专利汇可以提供Verfahren und Vorrichtung zur Zwischenüberhitzung mit Sattdampf bei solarer Direktverdampfung in einem solarthermischen Kraftwerk专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且Die Erfindung betrifft eine solarthermische Kraftwerksanlage mit einem Arbeitsfluidkreislauf, einem auf Direktverdampfung basierenden solaren Dampferzeuger und einer Dampfturbine zur Entspannung des Arbeitsfluids unter Abgabe technischer Arbeit, wobei der solare Dampferzeuger und die Dampfturbine in den Arbeitsfluidkreislauf geschaltet sind, mit mindestens einem Zwischenüberhitzer zur Überhitzung des Arbeitsfluids, welcher mittels Arbeitsfluid aus dem solaren Dampferzeuger beheizbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage.,下面是Verfahren und Vorrichtung zur Zwischenüberhitzung mit Sattdampf bei solarer Direktverdampfung in einem solarthermischen Kraftwerk专利的具体信息内容。
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer solarthermischen Kraftwerksanlage, sowie eine solarthermische Kraftwerksanlage mit einem Arbeitsfluidkreislauf, einem auf Direktverdampfung basierenden solaren Dampferzeuger und einer Dampfturbine zur Entspannung des Arbeitsfluids unter Abgabe technischer Arbeit, wobei der solare Dampferzeuger und die Dampfturbine in den Arbeitsfluidkreislauf geschaltet sind, mit mindestens einem Zwischenüberhitzer zur Überhitzung des Arbeitsfluids.
Solarthermische Kraftwerke stellen eine alternative zur herkömmlichen Stromerzeugung dar. Ein solarthermisches Kraftwerk nutzt solare Strahlungsenergie, um elektrische Energie zu produzieren. Es besteht aus einem solaren Kraftwerksteil zur Absorption der Sonnenenergie und einem zweiten meist konventionellen Kraftwerksteil.
Der solare Kraftwerksteil umfasst dabei ein Solarfeld aus konzentrierenden Systemen. Sie sind der Hauptbestandteil des solaren Kraftwerksteils. Bekanntere konzentrierende Systeme sind dabei der Parabolrinnenkollektor, der Fresnel-Kollektor, der Solar-Turm mit Heliostaten und der Paraboloidspiegel. Parabolrinnenkollektoren und Fresnel-Kollektoren konzentrieren die Sonnenstrahlen auf ein in der Fokuslinie platziertes Absorberrohr. Dort wird die Sonnenenergie absorbiert und als Wärme an ein Wärmeträgermedium weitergegeben.
Als Wärmeträgermedium kann dabei Thermoöl, Wasser, Luft oder Salzschmelze zum Einsatz kommen.
Der konventionelle Kraftwerksteil umfasst zumeist eine Dampfturbine sowie einen Generator und einen Kondensator, wobei im Vergleich zum konventionellen Kraftwerk der Wärmeeintrag durch den Kessel durch den vom Solarfeld erzeugten Wärmeeintrag ersetzt wird.
Zurzeit werden solarthermische Kraftwerke mit indirekter Verdampfung ausgeführt, d.h. dass zwischen dem solaren Kraftwerksteil und dem konventionellen Kraftwerksteil Wärmetauscher geschaltet sind, um die im Solarfeld erzeugte Energie vom Wärmeträgermedium eines Solarfeldkreislaufes auf einen Wasser-Dampf-Kreislauf des konventionellen Kraftwerksteils zu übertragen.
Eine künftige Option stellt die direkte Verdampfung dar, bei der der Solarfeldkreislauf des solaren Kraftwerksteils und der Wasser-Dampf-Kreislauf des konventionellen Kraftwerksteils einen gemeinsamen Kreislauf bilden, wobei das Speisewasser im Solarfeld vorgewärmt, verdampft und eventuell überhitzt und so dem konventionellen Teil zugeführt wird. Der solare Kraftwerksteil ist somit ein solarer Dampferzeuger.
Mit den in einem Solarfeld mit direkter Verdampfung erreichten Dampfparametern kann der konventionelle Kraftwerksteil nicht optimal betrieben werden. Die Entspannung des Dampfes über ein möglichst großes Druckgefälle ist durch die bei der Entspannung in der Turbine entstehende Nässe sehr begrenzt. Um die Entstehung von Nässe in der Turbine bei Ausnutzung eines möglichst großen Druckgefälles zu minimieren, ist eine Zwischenüberhitzung des Dampfes notwendig.
In einem konventionellen Dampfkraftwerk wird die Zwischenüberhitzung mittels eines Wärmetauschers im Kessel durchgeführt. Bei solarthermischen Kraftwerken mit direkter Verdampfung kann die Zwischenüberhitzung in einem separaten Solarfeld ausgeführt werden. Diese Ausführung der Zwischenüberhitzung erscheint aber nicht zweckmäßig, da bei einer Zwischenüberhitzung im Solarfeld ein sehr hoher Druckverlust zu erwarten ist.
Die auf eine Vorrichtung bezogene Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe einer solarthermischen Kraftwerksanlage mit verbesserter Zwischenüberhitzung. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe eines Verfahrens zum Betrieb einer solchen Kraftwerksanlage.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 14.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.
Die erfinderische solarthermische Kraftwerksanlage umfasst einen Arbeitsfluidkreislauf, einen auf Direktverdampfung basierenden solaren Dampferzeuger und eine Dampfturbine zur Entspannung des Arbeitsfluids unter Abgabe technischer Arbeit, wobei der solare Dampferzeuger und die Dampfturbine in den Arbeitsfluidkreislauf geschaltet sind, mit mindestens einem Zwischenüberhitzer zur Überhitzung des Arbeitsfluids, welcher mittels Arbeitsfluid aus dem solaren Dampferzeuger beheizbar ist. Dadurch kann das Arbeitsfluid ohne den bei einer Zwischenüberhitzung im Solarfeld zu erwartenden sehr hohen Druckverlust überhitzt werden.
Bevorzugt ist der Zwischenüberhitzer ein Dampf-Dampf-Wärmetauscher.
Zweckmäßigerweise ist das Arbeitsfluid aus dem solaren Dampferzeuger Sattdampf oder überhitzter Dampf.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der Dampf-Dampf-Wärmetauscher primärseitig in eine Anzapfung der Dampfturbine geschaltet ist. Hierbei wird vorteilhafterweise auf eine Entnahme des höherwertigen Frischdampfes verzichtet. "Anzapfung" bedeutet eine Dampfentnahme zwischen zwei Schaufelstufen.
Vorteilhafterweise ist eine Zusatzfeuerung zur Zwischenüberhitzung in Strömungsrichtung eines Arbeitsfluids hinter den Zwischenüberhitzer geschaltet. Dadurch kann die Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes gleich oder sogar höher als die Frischdampftemperatur sein.
Zweckmäßigerweise ist der solare Dampferzeuger mit der Turbine über eine Frischdampfleitung verbunden, in die eine Zusatzfeuerung geschaltet ist.
Es ist vorteilhaft, den abgekühlten Dampf der Primärseite des Überhitzers zur rekuperativen Speisewasservorwärmung zu nutzen.
Je nach Dampfparameter kann ein Wasserabscheider im Kreislauf vor dem Zwischenüberhitzer zweckmäßig sein, um mit möglichst hohem Dampfgehalt in den Dampf-Dampf-Wärmetauscher auf der kalten Sekundärseite des Zwischenüberhitzers zu fahren.
Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn das Kondensat aus dem Wasserabscheider an geeigneter Stelle wieder in den Arbeitsfluidkreislauf eingebracht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die solarthermische Kraftwerksanlage einen Generator zur elektrischen Energieerzeugung.
Besonders vorteilhaft umfasst die solarthermische Kraftwerksanlage Parabolrinnenkollektoren, welche über eine hohe Technologiereife verfügen und den höchsten Konzentrationsfaktor für linear konzentrierende Systeme aufweisen, wodurch hohe Prozesstemperaturen möglich sind.
In einer alternativen Ausführungsform werden Fresnel-Kollektoren verwendet. Ein Vorteil der Fresnel-Kollektoren gegenüber dem Parabolrinnenkollektor liegt in der Verrohrung und den resultierenden, vergleichsweise geringen Druckverlusten. Ein weiterer Vorteil der Fresnel-Kollektoren sind die gegenüber Parabolrinnenkollektoren weitgehend einfacheren Komponenten, die ohne hochtechnologisches Know-how herzustellen sind. Fresnel-Kollektoren sind daher kostengünstig in Anschaffung und Unterhalt.
Eine weitere vorteilhafte alternative Ausführungsform nutzt für die solare Direktverdampfung einen Solarturm, der höchste Prozesstemperaturen ermöglicht.
Aufgrund seiner sehr hohen spezifischen Wärmekapazität bzw. seiner hohen spezifischen Verdampfungsenthalpie und seiner einfachen Handhabbarkeit ist Wasser ein sehr guter Wärmeträger und somit als Arbeitsfluid sehr geeignet.
Bezogen auf das Verfahren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer solarthermischen Kraftwerksanlage gelöst, in welcher ein Arbeitsfluid in einem Kreislauf geführt wird, bei dem das Arbeitsfluid durch solare Einstrahlung in einem solaren Dampferzeuger direkt verdampf und unter Abgabe technischer Arbeit entspannt und in einem Zwischenüberhitzer, welcher mittels Arbeitsfluid aus dem solaren Dampferzeuger geheizt wird, überhitzt wird.
Das Verfahren bedient sich der beschriebenen Vorrichtung. Die Vorteile der Vorrichtung ergeben sich daher auch für das Verfahren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung:
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
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