zwangsdurchlaufdampferzeuger ausgebildet ist. the receiver module (13) has a module collector (16) connected to the steam line (9) and arranged above the module distributor (14) and a multiplicity of module tubes (15) interconnecting the module distributor (14) and the module collector (16); Receiver module (5) is designed as a forced flow steam generator.
Receiver nach Anspruch 1, Receiver according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Modulrohre (15) wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander und/oder wenigstens im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und dass, vorzugsweise, die Modulrohre (15) eine wenigstens im Wesentlichen geschlossene Absorberfläche zur Absorption von Sonnenenergie der über Spiegel (2) auf das Receivermodul (13) konzentrierten Sonnenstrahlung (3) bilden. the module tubes (15) are arranged at least substantially parallel to one another and / or at least substantially in a common plane, and that, preferably, the module tubes (15) have an at least substantially closed absorber surface for absorbing solar energy via the mirror (2) on the Receiver module (13) concentrated solar radiation (3) form.
Receiver nach Anspruch 1 oder 2, Receiver according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
der Zuführleitung (7) des wenigstens einen Receivermoduls (13) eine Pumpethe supply line (7) of the at least one receiver module (13) has a pump
(23) und/oder ein Regelventil (24) zur Einstellung des dem Modulverteiler (14) zugeführten Wassermengenstroms zugeordnet ist und dass, vorzugsweise, eine Regeleinrichtung (25) zur Regelung des dem wenigstens einen Receivermoduls (13) zugeführten Wassermengenstroms über die wenigstens eine Pumpe (23) und/oder das wenigstens eine Regelventil (24) anhand der Dampftemperatur im Modulsammler (16) und/oder der Dampfleitung (9) vorgesehen ist. (23) and / or a control valve (24) for adjusting the module distributor (14) and that, preferably, a control device (25) for controlling the at least one receiver module (13) supplied water flow rate through the at least one pump (23) and / or the at least one control valve (24) based on the steam temperature in the module collector ( 16) and / or the steam line (9) is provided.
Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Receiver according to one of claims 1 to 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
wenigstens einem Modulrohr (15), insbesondere wenigstens einer Gruppe von Modulrohren (15) oder jedem Modulrohr (15), des wenigstens einen at least one module tube (15), in particular at least one group of modular tubes (15) or each module tube (15), of the at least one
Receivermoduls (13) wenigstens ein Regelventil zur Einstellung des dem wenigstens einen Modulrohr (15) zugeführten Wassermengenstroms zugeordnet ist und dass, vorzugsweise, eine Regeleinrichtung zur Regelung des dem wenigstens einen Modulrohr (15) zugeführten Wassermengenstroms über das wenigstens eine Regelventil anhand der Dampftemperatur am Austritt des wenigstens einen Modulrohrs (15), im Modulsammler (16) und/oder der Dampfleitung (9) vorgesehen ist. Receiver module (13) is associated with at least one control valve for adjusting the at least one module tube (15) supplied water flow and that, preferably, a control device for controlling the at least one module tube (15) supplied water flow over the at least one control valve based on the steam temperature at the outlet the at least one module tube (15), in the module collector (16) and / or the steam line (9) is provided.
Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Receiver according to one of claims 1 to 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
mehrere Receivermodule (13) zu einer Receivermodulgruppe und/oder zu einem, vorzugsweise kreisförmig um eine zentrale und vertikale Längsachse laufenden, Receiver (5) zusammengefasst sind und dass, vorzugsweise, wenigstens eine Regeleinrichtung zur Regelung der den verschiedenen a plurality of receiver modules (13) are combined to form a receiver module group and / or a receiver (5), preferably running circularly around a central and vertical longitudinal axis, and that, preferably, at least one control device for controlling the various
Receivermodulen (13) und/oder Receivermodulgruppen zugeführten Supplied to receiver modules (13) and / or receiver module groups
Wassermengenströmen über die wenigstens eine Pumpe (23) und/oder das wenigstens eine Regelventil (24) anhand der Dampftemperaturen in den Flows of water via the at least one pump (23) and / or the at least one control valve (24) based on the steam temperatures in the
Modulsammlern (16) und/oder Dampfleitungen (9) der verschiedenen Module collectors (16) and / or steam lines (9) of the various
Receivermodulen (13) und/oder Receivermodulgruppen vorgesehen ist. Kraftwerk (1,30) mit einem einen Receiver (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 tragenden Turm (4), mit einer Mehrzahl von Spiegeln (2) zur Konzentration von Sonnenstrahlung (3) auf den Modulrohren (15) des Receivers (5) und mit einer mit der Dampfleitung (9) verbundenen Dampfturbine (10) zum Entspannen des im Receiver (5) erzeugten Dampfs (8), vorzugsweise zur Stromerzeugung in einem Generator (12). Receiver modules (13) and / or receiver module groups is provided. Power station (1, 30) having a tower (4) carrying a receiver (5) according to one of Claims 1 to 5, having a plurality of mirrors (2) for concentrating solar radiation (3) on the module tubes (15) of the receiver (3). 5) and with a steam turbine (10) connected to the steam line (9) for relaxing the steam (8) generated in the receiver (5), preferably for generating electricity in a generator (12).
Kraftwerk nach Anspruch 6, Power plant according to claim 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
eine Brennkammer (35) zum Verbrennen von Brennstoff (34) unter Bildung von Rauchgas (36) und ein Dampferzeuger (37) zum Erzeugen von Dampf (8) durch Wärmetausch mit dem Rauchgas (36) vorgesehen sind und dass der im Receiver (5) und im Dampferzeuger (37) erzeugte Dampf (8) nacheinander und/oder gemeinsam in der Dampfturbine (10) entspannt wird. a combustion chamber (35) for burning fuel (34) to form flue gas (36) and a steam generator (37) for generating steam (8) by heat exchange with the flue gas (36) are provided and that in the receiver (5) and steam (8) generated in the steam generator (37) is expanded successively and / or jointly in the steam turbine (10).
Kraftwerk nach Anspruch 7, Power plant according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
der Dampferzeuger (37) einen Überhitzer (38) zum Erzeugen von überhitztem Dampf (8) durch Wärmetausch mit dem Rauchgas (36) aufweist und dass die wenigstens eine Dampfleitung (9) den Receiver (5) zum gemeinsamen the steam generator (37) has a superheater (38) for generating superheated steam (8) by heat exchange with the flue gas (36) and that the at least one steam line (9) the receiver (5) to the common
Überhitzen des im Dampferzeuger (37) und im Receiver (5) erzeugten Dampfs (8) mit dem Überhitzer (38) verbunden ist. Overheating of the steam generated in the steam generator (37) and the receiver (5) (8) with the superheater (38) is connected.
Kraftwerk nach einem der Ansprüche 7 oder 8, Power plant according to one of claims 7 or 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
eine Verbindung zur Verbindung der wenigstens einen Dampfleitung (9) desa connection for connecting the at least one steam line (9) of the
Receivers (5) und wenigstens einer Dampfleitung des Überhitzers (38) mit derReceivers (5) and at least one steam line of the superheater (38) with the
Dampfturbine (10) zum gemeinsamen Entspannen des im Receiver (5) erzeugtenSteam turbine (10) for common relaxation of the receiver (5) generated
Dampfs (8) und des im Überhitzer (38) überhitzten Dampfs (8) vorgesehen ist. Steam (8) and in the superheater (38) superheated steam (8) is provided.
10. Verfahren zum Betrieb wenigstens eines Receivers (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, vorzugsweise zum Betrieb eines Kraftwerks (1,30) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, 10. A method for operating at least one receiver (5) according to one of claims 1 to 5, preferably for operating a power plant (1, 30) according to one of claims 6 to 9,
- bei dem wenigstens ein Receivermodul (13) die Sonnenenergie von der über Spiegel (2) auf die Modulrohre (15) des Receivermoduls (13) konzentrierten Sonnenstrahlung (3) absorbiert,  in which at least one receiver module (13) absorbs solar energy from the solar radiation (3) concentrated via mirrors (2) onto the module tubes (15) of the receiver module (13),
- bei dem der Modulverteiler (14) des wenigstens einen Receivermoduls (13) über die Zuführleitung (7) zwangsweise mit einem Wassermengenstrom beaufschlagt wird,  - In which the module distributor (14) of the at least one receiver module (13) via the supply line (7) is forcibly acted upon by a flow of water,
- bei dem der dem Modulverteiler (14) zugeführte Wassermengenstrom auf die Modulrohre (15) des Receivermoduls (13) verteilt und beim Durchströmen der Modulrohre (15) in Richtung des Modulsammlers (16) vollständig verdampft und/oder überhitzt wird und  - In which the module distributor (14) supplied amount of water flow distributed to the module tubes (15) of the receiver module (13) and when flowing through the module tubes (15) in the direction of the module collector (16) completely evaporated and / or overheated and
- bei dem der erzeugte und/oder überhitzte Dampf (8) über den Modulsammler (16) und die Dampfleitung (9) abgeführt wird.  - In which the generated and / or superheated steam (8) via the module collector (16) and the steam line (9) is discharged.
11. Verfahren nach Anspruch 10, 11. The method according to claim 10,
bei dem der erzeugte und/oder überhitzte Dampf (8) in einer Dampfturbine (10), vorzugsweise zur Stromerzeugung in einem Generator (12), entspannt wird.  in which the generated and / or superheated steam (8) is expanded in a steam turbine (10), preferably for generating electricity in a generator (12).
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, 12. The method according to claim 1 or 11,
- bei dem ein Brennstoff (34) in einer Brennkammer (35) verbrannt wird,  in which a fuel (34) is burned in a combustion chamber (35),
- bei dem Wasser (6) durch Wärmetausch mit dem bei der Verbrennung gebildeten Rauchgas (36) in einem Verdampfer (39) eines Dampferzeugers (37) verdampft wird,  in which water (6) is vaporized by heat exchange with the flue gas (36) formed in the combustion in an evaporator (39) of a steam generator (37),
- bei dem der Dampf (8) des Dampferzeugers (37) und der Dampf (8) des  - In which the steam (8) of the steam generator (37) and the steam (8) of the
Receivers (5) durch Wärmetausch mit dem bei der Verbrennung gebildeten Rauchgas (36) gemeinsam in einem Überhitzer (38) überhitzt wird und  Receivers (5) is overheated by heat exchange with the flue gas (36) formed during combustion together in a superheater (38) and
- bei dem der überhitzte Dampf (8) in einer Dampfturbine(lO), vorzugsweise zur Stromerzeugung in einem Generator (12), entspannt wird. - In which the superheated steam (8) in a steam turbine (lO), preferably for generating electricity in a generator (12), is relaxed.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1, 13. The method according to claim 10 or 1,
- bei dem ein Brennstoff (34) in einer Brennkammer (35) verbrannt wird,  in which a fuel (34) is burned in a combustion chamber (35),
- bei dem durch Wärmetausch mit dem bei der Verbrennung gebildeten Rauchgas (36) in einem Dampferzeuger (37) Wasser (6) verdampft und/oder Dampf (8) überhitzt wird,  in which water (6) is vaporized and / or steam (8) is overheated in a steam generator (37) by heat exchange with the flue gas (36) formed during combustion,
- bei dem der Dampf (8) des Dampferzeugers (37) und der Dampf (8) des  - In which the steam (8) of the steam generator (37) and the steam (8) of the
Receivers (5) gemeinsam in einer Dampfturbine (10), vorzugsweise zur  Receivers (5) together in a steam turbine (10), preferably for
Stromerzeugung in einem Generator (12), entspannt wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,  Power generation in a generator (12), is relaxed. 14. The method according to any one of claims 10 to 13,
bei dem der dem Modulverteiler (14) des wenigstens einen Receivermoduls (13) und/oder der den Modulverteilern (14) der wenigstens einen  in which the module distributor (14) of the at least one receiver module (13) and / or the module distributors (14) of the at least one
Receivermodulgruppe zugeführte Wassermengenstrom anhand der  Receiver module group supplied water flow on the basis of
Dampftemperatur im Modulsammler (16) und/oder der Dampfleitung (9) des wenigstens einen Receivermoduls (13) und/oder der wenigstens einen  Steam temperature in the module collector (16) and / or the steam line (9) of the at least one receiver module (13) and / or the at least one
Receivermodulgruppe geregelt wird und  Receiver module group is regulated and
bei dem, vorzugsweise, der zugeführte Wassermengenstrom über wenigstens eine dem wenigstens einen Receivermodul (13) und/oder der wenigstens einen Receivermodulgruppe zugeordnete Pumpe (23) und/oder der zugeführte Wassermengenstrom über wenigstens ein dem wenigstens einen Receivermodul (13) und/oder der wenigstens einen Receivermodulgruppe zugeordnetes Regelventil (24) geregelt wird.  in which, preferably, the supplied water flow rate via at least one of the at least one receiver module (13) and / or the at least one receiver module group associated pump (23) and / or the supplied amount of water flow via at least one of the at least one receiver module (13) and / or the at least one receiver module group associated control valve (24) is controlled.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, 15. The method according to any one of claims 10 to 14,
- bei dem wenigstens einem Modulrohr (15), insbesondere wenigstens einer  - In the at least one module tube (15), in particular at least one
Gruppe von Modulrohren (15) oder jedem Modulrohr (15), des wenigstens einen Modulverteilers (14) des wenigstens einen Receivermoduls (13) zugeführte Wassermengenstrom anhand der Dampftemperatur am Austritt des wenigstens einen Modulrohrs (15), im Modulsammler (16) und/oder der Dampfleitung (9) des wenigstens einen Receivermoduls (13) und/oder der wenigstens einen Group of modular tubes (15) or each module tube (15), the at least one module distributor (14) of the at least one receiver module (13) supplied amount of water based on the steam temperature at the outlet of at least one module tube (15), in the module collector (16) and / or the steam line (9) of the at least one receiver module (13) and / or the at least one
Receivermodulgruppe geregelt wird und - bei dem, vorzugsweise, der zugeführte Wassermengenstrom über wenigstens ein dem wenigstens einen Modulrohr (15), insbesondere wenigstens einer Gruppe von Modulrohren (15) oder jedem Modulrohr (15), des wenigstens einen Modulverteilers (14) des wenigstens einen Receivermoduls (13) zugeordnetes Regelventil geregelt wird. Receiver module group is regulated and - in which, preferably, the supplied water flow rate over at least one of the at least one module tube (15), in particular at least one group of modular tubes (15) or each module tube (15), the at least one module distributor (14) of the at least one receiver module (13) associated control valve is controlled.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, 16. The method according to claim 14 or 15,
bei dem der zugeführte Wassermengenstrom über wenigstens eine dem wenigstens einen Receivermodul (13) und/oder der wenigstens einen  wherein the supplied amount of water flow over at least one of the at least one receiver module (13) and / or the at least one
Receivermodulgruppe und/oder dem wenigstens einem Modulrohr (15), insbesondere wenigstens einer Gruppe von Modulrohren (15) oder jedem Modulrohr (15), zugeordnete Regeleinrichtung (25) geregelt wird.  Receiver module group and / or the at least one module tube (15), in particular at least one group of modular tubes (15) or each module tube (15), associated control device (25) is controlled.
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