DE3403354A1

DE3403354A1 - Solar installation

Info

Publication number: DE3403354A1
Application number: DE19843403354
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Phys. 8047 Karlsfeld Fuhrmann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1985-08-01

Abstract

For making heat available at a high temperature level of 900 DEG C and more, and produced by solar energy, a solar installation is proposed which provides a solar receiver (10) filled with a bulk solid (15). The bulk solid is directly irradiated and heated to the desired temperature by solar rays (11). The energy-laden bulk material is conveyed by a heat-insulated conveyor system (22) to the consumer (24) and is poured back into the receiver after the release of the heat energy. <IMAGE>

Description

Solaranlage Solar system

Die Erfindung bezieht sich auf Solaranlage zur Nutzung der Solarenergie bestehend aus einem ein Wärmeübertragungsmedium enthaltenden Solarreceiver und einem daran angeschlossenen Transportsystem für das Wärmeübertragungsmedium.The invention relates to solar systems for using solar energy consisting of a solar receiver containing a heat transfer medium and a connected transport system for the heat transfer medium.

Bei den bisher bekannten Solaranlagen dieser Art werden als Wärmeträger flüssige oder gasförmige Medien verwendet.In the previously known solar systems of this type are used as heat transfer media liquid or gaseous media used.

Die in dem Wärmeträger aufgenommene Energie wird entweder gespeichert, oder sofort Verbrauchern zugeführt.The energy absorbed in the heat transfer medium is either stored, or immediately supplied to consumers.

Es gibt Verbraucher, insbesondere in der chemischen Industrie, die Wärme auf hohem Temperaturniveau benötigen.There are consumers, especially in the chemical industry, who Need warmth at a high temperature level.

So sind beispielsweise bei endothermen, chemischen Prozessen bis zu 900 C und mehr erforderlich.For example, in endothermic chemical processes, up to 900 C and more required.

Die Bereitstellung von Wärme auf derartig hohem Temperatu rni veau mittels der bekannten Sol aranl agen ist jedoch schwierig, weil das zu erhitzende flüssige oder gasförinige Medium sowie die Leitungen und Behälter, die dieses Medium einschließen, bei derartig hohen Temperaturen instabil werden.The provision of heat at such a high temperature level However, it is difficult to use the well-known solar systems, because that needs to be heated liquid or gaseous medium as well as the lines and containers that contain this medium include becoming unstable at such high temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß aus der Sonnenenergie Wärme auf hohem Temperaturniveau erzeugt werden kann. The invention is based on the object of providing a device of the initially described to improve said type in such a way that from the solar energy heat at a high level Temperature level can be generated.

Die Aufgabe ist erfindungsyemáß mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. The task is according to the invention with those characterized in claim 1 Features solved.

Durch die Verwendung von Feststoffen als Wärmeträger kann dieser mittels beispielsweise gebündelter Sonnenstrahlen auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden, so daß Wärme auf höherem Temperaturniveau als es bei flüssigen und gasförmigen Stoffen möglich ist, bereitgestellt werden kann. By using solids as a heat transfer medium, this can heated to very high temperatures by means of bundled sun rays, for example so that heat is at a higher temperature level than liquid and gaseous Substances is possible, can be provided.

Als Feststoffschüttung eignen sich insbesondere gut wårmeleitende, hochtemperaturbeständige Stoffe, wie in einer einfachen Art Keramiken oder Schlacken. Es können zur Verbesserung entweder der Wärmeleitfähigkeit oder der Temperaturbeständigkeit oder beide Eigenschaften auch spezielle Schüttungskörper definierter Formen aus entsprechenden Werkstoffen hergestellt werden, die entweder als Vollkörper ausgebildet sind oder zur Erhöhung des Speichervermögens mit einem Medium hoher Wärmekapazität gefüllt sind. Besonders vorteilhaft ist ein Füllmedium, das nicht nur eine hohe Warmekapazität hat, sondern das im Anwendungsbereich der Anlage zum Schmelzen kommt, so daß die Latentwärme zusätzlich genutzt werden kann. Particularly good heat-conducting, high temperature resistant substances, like in a simple kind ceramics or slags. It can improve either the thermal conductivity or the temperature resistance or both properties also special bulk bodies of defined shapes corresponding materials are produced, which are either designed as solid bodies or to increase the storage capacity with a medium of high heat capacity are filled. A filling medium that not only has a high Has thermal capacity, but that melts in the area of application of the system, so that the latent heat can also be used.

Gemaß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Schüttung aus Siliziumkarbid-Keramtk. Hiermit ist eine Aufwärmung bis auf 1.400-C möglich. According to a further embodiment of the invention, there is the bed made of silicon carbide Keramtk. This allows it to be heated up to 1,400 ° C.

Als Füllmedium für die Schüttungskörper kann vorzugsweise Aluminium verwendet werden, das aufgrund seiner unterhalb 1 b von 7()()' C 1 1 egendr'n Schmelztemperatur und oberhalb von 2.O00C liegende Siedetemperatur für einen breiten Temperaturbereich als Latentwärmeträger verwendet werden kann.Aluminum can preferably be used as the filling medium for the bulk bodies be used, because of its melting temperature below 1 b of 7 () () 'C 1 1 egendr'n and boiling point above 2.O00C for a wide temperature range can be used as a latent heat transfer medium.

Für die Förderung des Schüttgutes ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an der oberen Seite des Receivers ein Beschickungstrog und am Boden ein Entladetrog vorgesehen. Die Förderung des Schüttgutes vom Entladetrog zum Verbraucher und vom Verbraucher zum Receiver kann vorzugsweise mit einem Gliederförderer erfolgen. Dieses System ist weniger erosionsempfindlich wie Transporttunnel mit Rutschen oder Schüttelrutschen.For the conveyance of the bulk material is according to a further embodiment According to the invention, a loading trough on the upper side of the receiver and on the bottom an unloading trough is provided. The conveyance of the bulk material from the discharge trough to the consumer and from the consumer to the receiver can preferably be done with a link conveyor. This system is less sensitive to erosion than transport tunnels with slides or Shaking slides.

Prinzipiell sind ähnliche Fördertechniken, wie sie beispielsweise beim Schlacke- und Schmelztransport in Stahlwerken eingesetzt werden auch für die Solaranlage verwendbar.In principle, there are similar conveyor technologies, such as those for example are also used for slag and melt transport in steelworks Solar system can be used.

Ein trichterförmig ausgestalteter Receiver bietet eine einfache Möglichkeit, das Schüttgut innerhalb desselben zu befördern und zur Aufnahme der Solarenergie eine große Oberflache zu bieten, inden mit Mischkeilen, die an der Innenseite der Trichterwand angeordnet sein können, die Schüttung zum Teil an der Wand zurückgehalten und beim Rutschen umgewälzt wird.A funnel-shaped receiver offers a simple way of to transport the bulk goods within the same and to absorb the solar energy to offer a large surface area, inden with mixing wedges attached to the inside of the Hopper wall can be arranged, the bulk material is partially held back on the wall and is circulated while sliding.

Es kann auch ein Schwingfordersystem vorgesehen werden, das den Vorschub des Schüttgutes an der schragen Trichterwand bewirkt.An oscillating conveyor system can also be provided to control the feed causes the bulk material on the inclined hopper wall.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment according to the invention is shown schematically in the drawing shown.

Die Solaranlage besteht aus einem Solarreceiver 10, der auf einem nicht dargestellten Turm angeordnet ist und von Strahlenbündeln 11 beaufschlagbar ist, die von ebenfalls nicht dargestellten, bekannten, am Boden aufgestellten Reflektoren in eine oeffnung 12 des Receivers 10 projiziert werden.The solar system consists of a solar receiver 10, which is on a Tower, not shown, is arranged and can be acted upon by bundles of rays 11 is that of also not shown, known, set up on the ground reflectors can be projected into an opening 12 of the receiver 10.

Die in den Receiver-Innenraum 13 eintretenden Strahlen 11 treffen je nach Geometrie des Receivers direkt und/oder durch Reflexion/Reemission an der Innenwand 14 auf eine im Receiver 10 enthaltende Feststoffschüttung 15 auf und warmen diese auf.The rays 11 entering the receiver interior 13 hit depending on the geometry of the receiver directly and / or through reflection / re-emission at the Inner wall 14 on a solid bed 15 contained in the receiver 10 and warm this on.

Für Verwendungszwecke, bei denen Wärme auf einem bestimmten Temperaturniveau erforderlich ist, ist ein Temperaturfühler 16 in Verbindung mit einem Regler 17 vorgesehen, der bei Erreichen der erforderlichen Schüttguttemperatur eine Bodenklappe 20 des Receivers öffnet, so daß das Schüttgut 15 durch den Entladetrog 21 in ein Fördersystem 22 rutscht. Das Transportsystem 22 besteht aus einem mit mehreren Behåltern 23 bestückten Gliederförderer, der thermisch aufgeladenes Schüttgut vom Receiver 10 zu einem Verbraucher 24 und thermisch entladenes Schüttgut wieder zum Receiver 10 transportiert. Es versteht sich, daß der in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Förderkreislauf 22 nicht in einer Ebene verläuft. Der nicht dargestellte Antrieb für den Förderkreislauf 22 wird über eine Leitung 25 ebenfalls vom Regler 17 gesteuert.For purposes where heat is at a certain temperature level is required, a temperature sensor 16 in connection with a controller 17 provided that a bottom flap when the required bulk material temperature is reached 20 of the receiver opens so that the bulk material 15 through the discharge trough 21 into a Conveyor system 22 slips. The transport system 22 consists of one with several containers 23 equipped link conveyors, the thermally charged bulk goods from the receiver 10 to a consumer 24 and thermally discharged bulk material back to the receiver 10 transported. It is understood that the one shown in dashed lines in the drawing Conveying circuit 22 does not run in one plane. The drive, not shown for the conveyor circuit 22 is also controlled by the controller 17 via a line 25.

An der oberen Seite des Receivers 10 ist ein Beschickungstrog 30 vorgesehen, durch den beim Uffnen des Bodens 31 des Förderbehälters 23 der Keceiver-Innenraum 13 mit kühlem Schüttgut 15 beschickt wird. Ober eine berührungslose Messung der Temperatur der oberen Schicht des Schüttgutes 15, das sich im Entladetrog 21 befindet, wird festge- stellt, ob dem Schüttgut der Sollenergiebeitrag zugeführt worden ist. Ist das der Fall, so wird über den Regler 17 die Bodenklappe 20 des Entladetroges 21 geöffnet und das Schüttgut 15 in ei nein Behälter 23 des Fördersystemes 22 übergeben.A loading trough 30 is provided on the upper side of the receiver 10, through the keceiver interior when the bottom 31 of the conveying container 23 is opened 13 is charged with cool bulk material 15. Via a non-contact measurement of the Temperature of the upper layer of the bulk material 15, which is located in the discharge trough 21, is fixed determines whether the target energy contribution is added to the bulk material has been. If this is the case, the bottom flap 20 of the is controlled by the controller 17 Unloading trough 21 opened and the bulk material 15 in egg no container 23 of the conveyor system 22 handed over.

Die Förderflache im Receiver 10 ist rüttelbar gelagert.The conveying surface in the receiver 10 is mounted so that it can be vibrated.

Die mit einem Pfeil 32 symbolisierte Rüttelbewegung wird über einen nicht dargestellten, vom Regler 17 steuerbaren Rüttelantrieb erzeugt. Die schräge Trichterwand 33 ist ferner mit Mischkegeln 34 versehen, die einerseits Feststoffschüttung 15 an der Schrägwand 33 zurückhalten und andererseits beim Rütteln des Receivers das herunterrutschende Schüttgut 15 durchmischen, so daß die an der Oberfl ache aufgewärmte Schicht mit der kühleren unteren Schicht vermischt wird.The shaking movement symbolized by an arrow 32 is a not shown, generated by the controller 17 controllable vibration drive. The slope The funnel wall 33 is also provided with mixing cones 34 which, on the one hand, are bulk solids 15 hold back on the sloping wall 33 and on the other hand when shaking the receiver mix the sliding down bulk material 15 so that the on the surface warmed layer is mixed with the cooler lower layer.

Nach der Entleerung des im Entladetrog 21 befindlichen Schüttgutes 15 wird die Rüttelbewegung 32 eingesetzt, um das im Beschickungstrog 30 und an der schrägen Wand 33 befindliche Schüttgut herunter in den Entladetrog 21 zu befördern.After the bulk material in the discharge trough 21 has been emptied 15, the shaking movement 32 is used to the in the feed trough 30 and on the inclined wall 33 to convey bulk material down into the unloading trough 21.

Als Schüttgut sind insbesondere Siliziumkarbid-Keramik-Kugeln geeignet, die bis auf über 1.400in erwärmbar sind und außerdem eine hohe Speicherkapazität haben.Silicon carbide ceramic balls are particularly suitable as bulk goods, which can be heated to over 1,400in and also have a high storage capacity to have.

Claims

--PatentansrUche 1. Solaranlage mit einem ein Wärmeübertragungsmedium enthaltenden Solarreceiver und einem daran angeschlossenen Transportsystem für das Wärmeübertragungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmeübertragungsmedium eine Feststoffschüttung (15) ist, die über ein wärmeisoliertes Fördersystem (22) transportierbar ist. - Patent claims 1. Solar system with a heat transfer medium containing solar receiver and a connected transport system for the Heat transfer medium, characterized in that the heat transfer medium is a solid bed (15), which via a heat-insulated conveyor system (22) is transportable.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffschüttung (15) aus einem hochtemperatu rbestandi gen Stoff besteht. 2. Plant according to claim 1, characterized in that the solid bed (15) consists of a high temperature resistant substance.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feststoffschüttung (15) Keramiken oder Schlacken in regelmäßigen oder unregelmäßigen Stücken verwendet werden. 3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that as Solid bed (15) ceramics or slag in regular or irregular Pieces are used.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feststoffschüttung (15) Kugeln oder Körper verwendet werden, die mit einem Medium hoher Warmekapazität gefüllt sind. 4. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that as Solid bed (15) balls or bodies are used, which with a medium high heat capacity are filled.

5. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß als Feststoffschüttung (15) Kugeln oder Körper verwendet werden, die mit einem im Anwendungsbereich schmelzenden Medium gefüllt sind.5. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the solid bed (15) Balls or bodies are used that have a melting point in the scope Medium are filled.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper aus Siliziumkarbid-Keramik hergestellt sind.6. Plant according to claim 4 or 5, characterized in that the Body made from silicon carbide ceramic.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper ca. einen mittleren Durchmesser von etwa 3 - 60 mm haben.7. Plant according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the bodies have a mean diameter of about 3 - 60 mm.

8. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial ein Metall, ein Salz oder ein Oxid ist.8. Plant according to claim 4 or 5, characterized in that the The filler material is a metal, a salt or an oxide.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Receiver (10) an der oberen Seite einen Beschickungstrog (30) und am Boden einen Entladetrog (21) aufweist.9. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the receiver (10) has a feed trough (30) on the upper side and on the bottom has a discharge trough (21).

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem (22) zwischen dem Entladetrog (21) und dem Beschickungstrog (30) ein Gliederförderer (z.B. Becherwerk) ist.10. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the conveyor system (22) between the discharge trough (21) and the feed trough (30) is a link conveyor (e.g. bucket elevator).

11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladetrog (21) und das Fördersystem (22) in Abhängigkeit der im Receiver (10) befindlichen Schüttguttemperatur gesteuert werden.11. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the discharge trough (21) and the conveyor system (22) depending on the receiver (10) located bulk material temperature can be controlled.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schüttgut im Receiver (10) über Schwingförderer vom Beschickungstrog (30) zum Entladetrog (21) transportiert wird.12. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that bulk material in the receiver (10) via vibratory conveyor from the feed trough (30) to Unloading trough (21) is transported.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Receiver (10) trichterförmig ausgebildet ist.13. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the receiver (10) is funnel-shaped.

14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttung über Keile oder Kegel (34) durchmischbar ist.14. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the bed can be mixed by means of wedges or cones (34).