DE3015009A1

DE3015009A1 - Sonnenenergieanlage und verfahren zum regeln einer sonnenenergieanlage

Info

Publication number: DE3015009A1
Application number: DE19803015009
Authority: DE
Inventors: Giovanni Francia
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1980-11-27
Also published as: AU5707380A; ES8102661A1; FR2456920A1; US4320663A; IT1118685B; ES490893A0; IT7968045A0

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Sonnenenergieanlage mit einem sonnenenergiegespeisten Boiler bzw. Durchlauferhitzer, der eine Vorerwärmungs-, eine Verdampfungsund eine überhitzungs-Stufe umfaßt, die von einem Wasserstrom hintereinanderfolgend ausgehend von einem Einlaß bis zu einem Auslaß des Durchlauferhitzers durchlaufen werden, um das Wasser vom flüssigen Zustand zu einem überhitzten Dampfzustand tiberzuführen, und mit einer Regeleinrichtung, die derart beschaffen ist, daß sie die Temperatur und das Volumen des überhitzten Dampfs am Austritt des Durchlauferhitzers bei Schwankungen hinsichtlich der von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergie konstant hält.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine weiterentwickelte Regeleinrichtung für die eingangs genannte Sonnenenergieanlage zu schaffen, die automatisch und mit einem Genauigkeitsgrad arbeitet, der beträchtlich größer als bei bisher vorhandenen Regeleinrichtungen ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Sonnenenergieanlage der eingangs genannten Art dadurch aus, daß die Regeleinrichtung aufweist:

eine Stromverzweigung, die den über den Einlaß des Durchlauferhitzers eintretenden Wasserstrom in einen Hauptwasserstrom, der durch die Vorerwärmungs-/ die Verdampfungs- und überhitzungsstufen durchzuleiten ist, und einen zweiten Wasserstrom aufteilt,

eine Leitung, die einen ersten Anteil des zweiten Wasserstroms in die Verdampfungsstufe und einen zweiten Anteil des zweiten Wasserstroms in die überhitzungs-

030048/0600

stufe einspeist,

einen Hauptregelkreis, der die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des Hauptwasserstroms in Abhängigkeit der Wassertemperatur an einem ersten Punkt, der in der Nähe des stromabwärtigen Endes der Vorerwärmungsstufe liegt, variiert, wobei der Hauptregelkreis im Betrieb die Wassertemperatur an dem ersten Punkt im wesentlichen gleich einem gewünschten Wert hält,

einen ersten Hilfsregelkreis, der die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchsatzmenge des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck des Dampfs an einem zweiten Punkt variiert, der in der Überhitzungsstufe in der Nähe ihres stromaufwärtigen Endes liegt, wobei der erste Hilfsregelkreis im Betrieb den Wert der Größe T-ap-b im wesentlichen gleich Null hält, wobei mit a und b zwei experimentelle Konstanten bezeichnetsind, die von dem Anteil der in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des zweiten Punktes aufgenommenen Sonnenenergie abhängig sind, und

einen zweiten Hilfsregelkreis, der die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit der Temperatur des überhitzten Dampfs an einem dritten Punkt variiert, der in der Nähe des Auslasses des Durchlauferhitzers liegt, wobei der zweite Hilfsregelkreis im Betrieb die Temperatur des überhitzten Dampfs im wesentlichen konstant hält.

Vorzugsweise ist die Regeleinrichtung derart beschaffen, daß der Hauptregelkreis und die Hilfsregelkreise derart ausgelegt und beschaffen sind, daß im

030048/0600

stationären Betrieb der Anlage der Hauptwasserstrom etwa 90 % des gesamten/ in den Einlaß des Durchlauferhitzers eingeleiteten Wassers ist, während der erste Anteil und der zweite Anteil des zweiten Wasserstroms jeweils etwa 8 % bis 2 % des Wasserstroms insgesamt beträgt.

Ferner schafft die Erfindung auch ein Verfahren zum Regeln einer Sonnenenergieanlage der eingangs genannten Art, das sich durch folgende Verfahrensmaßnahmen auszeichnet:

der in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserstrom wird in einen Hauptwasserstrom, der sukzessiv durch die Vorerwärmungs-, Verdampfungs- und überhitzungsstufen des Durchlauferhitzers geht und einen zweiten Wasserstrom aufgeteilt,

ein erster Anteil des zweiten Wasserstroms wird direkt in die Verdampfungsstufe des Durchlauferhitzers eingespritzt und ein zweiter Anteil des zweiten Wasserstroms direkt in die Überhitzungsstufe des Durchlauferhitzers,

die Durchflußgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des Hauptwasserstroms wird in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers an einem ersten Punkt variiert, der in Richtung des stromabwärtigen Endes der Vorerwärmungsstufe des Durchlauferhitzers liegt, wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß die Temperatur gleich einem gewünschten Wert gehalten wird,

die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms wird in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck des Dampfs an einem zweiten Punkt variiert, der in der Nähe des stromaufwärtigen Endes der überhitzungsstufe des Durch-

030048/0600

lauferhitzers liegt/ wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß der Wert der Größe T-ap-b gleich Null gehalten wird, wobei mit a und b zwei experimentelle Konstanten bezeichnet sind/ die von dem Anteil der Sonnenenergie abhängig sind, der in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des zweiten Punktes aufgenommen wird, und

die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit von der Temperatur des überhitzten Dampfs an einem dritten Punkt variiert wird/ der in der Nähe des Auslasses des Durchlauferhitzers liegt, wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß diese Temperatur konstant gehalten wird.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer Sonnenenergieanlage mit einem durch Sonnenenergie gespeisten Durchlauferhitzer bzw. Boiler, der Vorerwärmungs-/ Verdampfungs- und Uberhitzungsstufen hat, und mit einer Regeleinrichtung, die die Temperatur und das Volumen des überhitzten Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers bei Schwankungen der auftreffenden Sonnenenergie konstant hält. Der in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserstrom wird in einen Hauptwasserstrom, der die Vorerwärmungs-, Verdampfungs- und Uberhitzungsstufen durchläuft, und einen zweiten Wasserstrom aufgeteilt. Ein erster Anteil des zweiten Wasserstroms wird direkt in die Verdampfungsstufe und ein zweiter Anteil des zweiten Wasserstroms direkt in die Uberhitzungsstufe eingespritzt. Die Regeleinrichtung umfaßt Ventile, die die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des Hauptwasserstroms und den ersten und den zweiten Anteil des zweiten Wasserstroms derart variieren, daß die Temperatur des überhitzten Dampfs am

030048/0600

BAD ORIGINAL

Austritt des Durchlauferhitzers konstant bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel einer Sonnenenergieanlage unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine Auslegung einer Sonnenenergieanlage.

Die Sonnenenergieanlage nach der Zeichnung weist einen mit Sonnenenergie gespeisten Boiler bzw. Durchlauferhitzer auf/ der in der Zeichnung als eine Leitung 1 dargestellt ist, durch, die zu erwärmendes Wasser fließen kann. Dieser mit Sonnenenergie gespeiste Durchlauferhitzer kann beispielsweise derart ausgelegt sein, wie dies in der italienischen Zeitschrift "L'ingegnere libero professionista", Nr. 11/1976, Seiten 800-806, oder wie in der I-PS 1 023 927 und der dazugehörigen FR-PS 2 292 200 angegeben ist.

Die schematisch in Figur 1 als eine einzige Rohrleitung angedeutete Leitung 1 kann in Wirklichkeit von einer Vielzahl von Rohrleitungen gebildet werden, die parallel zueinander angeordnet sind.

Das den mit Sonnenenergie gespeisten Durchlauferhitzer durchströmende Wasser tritt über einen Einlaß 2 iii flüssiger Form in die Leitung 1 ein und tritt im Zustand eines überhitzten Dampfs am gegenüberliegenden Ende der Leitung 1 über einen Auslaß 3 aus.

Das Vorerwärmen, Verdampfen und überhitzen des den Durchlauferhitzer durchströmenden Wassers erfolgt in den aufeinanderfolgenden Abschnitten 4, 5 und 6-der Leitung 1.

0300A8/Q6QQ

Mit dem mit Sonnenenergie gespeisten Durchlauferhitzer ist eine Regeleinrichtung verbunden, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie die Temperatur und das Volumen des den Durchlauferhitzer verlassenden überhitzten Dampfs unabhängig von Schwankungen der von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergie konstant hält (eine Ausnahme ist selbstverständlich dann gegeben, wenn diese Schwankungen extrem sind). Insbesondere ist die Regeleinrichtung derart ausgelegt, daß sie die Temperatur T„_TT des Dampfs am Auslaß 3 des Durch-

bn
lauferhitzers gleich einem gewünschten vorbestimmten

theoretischen Wert Τ-,__, hält.

brltr

Die einfachste Form der Regelung der Auslaßtemperatur des überhitzten Dampfs würde darin bestehen, die Durchflußmenge des dem Durchlauferhitzer zugeführten Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur des überhitzten Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers zu verändern. Wenn die Temperatur des überhitzten Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers kleiner als der gewünschte Wert wäre, würde es gemäß diesem Vorschlag ausreichen, die Durchflußmenge des Wassers am Eingang des Durchlauferhitzers zu verringern. Wenn ähnlich die Temperatur des überhitzten Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers größer als der gewünschte Wert wird, würde es ausreichen, die Durchflußmenge des dem Durchlauferhitzer zugeführten Wassers größer zu wählen. Mit einem solchen Vorschlag erhält man jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse, da das den Durchlauferhitzer durchlaufende Wasser vom Einlaß 2 zum Auslaß 3 hierzu relativ viel Zeit benötigt (etwa in der Größenordnung von einigen Minuten). Als Folge dieser langen Durchlaufzeit des Wassers ergibt sich ein unannehmbar langer zeitlicher !Zwischenraum zwischen der Ermittlung der Dampftemperatur am Auslaß und

030048/0600

der Bestimmung der Abweichung dieser Temperatur von
dem gewünschten Wert und der Rückführung dieser Temperatur auf den gewünschten Wert als Folge einer Veränderung der einströmenden Durchflußmenge. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Ansprechzeit der Regeleinrichtung zu groß und hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, daß selbst erregte Schwingungen bei der Dampftemperatur am Auslaß des Durchlauferhitzers auftreten.

Die Regeleinrichtung der dargestellten Sonnenenergieanlage ermöglicht im Gegensatz hierzu, daß die Temperatur des überhitzten Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers im wesentlichen gleich dem gewünschten vorbestimmten theoretischen Wert T gehalten wird, wodurch die Gefahr von selbst erregten Temperaturechwingungen bzw. Temperaturschwankungen vermieden wird. Wie nachstehend noch näher angegeben wird, umfaßt die vorliegende Regeleinrichtung einen Hauptregelkreis, der
ein Regelventil V1 und eine Regeleinrichtung R1 einschließt, einen ersten Hilfsregelkreis, der ein Regelventil V2 und eine Regeleinrichtung R2 einschließt, und einen zweiten Hilfsregelkreis, der ein Regelventil V3 und eine Regeleinrichtung R3 einschließt.

In der Nähe des Einlasses 2 des Durchlauferhitzers ist in der Leitung 1 eine Speisepumpe 8 vorgesehen, die
Wasser durch den mit Sonnenenergie gespeisten Durchlauferhitzer pumpt.

Ein Durchflußmengenregelventil V1 ist in der Leitung 1 stromab der Speisepumpe 8 und stromauf des Vorerwärmungsabschnitts 4 angeordnet. An einer zwischen der Speisepumpe 8 und dem Regelventil V1 liegenden Stelle zweigt eine Leitung 9 von der Leitung 1 ab, die die Aufgabe

030CK8/0600

hat, den zu dem Durchlauferhitzer gerichteten Wasserstrom in einen Hauptwasserstrom, der aufeinanderfolgend durch die Abschnitte 4, 5, 6 der Leitung 1 geht, und einen zweiten Wasserstrom zu unterteilen, der durch die Zweigleitung 9 geht. Die Zweigleitung 9 steht in Verbindung mit einem Wärmeaustauscher 10 und hat die Aufgabe, den zweiten Wasserstrom durch einen Durchströmungsweg des Wärmeaustauschers 10 zu leiten, während der andere Durchströmungsweg des Wärmeaustauschers von dem Hauptwasserstrom in seiner Verdampfungsphase durchlaufen wird. Der den Wärmeaustauscher verlassende zweite Wasserstrom wird parallel zwei Leitungen 11, 12 zugeführt, die jeweils derart angeordnet sind, daß ein erster Anteil des zweiten Wasserstroms direkt an einer Stelle N in dem zum Verdampfen dienenden Abschnitt 5 dieser Leitung und ein zweiter Anteil des zweiten Wasserstroms direkt in die Leitung 1 an einer Stelle P in dem für die überhitzung des Dampfs bestimmten Abschnitt der Leitung 1 eingespritzt wird. In den Leitungen 11 und sind jeweils Durchflußmengenrege!ventile V2 und V3 angeordnet.

Unter stationären Arbeitsbedingungen (d.h., wenn die tatsächliche Temperatur T_„ des überhitzten Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers ständig gleich dem gewünschten theoretischen Wert T_„. ist), ist das Regelventil V1 derart eingestellt, daß etwa 90 % des gesamten dem Durchlauferhitzer zugeführten Wasserstroms durch das Ventil V1 geht.

Unter diesen Arbeitsbedingungen beläuft sich demzufolge der zweite Wasserstrom etwa auf 10 % der gesamten, dem Durchlauferhitzer zugeführten Wassermenge. Unter diesen stationären Arbeitsbedingungen ermöglichen darüber-

030048/0600

hinaus die Regelventile V2 und V3 jeweils, daß durch die Leitungen 11 und 12 8 % und 2 % des gesamten eingeleiteten Wasserstroms durchgehen.

Ein Temperaturfühler 13 ist an einer Stelle M angeordnet, die in Richtung auf das stromab liegende Ende des Vorerwärmungsabschnitts der Leitung 1 gerichtet liegt. Der Temperaturfühler 13 ist mit einer Hauptregeleinrichtung R1 verbunden, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie das Ventil V1 derart regelt, daß die an der Stelle M von dem Temperaturfühler 13 ermittelte Temperatur T„ ständig konstant und gleich einem vorbestimmten Wert T gehalten wird. Die Hauptregeleinrichtung R1 wird von einem elektronischen Gerät gebildet, die das Ventil V1 unter Modulierung in Form einer Integral-Proportional-Verstärkung auf der Basis der Signale regelt, die von dem Temperaturfühler 13 aufgenommen werden.

Die Lage des Punktes M wird derart bestimmt, daß der stromauf von dem Punkt M liegende Teil des Durchlauferhitzers 21 % der gesamten von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Energie aufnimmt. In der Praxis muß die Lage des Punktes M theoretisch bestimmt werden und entsprechend muß auch die Lage des Temperaturfühlers 13 unter Berücksichtigung der Konstruktion des Durchlauferhitzers gewählt werden. Deshalb weicht der tatsächliche Prozentsatz der von dem stromauf des Punktes M liegenden Abschnitts des Durchlauferhitzers aufgenommenen Energie im allgemeinen geringfügig von dem Prozentsatz von 21 % ab, da eine exakte und genaue theoretische Analyse des Arbeitsablaufes einer solchen Anlage schwierig ist. Deshalb ist es im allgemeinen notwendig, Möglichkeiten zur

030048/0600

Kompensation der bei theoretischen Ermittlungen immer vorhandenen Fehler zu schaffen. Hierzu ist anstelle eines einzigen Fühlers 13 eine Vielzahl von Fühlern 13A (s. gebrochene Linien) ähnlich dem Fühler 13 vorgesehen, wobei diese Fühler 13A über einen Abschnitt der Leitung 1 verteilt sind, dessen Länge etwa 60 % des Abstandes zwischen dem Einlaß 2 des Durchlauferhitzers und dem Punkt M entspricht, der durch die theoretischen Ermittlungen bestimmt worden ist. Der theoretisch bestimmte Punkt M liegt an einem Punkt etwa in der Mitte dieses Abschnitts der Leitung 1. Nach dem Erstellen des Durchlauferhitzers kann dann die Hauptregeleinrichtung R1 mit dem Temperaturfühler verbunden werden, der aufgrund von experimentellen Versuchen am besten die zuvor angegebene Bedingung befriedigt, die beinhaltet, daß der stromauf des Fühlers liegende Abschnitt des Durchlauferhitzers 21 % der gesamten aufgenommenen Energie auffängt.

Solange die Temperatur T gleich dem gewünschten Wert T bleibt, hält die Hauptregeleinrichtung R1 das Regelventil V1 in einer solchen Arbeitsstellung, daß 90 % des gesamten, dem Durchlauferhitzer zugeführten Wasserstroms durchgeht. Wenn die Temperatur T„ größer als der Wert T wird, beeinflußt die Hauptregeleinrichtung R1 das Ventil V1 derart, daß die Durchflußmenge des Hauptwasserstroms größer wird, wobei ein maximaler Durchflußmengenwert erreicht wird, wenn die Temperatur des Wassers an dem Punkt M den Wert T,. um einen vorbestimmten Betrag, von beispielsweise 10° überschreitet. Wenn die Temperatur T ähnlich kleiner als T wird, beeinflußt die Hauptregeleinrichtung R1 das Regelventil V1 derart, daß die Durchflußmengedes HauptwasserStroms kleiner wird, wobei eine minimale Durchflußmenge er-

030048/0600

reicht wird, wenn die Temperatur des Wassers an dem Punkt M um einen vorbestimmten Betrag von beispielsweise 10⁰C kleiner als der Wert T„, wird. Der Wert dieser minimalen Durchflußmenge ist aus Sicherheitsgründen vorgegeben und entspricht beispielsweise 5 % der dem Durchlauferhitzer insgesamt zugeführten Wassermenge. Anhand von Versuchen hat sich ergeben, daß selbst unter ausschließlicher Regelung durch das Ventil V1 die Temperatur T_orr des überhitzten Dampfs am

bll

Auslaß des mit Sonnenenergie gespeisten Durchlauferhitzers innerhalb eines Bereiches von + 2 bis 3 % bei Schwankungen der Sonnenenergie in der Größenordnung von + 15 % konstant gehalten werden kann.

Der mit Sonnenenergie gespeiste Durchlauferhitzer ist wie an sich bekannt mit einer optischen Sonnenenergiebündelungseinrichtung gekoppelt, die sich aus einem an sich bekannten Spiegelsystem zusammensetzt, das die Sonnenenergie auf den Durchlauferhitzer reflektiert. Während der täglichen und jährlichen Veränderungen der Brennkurve der von den Spiegeln reflektierten Sonnenenergie kann sich diese Brennkurve stark asymmetrisch bezüglich der Achse des Durchlauferhitzers verlagern. Hierdurch bedingt können Punkte des Durchlauferhitzers stromauf des Punktes M einer Sonnenenergie mit größerer Intensität als jene an dem Punkt M ausgesetzt werden. Wenn der Durchlauferhitzer aufgrund einer derartigen asymmetrischen Verteilung der Sonnenenergie in nennenswertem Maße erwärmt wird, wenn der Hauptwasserstrom eine niedrige Geschwindigkeit hat oder völlig ausbleibt (was beim Anschalten des Durchlauferhitzers oder beim plötzlichen Einfangen von Sonnenenergie nach einer langen ünterbrechungszeit auftreten kann), dann kann die Wasser-

030048/0600

temperatur an den Punkten stromauf des Punktes M den Temperaturwert T überschreiten, bevor die Temperatur des Wassers an dem Punkt M diesen Wert erreicht.

Um dies zu vermeiden, ist die Leitung 1 mit zwei weiteren Temperaturfühlern 14 versehen, die stromauf des Punktes M angeordnet sind. Die Temperaturfühler 14 sind ähnlich wie der Temperaturfühler 13 mit der Hauptregeleinrichtung R1 verbunden. Beim Einschalten des Durchlauferhitzers oder beim schnellen Wiedererscheinen der Sonne ist die Regeleinrichtung R1 derart beschaffen, daß sie zu Beginn auf den Temperaturfühler anspricht, der zuerst ermittelt, daß der Temperaturwert T erreicht ist. Wenn sich aber wieder normale Arbeitsbedingungen eingestellt haben, unter denen die Temperatur des Wassers allmählich vom Einlaß 2 des Durchlauferhitzers zu dem Punkt M ansteigt, arbeitet die Hauptregeleinrichtung R1 derart, daß das Ventil V1 lediglich auf der Basis der von dem Temperaturfühler 13 erhaltenen Signale geregelt wird.

Da Wasser inkompressibel ist, beläuft sich die Ansprechzeit des Hauptregelkreises um die Hauptregeleinrichtung R1 praktisch auf Null. Anders ausgedrückt, ist die Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Temperaturfühler 13 eine Abweichung der Temperatur T von dem gewünschten Wert T ermittelt und dem Zeitpunkt, wenn der Temperaturfühler 13 eine Rückkehr der Temperatur T auf diesen gewünschten Wert ermittelt, praktisch gleich Null. Durch diese minimale Ansprechzeit wird die Möglichkeit von selbst erregten Schwingungen bei der Wassertemperatur ausgeschaltet, die sonst vorhanden sein könnten, wenn eine beträchtliche

030048/0600

Verzögerung bei der Ausführung der notwendigen Korrekturen vorhanden wäre.

Der erste Hilfsregelkreis umfaßt einen Druckfühler

15 und einen Temperaturfühler 16, die an einem Punkt N angeordnet sind, der in dem zum Überhitzen bestimmten Abschnitt der Leitung 1 liegt. Die Druck- und Temperaturfühler 15, 16 sind mit einer ersten Hilfnregeleinrichtung R2 verbunden, die derart beschaffen ist, daß sie das Ventil V2 mit dem Ziel regelt, die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms einzustellen (d.h. des Wasserstroms, der in die Leitung 1 an dem Punkt N eingespritzt wird). Die Regeleinrichtung R2 beeinflußt das Ventil V2 bei einer solchen Regelung derart, daß der Wert der Beziehung T-ap-b gleich Null gehalten wird, wobei mit T und ρ die Werte der Temperatur und des Drucks bezeichnet sind, die durch die Fühler 15,

16 ermittelt werden und mit a und b zwei experimentell bestimmte Konstanten bezeichnet sind, deren Werte von dem Prozentsatz der Sonnenenergie abhängig sind, die wirksam in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes N aufgenommen wird.

Die Lage des Punktes N längs der Leitung 1 ist derart gewählt, daß die in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes N aufgenommene Sonnenenergiemenge gleich 10 % der gesamten, von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergiemenge ist. Da die Fühler 15, 16 während der Erstellung des Durchlauferhitzers eingebaut werden müssen, muß die Lage des Punktes M theoretisch ermittelt werden. Aufgrund der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit einer wirksamen genauen Analyse des Arbeitsablaufes der Anlage verschiebt sich

030048/0600

diese theoretisch bestimmte Lage für den Punkt η im allgemeinen von der Stelle weg, die in Wirklichkeit die oben angegebene Bedingung hinsichtlich der stromab des Punktes N aufgenommenen Sonnenenergiemenge erfüllt. Wenn demzufolge der Punkt N einmal theoretisch festgelegt worden ist und die Fühler 15, 16 entsprechend angeordnet worden sind, muß der Prozentsatz der wirksam in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes N aufgenommenen Sonnenenergie experimentell gemessen werden- Für jeden Prozentwert ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Druck des Dampfs an dem Punkt N. Anders ausgedrückt, können die Werte für die Koeffizienten a und b ermittelt werden, wenn der Prozentanteil der wirksam in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes N aufgenommenen Sonnenenergie ermittelt worden ist.

Die auf den theoretischen Ermittlungen der Lage des Punktes N basierenden Fehlergrößen sollten jedoch nicht größer als + 30 % sein, d.h., der Prozentanteil der gesamten von dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes N aufgenommenen Sonnenenergie sollte zwischen 7 und 13 % der insgesamt aufgefangenen Sonnenenergie sein. Bei größeren Prozentanteilen folgt der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Druck an dem Punkt N nicht mehr angenähert einer Geraden und bei kleineren Prozentanteilen wird die Ansprechzeit zu groß.

Wenn der Wert der Größe T-ap-b positiv wird, regelt die Hilf segeleinrichtung R2 das Ventil V2 derart, daß die Durchflußmenge des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms größer wird (d.h. der zweite Stromanteil

030048/0600

wird beeinflußt, der in die Leitung 1 an der Stelle N eingespritzt wird). Wenn umgekehrt der Wert der Größe T-ap-h negativ ist, beeinflußt die Regeleinrichtung R2 das Ventil V2 derart, daß die Durchflußmenge des ersten Anteils des zweiten WasserStroms kleiner wird. Im stationären Betriebszustand der Anlage liegt die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des ersten Anteils des zweiten Stroms in der Größenordnung von 8 % des gesamten, dem Durchlauferhitzer zugeleiteten Wasserstroms. Das Ventil V2 kann unter der Regelung der Einrichtung R2 diese Durchflußgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge zwischen 0 und 40 % des gesamten, dem Durchlauferhitzer zugeführten Wasserstroms variieren.

Die durch den ersten Hilfsregelkreis (Einrichtung R2 und Ventil V2) erreichte Regelung kann als nahezu unverzögert hinsichtlich ihrer Auswirkung bezeichnet werden (und zwar auch selbst dann, wenn plötzliche Änderungen hinsichtlich der Sonnenenergieaufnahme von einem maximalen Wert auf Null und umgekehrt auftreten), wobei diese Wirkung dieser Regelung sowohl auf die Geschwindigkeit des zweiten Wasserstroms und auf die Langsamkeit der Veränderungen der Temperatur und des Drucks stromab des Punktes M zurückzuführen ist. Die von der Einrichtung R2 und dem Ventil V2 erreichte Hilfsregelung ermöglicht eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Empfindlichkeit und Genauigkeit der Regelung insgesamt. In diesem Zusammenhang soll auch darauf hingewiesen werden, daß die durch die Einrichtung R1 bewirkte Regelung durch Veränderungen beim Verhältnis zwischen der jeweils stromauf und stromab vom Punkt M aufgefangenen Energiemenge (diese Veränderungen treten infolge der langsamen täglichen Veränderung des Verlaufs der Brennkurve der durch das mit dem Durchlauferhitzer gekoppelte

030048/0600

Spiegelsystem reflektierten Sonnenenergie auf), obgleich der Hauptregelkreis (Einrichtung R1 und Ventil V1) immer so wirkt, daß die Temperatur T_,_IT des

Dh

überhitzten Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers mit einer gewissen Genauigkeit behaftet konstant hält.

Wenn das Verhältnis zwischen der von dem Durchlauferhitzer jeweils in dem Abschnitt zwischen dem Punkt M und dem Punkt N und in dem Abschnitt stromab von dem Punkt N aufgenommene Energiemenge konstant war, kann die Hilfsregelung mit Hilfe des ersten Hilfsregelkreises (Einrichtung R2, Ventil V2) die Temperatur des Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers genau konstant halten. Da sich jedoch dieses Verhältnis tatsächlich in Abhängigkeit von den Änderungen der Geometrie der Brennkurve ändert, ist die Gesamtregeleinrichtung der Anlage mit einem zweiten Hilfsregelkreis versehen, der irgendwelche möglicherweise auftretende Restfehler eliminiert. Dieser zweite Hilfsregelkreis weist eine zweite Hilfsregeleinrichtung R3 auf, die mit einem Temperaturfühler 17 verbunden ist, der sich an einer Stelle P am Auslaß des Durchlauferhitzers befindet. Die Einrichtung R3 ist derart beschaffen, daß sie das Ventil V3 regelt, um die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms zu variieren (d.h. des zweiten Wasserstromanteils, der in die Leitung 1 am Punkt P eingespritzt wird).

Die Hilfsregeleinrichtung R3 regelt das Ventil V3 demnach derart, daß die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des Wassers in der Leitung 12 größer wird, wenn die Temperatur T_o„ des überhitzten

pH

Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers größer als

030048/0600

der gewünschte Wert T„„, wird. Wenn andererseits die

bntr

Temperatur T_otr des überhitzten Dampfs am Auslaß 3 des Durchlauferhitzers kleiner als der vorbestimmte Wert wird, beeinflußt die Regeleinrichtung R3 das Ventil V3 derart, daß die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des Wassers in der Leitung 12 verringert wird. Wenn die Anlage unter stationären Bedingungen arbeitet, beläuft sich die Durchflußmenge in der Leitung 12 auf etwa 2 % der gesamten, in den Durchlauferhitzer eintretenden Wassermenge. Diese Durchflußmenge kann jedoch durch das Betreiben des Ventils V3 unter Regelung der Einrichtung R3 zwischen 0 % und 10% der dem Durchlauferhitzer zugeführten Wassermenge variiert werden.

Ähnlich wie die Hauptregeleinrichtung R1 ist auch die Hilfsregeleinrichtung R2 eine elektronische Einrichtung, die derart beschaffen ist, daß sie das Ventil V2 unter Modulierung in proportional-integraler Form regelt, wobei diese Regelung in Abhängigkeit von Signalen bewirkt wird, die die Temperatur- und Druckfühler 15, liefern.

Die Hauptauswirkung der täglichen und jährlichen Veränderungen des Verlaufs der Brennkurve der mit Hilfe des Spiegelsystems auf den Durchlauferhitzer reflektierten Sonnenenergie beruht auf einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der jeweils in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Punktes M und in dem zwischen dem Punkt M und dem Punkt N liegenden Abschnitt aufgenommenen Energiemenge. Um diese Veränderung zu berücksichtigen, ist die Anlageregeleinrichtung derart beschaffen, daß der vorbestiinmte Wert TV. kennzeichnend für die gewünschte Wassertemperatur an dem Punkt M ein-

030048/0600

gestellt wird. Hierzu ist die Hauptregeleinrichtung RI mit der Hilfsregeleinrichtung R2 mit Hilfe einer Verbindung 7 gekoppelt, um einen langsamen Anstieg des Temperaturwertes Ί"_Μ zu erreichen, wenn der Wert für die Größe T-ap-b negativ ist und um eine langsame Herabsetzung des Wertes T zi
positiven Wert annimmt.

setzung des Wertes T zu erreichen, wenn die Größe einen

Die Anlagenregeleinrichtung umfaßt ferner Einrichtungen, die Regeleinrichtung R4 und das Ventil V4, die die in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserdurchflußmenge bzw. Durchflußgeschwindigkeit herabsetzt, wenn die von dem Fühler 13 ermittelte Temperatur um einen Betrag von beispielsweise 10⁰C kleiner als der Temperaturwert T- ist. Die in den Durchlauferhitzer eintretende Wasser-

menge bzw. Geschwindigkeit des Wasserstroms kann beispielsweise auf einen Wert von 5 % des maximal möglichen Durchsatzes herabgesetzt werden.

Zusätzlich weist die Regeleinrichtung Einrichtungen, eine Regeleinrichtung R5, ein Ventil V5 auf, die den Einlaß und den Auslaß des Durchlauferhitzers vollständig absperren, wenn der Druck des Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers kleiner als ein minimal zulässiger Wert wird. Dieser Druck wird von einem Druckfühler 18 erfaßt.

Wenn die verfügbare Sonnenenergie auf Null abnimmt und hierbei einige Zeit verharrt, wird die Temperatur des Wassers, ermittelt durch den Fühler 13, kleiner als der Wert T , was zur Folge hat, daß die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des durch das Ventil V1 gehenden Hauptwasserstroms auf einen minimalen Wert beispielsweise auf 5 % des gesamten zugeführten

0300A8/0600

Wasserstroms herabgesetzt wird. Die Größe T-ap-b nimmt einen so ausreichend großen negativen Wert an, daß der erste Anteil des zweiten Wasserstroms, der zuvor an dem Punkt N eingespritzt worden ist, vollständig unterbrochen wird. In diesem Zustand setzt das in dem Durchlauferhitzer verbliebene Wasser die Überhitzung des Dampfs am Auslaß 3 fort und der Neigung der Temperatur dieses Dampfs zur Abnahme wird dadurch entgegengewirkt, daß die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms progressiv herabgesetzt wird (hierbei handelt es sich um den zweiten Wasserstrom, der in die Leitung 1 an dem Punkt P eingespritzt wird). Wenn der zweite am Punkt P eingespritzte Wasserstrom gleich Null wird, beginnt die Temperatur T_otr des überhitzten Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers zu fallen. Diese Temperaturabnähme erfolgt langsam, da die in dem Durchlauferhitzer gespeicherte Wärme noch ausgenutzt wird. Bei der Abnahme der Temperatur des Dampfs nimmt gleichzeitig auch der Druck des Dampfs ab, bis er den minimal zulässigen Wert beim überhitzten Dampf erreicht, der zum Betreiben einer an den Durchlauferhitzer angeschlossenen Maschine (wie zum Beispiel einer Turbine) genutzt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wasserzufuhr zu dem Durchlauferhitzer vollständig abgesperrt. Wenn der Druck im Durchlauferhitzer unter einen vorbestimmten Wert abfällt, wird auch der Auslaß des Durchlauferhitzers verschlossen.

Wenn die Sonnenenergie nach einem Ausbleiben für einige Stunden plötzlich wieder ihren maximal verfügbaren Wert erreicht, steigt die Temperatur in dem einleitenden Abschnitt des Durchlauferhitzers schnell an, bis sie den Wert T an einem der Fühler 13, 14 erreicht. Ab diesem Zeitpunkt beginnt die Hauptregeleinrichtung R1 auf die zuvor beschriebene Art und Weise zu arbeiten.

030048/0600

Claims

P A"·" E 'Ni Τ,Λ N WA LT B

PRANCIA, GIOVANNI

Via Casaregis 36, Genova, Italien

A. GRÜNECKER

OtPL-ING.

H. KINKELDEY

CR.-ING

W. STOCKMAIR

Oa-tNG Ai₁EtCALTECH)

K. SCHUMANN

DPI REFl NAT OPL-PWYS

P. H. JAKOB

CHPL-ING

G. BEZOLD

DR RERNAT.- DPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMIUANSTRASSE

PH 14 890

18. April 1980

Sonnenenergieanlage und Verfahren zum Regeln einer

Sonnenenergieanlage

Patentansprüche

.) Sonnenenergieanlage zur Erzeugung von überhitztem Dampf mit einem sonnenenergiegespeisten Boiler
bzw. Durchlauferhitzer, der eine Vorerwärmungseine Verdampfungs- und eine Überhitzungs-Stufe
umfaßt, die von einem Wasserstrom hintereinanderfolgend ausgehend von einem Einlaß bis zu einem
Auslaß des Durchlauferhitzers durchlaufen werden, um das Wasser vom flüssigen Zustand zu einem überhitzten Dampfzustand überzuführen, und mit einer Regeleinrichtung, die derart beschaffen ist, daß sie die Temperatur und das Volumen des überhitzten

030048/0600

TELEFON (O8O) 22 28

Telex os-assao

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

Dampfs am Austritt des Durchlauferhitzers bei Schwankungen hinsichtlich der von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergie konstant hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung aufweist:

eine Stromverzweigung (9) , die den über den Einlaß (2) des Durchlauferhitzers eintretenden Wasserstrom in einen Hauptwasserstrom, der durch die Vorerwärmungs-, die Verdampfungs- und Überhitzungsstufen (4, S, 6) durchzuleiten ist, und einen zweiten Wasserstrom aufteilt,

eine Leitung, die einen ersten Anteil des zweiten Wasserstroms in die Verdampfungsstufe (5) und einen zweiten Anteil des zweiten Wasserstroms in die Überhitzungsstufe (6) einspeist,

einen Hauptregelkreis (13, R1 , V1)., der die Durchflußmenge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des HauptwasserStroms in Abhängigkeit der Wassertemperatur (T ) an einem ersten Punkt (M), der in der Nähe des stromabwärtigen Endes der Vorerwärmungsstufe (4) liegt, variiert, wobei der Hauptregelkreis (13, R1, V1) im Betrieb die Wassertemperatur (Tw) an dem ersten Punkt (M) im wesentlichen gleich einem gewünschten Wert (T_M) hält, einen ersten Hilfsregelkreis (15, 16, R2, V2), der die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchsatzmenge des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit von der Temperatur (T) und dem Druck (p) des Dampfs an einem zweiten Punkt (N) variiert, der in der überhitzungsstufe (8) in der Nähe ihres stromaufwärtigen Endes liegt, wobei der erste Hilfsregelkreis (15, 16, R2, V2) im Betrieb den Wert der Größe T-ap-b im wesent-

030048/0600

BAD ORIGINAL

lichen gleich Null hält, wobei mit a und b zwei experimentelle Konstanten bezeichnet sind, die von dem Anteil der in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des zweiten Punktes (N) aufgenommenen Sonnenenergie abhängig sind, und

einen zweiten Hilfsregelkreis (17, R3/ V3), der die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit der Temperatur (T₀-.) des überhitzten Dampfs an einem dritten Punkt (P) variiert, der in der Nähe des Auslasses (3) des Durchlauferhitzers liegt, wobei der zweite Hilfsregelkreis (17, R3, V3) im Betrieb die Temperatur des überhitzten Dampfs im wesentlichen konstant hält.

2. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregelkreis und die Hilfsregelkreise (R1, R2, R3) derart ausgelegt und beschaffen sind, daß im stationären Betrieb der Anlage der Hauptwasserstrom etwa 90 % des gesamten, :n den Einlaß (2) des Durchlauferhitzers eingeleiteten Wassers ist, während der erste Anteil und der zweite Anteil des zweiten Wasserstroms jeweils etwa 8 % bis 2 % des Wasserstroms insgesamt beträgt.

3. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet, daß die Lage des ersten Punktes (M) derart gewählt wird, daß der Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des ersten Punktes (M) etwa 21 % der insgesamt von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergie auffängt.

030048/0600

4. Sonnenenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregelkreis aufweist:

wenigstens einen Temperaturfühler (13)/ der an dem ersten Punkt (M) angeordnet ist,

ein Durchflußregelventil (V1), das stromauf der Vorerwärmungsstufe (4) angeordnet ist, und

eine Hauptregeleinrichtung (R1), die mit dem Temperaturfühler (13) verbunden und derart ausgelegt ist, daß sie das Regelventil (V1) im Sinne einer Aufrechterhaltung der Temperatur regelt, die von dem Fühler (13) ermittelt wird, wobei die Temperatur auf dem gewünschten Wert (T_M) gehalten wird.

5. Sonnenenergieanlage nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptregeleinrichtung (R1) eine elektronische Einrichtung ist, die derart ausgelegt ist, daß sie das zugeordnete Ventil (V1) unter Modulierung in Form einer Proportional-Integralregelung in Abhängigkeit von der durch den Temperaturfühler (13) ermittelten Temperatur regelt.

6. Sonnenenergxeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Temperaturfühlern in dem Durchlauferhitzer im Bereich der theoretisch ermittelten Lage des ersten Punktes (M) angeordnet ist, und daß die Hauptregeleinrichtung (R1) mit dem Temperaturfühler verbunden ist, der experimentell am besten die Bedingung befriedigt, daß der Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des Fühlers 21 % der von dem Durchlauferhitzer insgesamt aufgenommenen Sonnenener gie auff ängt.

030048/.0 600

7. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß der Bereich des Durchlauferhitzers, in dem die Vielzahl von Temperaturfühlern angeordnet ist, eine Länge hat, die gleich 60 % des Weges ist, den der Hauptwasserstrom zwischen dem Einlaß (2) des Durchlauferhitzers und der theoretisch ermittelten Lage des ersten Punktes (M) zurücklegt, und daß die theoretisch ermittelte Lage des ersten Punktes (M) etwa in der Mitte dieses Bereiches des Durchlauferhitzers sich befindet.

8. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich des Durchlauferhitzers stromauf des ersten Punktes

(M) zusätzlich Hilfstemperaturfühler (14) angeordnet sind, die mit der Hauptregeleinrichtung (R1) verbunden sind, und daß die Hauptregeleinrichtung (R1) zu Beginn auf den Fühler (13, 14) anspricht, der als erster ermittelt, daß die gewünschte Temperatur (T ) beim Anschalten des Durchlauferhitzers oder bei der plötzlichen Rückkehr der Sonneneinstrahlung erreicht ist.

9. Sonnenenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des zweiten Punktes (N) derart gewählt ist, daß der Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab von dem zweiten Punkt (N) etwa 10 % der von dem Durchlauferhitzer insgesamt aufgenommenen Sonnenenergie auffängt.

030048/0600

0O. Sonnenenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß der erste Hilfsregelkreis aufweist:

einen Temperaturfühler (15) und einen Druckfühler (16), die an dem zweiten Punkt (N) angeordnet sind,

ein Durchflußregelventil (V2), das derart angeordnet ist, daß der Strom des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms regulierbar ist, und

eine erste' Hilfsregeleinrichtung (R2) , die mit den Temperatur- und Druckfühlern (15, 16) verbunden und derart beschaffen ist, daß das Ventil (V2) den Strom des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms in dem Sinne regelt, daß der Wert der Größe T-ap-b gleich Null gehalten wird.

11. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hilfsregeleinrichtung (R2) eine elektronische Einrichtung ist, die derart beschaffen ist, daß sie das zugeordnete Regelventil (V2) unter Modulierung in Form einer Proportional-Integral-Regelung auf der Basis der Ausgänge der Temperatur- und Druckfühler (15, 16) regelt.

12. Sonnenenergieanla'ge nach Anspruch 10 in Abhängigkeit von Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptregeleinrichtung (R1) und die erste Hilfsregeleinrichtung (R2) miteinander verbunden und derart ausgelegt sind, daß tägliche und jährliche Schwankungen bei dem Verlauf der mit dem Durchlauferhitzer gekoppelten Brennkurve dadurch kompensiert werden, daß

030048/0600

ein langsamer Anstieg von der gewünschten Temperatur (T₁₁) erreicht wird, wenn die Größe T-ap-b einen negativen Wert und eine langsame. Abnahme erreicht wird, wenn die Größe T-ap-b einen positiven Wert annimmt.

13. Sonnenenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hilfsregelkreis aufweist:

einen Temperaturfühler (17), der an dem dritten Punkt (P) angeordnet ist,

ein Regelventil (V3), das die Durchflußmenge bzw. die Geschwindigkeit des Stroms des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms regelt, und

eine zweite Hilfsregeleinrichtung (R3), die mit dem an dem dritten Punkt (P) angeordneten Temperaturfühler (17) verbunden ist und derart beschaffen ist, daß sie mit dem Ventil (V3) den zweiten Anteil des zweiten Wasserstroms in dem Sinne regelt, daß die von dem an dem dritten Punkt (P) angeordneten Fühler (17) ermittelte Temperatur (T_s„) konstant bleibt.

14. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchflußmengendrosseleinrichtung (R4, V4) vorgesehen ist, die auf den Ausgang des an dem ersten Punkt (M) vorgesehenen Fühlers (13) anspricht, um die in den Durchlauferhitzer eintretende Wassermenge nennenswert herabzusetzen, wenn die an dem ersten Punkt (M) ermittelte Temperatur um einen vorbestimmten Betrag kleiner als der gewünschte Temperaturwert (T„) ist.

030048/0600

15. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Betrag gleich 10⁰C ist.

16. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennze lehnet, daß die Durchflußmengendrosseleinrichtung (R4, V4) derart angeordnet ist, daß sie den in den Durchlauferhitzer eingeleiteten Strom auf 5 % des maximal möglichen Durchflußwertes herabsetzt, wenn die Temperatur an dem ersten Punkt (M) um den vorbestimmten Betrag kleiner als der gewünschte Temperaturwert (T ) ist.

17. Sonnenenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Absperreinrichtungen (18, R5, V5) vorgesehen sind, die den Einlaß und den Auslaß des Durchlauferhitzers vollständig absperren, wenn der Druck des Dampfs am Auslaß des Durchlauferhitzers unter einen minimal zulässigen Wert abfällt.

18. Verfahren zum Regeln einer Sonnenenergieanlage mit einem mit Hilfe von Sonnenenergie gespeisten Boiler bzw. Durchlauferhitzer, der Vorerwärmungs-, Verdampfungs- und überhitzungsstufen umfaßt, die von einem Wasserstrom ausgehend von einem Einlaß zu einem Auslaß des Durchlauferhitzers sukzessiv durchlaufen werden, um das Wasser von seinem flüssigen Zustand in einen überhitzten Dampfzustand zu überführen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensmaßnahmen:

030048/0600

der in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserstrom wird in einen Hauptwasserstrom, der sukzessiv durch die Vorerwärmungs-, Verdampfungs- und Überhitzungsstufen (4, 5, 6) des Durchlauferhitzers geht und einen zweiten Wasserstrom aufgeteilt,

ein erster Anteil des zweiten Wasserstroms wird direkt in die Verdampfungsstufe (5) des Durchlauferhitzers eingespritzt und ein zweiter Anteil des zweiten Wasserstroms direkt in die überhitzungsstufe (6) des Durchlauferhitzers,

die Durchflußgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des Hauptwasserstroms wird in Abhängigkeit von der Temperatur (T ) des Wassers an einem ersten Punkt (M) variiert, der in Richtung des stromabwärtigen Endes der Vorerwärmungsstufe (4) des Durchlauferhitzers liegt, wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß die Temperatur (T.J gleich einem gewünschten Wert (T..) gehalten wird,

die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des ersten Anteils des zweiten Wasserstroms wird in Abhängigkeit von der Temperatur (T) und dem Druck (p) des Dampfs an einem zweiten Punkt

(N) variiert, der in der Nähe des stromaufwärtigen Endes der Uberhitzungsstufe (6) des Durchlauferhitzers liegt, wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß der Wert der Größe T-ap-b gleich Null gehalten wird, wobei mit a und b zwei experimentelle Konstanten bezeichnet sind, die von dem Anteil der Sonnenenergie abhängig sind, der in dem Abschnitt des Durchlauferhitzers stromab des zweiten Punktes

(N) aufgenommen wird, und

030048/0800

die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des zweiten Anteils des zweiten Wasserstroms in Abhängigkeit von der Temperatur (Tg«) des überhitzten Dampfs an einem dritten Punkt (P) variiert wird, der in der Nähe des Auslasses (3) des Durchlauferhitzers liegt, wobei die Veränderung in dem Sinne erfolgt, daß diese Temperatur konstant gehalten wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η zeich n'e t, daß im stationären Betriebszustand der Anlage der Hauptwasserstrom etwa 90 % des insgesamt in den Durchlauferhitzer eingeleiteten Wassers beträgt, während der erste und der zweite Anteil des zweiten Wasserstroms jeweils etwa 8 % und 2 % des zugeleiteten Wassers insgesamt entspricht.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e kennz e i chnet, daß die Lage des ersten Punktes (M) derart gewählt ist, daß der stromauf des ersten Punktes (M) liegende Abschnitt des Durchlauferhitzers etwa 21 % der insgesamt von dem Durchlauferhitzer aufgenommenen Sonnenenergie auffängt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des zweiten Punktes (N) derart gewählt ist, daß der stromab des zweiten Punktes (N) liegende Abschnitt des Durchlauferhitzers etwa 10 % der von dem Durchlauferhitzer insgesamt aufgenommenen Sonnenenergie auffängt.

030048/0600

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der gewünschten Temperatur (T_M) größer wird, wenn die Größe T-ap-b einen negativen Wert annimmt und kleiner wird, wenn der Ausdruck T-ap-b einen positiven Wert annimmt, um hierdurch die täglichen und jährlichen Schwankungen des Verlaufs der dem Durchlauferhitzer zugeordneten Brennkurve zu kompensieren.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserstrom nennenswert herabgesetzt wird, wenn die Temperatur an dem ersten Punkt (M) unterhalb des gewünschten Temperaturwertes (T ) um einen vorbestimmten Betrag abfällt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß der vorbestimmte Betrag gleich 10⁰C ist.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Durchlauferhitzer eintretende Wasserstrom auf 5 % des maximal möglichen Durchsatzes des Durchlauferhitzers herabgesetzt wird, wenn die Temperatur an dem ersten Punkt (M) um diesen vorbestimmten Betrag kleiner als der gewünschte Temperaturwert (T_M) wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang und der Ausgang des Durchlauferhitzers vollständig abgesperrt werden, wenn der Druck des Dampfs am Auslaß (3) des Durchlauferhitzers kleiner als ein minimal zulässiger Wert wird.

030048/0600