ES2593181T3 - Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares - Google Patents

Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares Download PDF

Info

Publication number
ES2593181T3
ES2593181T3 ES14189910.4T ES14189910T ES2593181T3 ES 2593181 T3 ES2593181 T3 ES 2593181T3 ES 14189910 T ES14189910 T ES 14189910T ES 2593181 T3 ES2593181 T3 ES 2593181T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
thermal energy
energy storage
steam
storage medium
superheater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14189910.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Rahul J. TERDALKAR
Romain Girard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
General Electric Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Technology GmbH filed Critical General Electric Technology GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2593181T3 publication Critical patent/ES2593181T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/065—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/003—Devices for producing mechanical power from solar energy having a Rankine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/063—Tower concentrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/071—Devices for producing mechanical power from solar energy with energy storage devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/006—Methods of steam generation characterised by form of heating method using solar heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/02—Use of accumulators and specific engine types; Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/12—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar (10), comprendiendo el sistema: un receptor solar (100) para calentar vapor que fluye a través del mismo, donde el receptor solar (100) comprende una sección de sobrecalentador (120) que comprende una pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d); una turbina (200) que puede hacerse funcionar usando el vapor recibido desde el receptor solar (100) que fluye a través de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d); un circuito de vapor (300) que habilita el flujo de vapor desde el receptor solar (100) hasta la turbina (200) a través de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d) para hacer funcionar la turbina (200); una disposición de almacenamiento de energía térmica (400) que presenta un medio de almacenamiento de energía térmica, donde la disposición de almacenamiento de energía térmica (400) está configurada con respecto al circuito de vapor (300) para recibir una parte predeterminada del vapor del circuito de vapor (300) para calentar/cargar el medio de almacenamiento de energía térmica, donde la disposición de almacenamiento de energía térmica (400) puede recibir el vapor para calentar el medio de almacenamiento de energía térmica desde al menos una salida de la pluralidad de disposiciones de panales de sobrecalentador (120a a 120d) antes de la turbina (200), y ubicaciones deseadas entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d); y un circuito de vapor auxiliar (500) configurado para hacer circular un flujo de vapor auxiliar, donde el circuito de vapor auxiliar (500) está configurado para comunicarse de manera térmica con la disposición de almacenamiento de energía térmica (400) para permitir que el flujo de vapor auxiliar se caliente/descargue a partir del medio de almacenamiento de energía térmica y se introduzca en la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d) para conseguir estados predeterminados de las mismas, donde el flujo de vapor auxiliar está adaptado para introducirse en la sección de sobrecalentador de receptor (120) al menos en la salida de la pluralidad de disposiciones de panales de sobrecalentador (120a a 120d) antes de la turbina (200), y en ubicaciones adecuadas entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d).

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares Campo tecnico
La presente divulgacion se refiere a centrales termicas solares que usan un receptor de torre de energfa de agua- vapor.
Antecedentes
Determinados generadores de vapor o calderas usados en centrales de energfa se someten a apagados y encendidos frecuentes. Por ejemplo, las centrales termicas solares concentradas que usan tecnologfa de torre de energfa dependen de la energfa solar para funcionar durante el dfa, estando apagadas por la noche (lo que se denomina periodo de parada).
Tales centrales solares concentradas usan calderas solares situadas en la parte superior de una torre para producir vapor usado para accionar turbinas de vapor para la produccion de electricidad utilizando generadores. Generalmente, una caldera solar puede incluir, entre otros componentes, una seccion de evaporador y componentes de alta temperatura, tales como una seccion de sobrecalentador y/o una seccion de recalentador. La seccion de evaporador produce vapor y lo suministra a los componentes de alta temperatura, tal como la seccion de sobrecalentador, que sobrecalientan el vapor para suministrar vapor sobrecalentado de temperatura relativamente alta para accionar la turbina de vapor. La seccion de evaporador o la seccion de sobrecalentador incluye varios paneles conectados fluidicamente, que se calientan concentrando en los mismos rayos del sol procedentes de un campo heliostatico, calentandose asf el fluido que se utilizara para generar electricidad.
Durante el funcionamiento normal, los componentes de alta temperatura, tales como los paneles de la seccion de sobrecalentador, alcanzan su temperatura de funcionamiento y durante el periodo de apagado pierden calor debido al enfriamiento convectivo ambiental y al enfriamiento radiativo hasta alcanzar una temperatura residual relativamente inferior o superior a la requerida para encender la central de energfa por la manana. De este modo, encender la central de energfa sin ninguna preparacion puede ocasionar varios problemas, tales como danos por fatiga de los paneles del sobrecalentador debido a las grandes diferencias entre la temperatura del vapor procedente de la seccion de evaporador y la temperatura del metal de los componentes del sobrecalentador. Esta diferencia de temperatura entre el vapor y los componentes del sobrecalentador puede generarse a traves de gradientes de temperatura de pared, generando en los mismos tension termica.
Para equilibrar tal tension termica y mejorar la vida util/reducir la fatiga de los paneles o los componentes del sobrecalentador, normalmente se hace circular vapor auxiliar a traves de los mismos para calentar o enfriar previamente los componentes del sobrecalentador. La cantidad de vapor auxiliar requerida es muy pequena en comparacion con la capacidad de generacion de vapor total del receptor solar. Una fuente convencional de vapor auxiliar en centrales de energfa procede de una caldera calentada mediante combustibles fosiles o de una caldera electrica. Sin embargo, problemas asociados a tales calderas de combustibles fosiles son el uso de combustibles fosiles y los costes de funcionamiento variables basados en el uso de combustibles fosiles. El uso de combustibles fosiles aumenta las emisiones de carbono de la central de energfa. El uso de calderas electricas aumenta el uso de energfa parasita. Las centrales termicas solares tienen un tope maximo de uso de combustible fosil o de energfa parasita. Ademas, el coste sustancial y la inercia termica estan asociados al sistema de tuberfas instalado que se extiende desde la parte inferior hasta la parte superior de la torre. Ademas, en los dfas nublados, el receptor solar funciona a una presion relativamente alta, lo que normalmente dificulta la introduccion de vapor auxiliar. Esto se debe a que en este caso las calderas solares funcionan a una presion superior a la de las calderas electricas o de combustibles fosiles. La despresurizacion de la caldera solar puede generar importantes retrasos en el siguiente encendido de la misma. Ademas, si la seccion de evaporador esta aislada de la seccion de sobrecalentador y la presion entre las mismas es diferente, puede resultar complicado establecer una conexion entre las mismas.
Por consiguiente, existe la necesidad de evitar las tecnicas convencionales de generacion de vapor auxiliar para calentar y enfriar previamente la seccion de sobrecalentador sin utilizar una caldera electrica o calentada mediante combustibles fosiles para suministrar vapor auxiliar.
Resumen
La presente divulgacion describe un sistema de suministro de vapor auxiliar que usa una disposicion de almacenamiento de energfa termica en una central solar en el siguiente resumen simplificado, con el fin de proporcionar un entendimiento basico de uno o mas aspectos de la divulgacion que pretende solucionar los inconvenientes descritos anteriormente e incluir todas las ventajas de la misma, ademas de proporcionar algunas ventajas adicionales. Este resumen no es una vision global exhaustiva de la divulgacion. Tampoco pretende identificar elementos clave o crfticos de la divulgacion, ni delimitar el alcance de la presente divulgacion. En cambio,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
la unica finalidad de este resumen es presentar algunos conceptos de la divulgacion, sus aspectos y ventajas de manera simplificada como un preludio a la descripcion mas detallada presentada posteriormente.
Un objeto de la presente divulgacion es describir un sistema de suministro de vapor auxiliar usando una disposicion de almacenamiento de energfa termica en una central solar, configurada para excluir las tecnicas convencionales de generacion de vapor auxiliar, tal como el uso de calderas electricas o calentadas mediante combustibles fosiles, para calentar y/o enfriar previamente la seccion de sobrecalentador de manera adecuada. Otros diversos objetivos y caracterfsticas de la presente divulgacion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada y de las reivindicaciones.
Estos y otros objetos pueden conseguirse proporcionando un sistema de suministro de vapor auxiliar (denominado en lo sucesivo 'sistema') en una central solar. El sistema incluye un receptor solar, una turbina, un circuito de vapor, una disposicion de almacenamiento de energfa termica y un circuito de vapor auxiliar. El receptor solar incluye una seccion de sobrecalentador que presenta una pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador. El receptor solar esta adaptado para generar vapor y calentar el vapor que fluye a traves del mismo. Ademas, la turbina puede hacerse funcionar usando vapor recibido desde el receptor solar que fluye a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador. El circuito de vapor esta configurado para permitir que el vapor fluya desde el receptor solar hasta la turbina a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador para el funcionamiento de la turbina. Ademas, la disposicion de almacenamiento de energfa termica tiene un medio de almacenamiento de energfa termica y esta configurada con respecto al circuito de vapor para recibir una parte predeterminada del vapor del circuito de vapor del receptor para calentar/cargar el medio de almacenamiento de energfa termica. La disposicion de almacenamiento de energfa termica puede recibir el vapor para calentar el medio de almacenamiento de energfa termica desde cualquier ubicacion deseada a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador, por ejemplo desde una ubicacion de salida o ubicaciones entre los paneles. La parte predeterminada del vapor recibida por la disposicion de almacenamiento de energfa termica a partir del vapor total producido en el receptor solar durante el estado de funcionamiento normal esta comprendida entre el 0% aproximadamente y el 10% aproximadamente, mientras que la gran parte restante del vapor se transfiere a la turbina de vapor. La disposicion de almacenamiento de energfa termica puede no incluir la condensacion del vapor que fluye a traves de la misma. Ademas, el circuito de vapor auxiliar esta configurado para hacer circular un flujo de vapor auxiliar y esta en comunicacion termica con la disposicion de almacenamiento de energfa termica para permitir que el flujo de vapor auxiliar se caliente a partir del medio de almacenamiento de energfa termica y se introduzca en la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador para conseguir estados predeterminados en las mismas. Por tanto, el flujo de vapor auxiliar descarga la disposicion de almacenamiento de energfa termica. El flujo de vapor auxiliar calentado que sale de la disposicion de almacenamiento de energfa termica esta adaptado para introducirse en cualquier ubicacion deseada a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador, tal como en la ubicacion de salida o en ubicaciones entre los paneles.
En una forma de realizacion, la capacidad de la disposicion de almacenamiento de energfa termica configurada para usarse en el sistema de suministro de vapor auxiliar puede ser relativamente pequena en comparacion con la capacidad del receptor solar. En tal forma de realizacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica relativamente pequena puede estar ubicada en la parte superior de una torre solar junto con el receptor solar.
En una forma de realizacion de la presente divulgacion, el circuito de vapor auxiliar puede activarse durante un tiempo predeterminado: antes de la activacion del circuito de vapor del receptor, como preparacion antes del encendido de la central solar, y tras finalizar el suministro de vapor del receptor, como preparacion despues del apagado de la central solar. En el presente documento, el circuito de vapor tambien puede denominarse 'circuito de vapor del receptor', y el vapor producido en el receptor solar tambien puede denominarse 'vapor del receptor', utilizandose de manera intercambiable a lo largo de la descripcion.
En una forma de realizacion de la presente divulgacion, el receptor solar comprende un tambor de vapor y una seccion de evaporador en comunicacion termica con la seccion de sobrecalentador para generar el vapor que va a calentarse en la seccion de sobrecalentador. En esta forma de realizacion, el circuito de vapor permite que el vapor fluya desde el receptor solar, fluyendo desde el tambor de vapor, hasta el sobrecalentador y despues hasta la turbina. Ademas, en esta forma de realizacion, el flujo de vapor auxiliar en el circuito de vapor auxiliar esta configurado para generarse en el tambor de vapor del receptor. En esta forma de realizacion, el tambor de vapor esta adaptado para utilizar el flujo de calor de la seccion de evaporador para generar un flujo de vapor saturado que se usara como el vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica. Ademas, en un aspecto de esta forma de realizacion, el circuito de vapor auxiliar incluye disposiciones de valvula adaptadas para despresurizar el tambor de vapor para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica. En esta forma de realizacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica no puede generar el vapor auxiliar, sino que solo puede sobrecalentar el vapor saturado suministrado a la misma.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, el sistema puede incluir una disposicion de calentamiento de agua de alimentacion adaptada para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
termica para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, el sistema puede incluir un acumulador de vapor adaptado para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa termica para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica.
En una forma de realizacion de la presente divulgacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica incluye una disposicion que configura dos depositos de almacenamiento individuales, es decir, un primer y un segundo deposito de almacenamiento, y un intercambiador de calor. El primer y el segundo deposito de almacenamiento estan adaptados para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica. Especfficamente, el primer deposito de almacenamiento esta adaptado para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y el segundo deposito de almacenamiento esta adaptado para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo. Ademas, el intercambiador de calor esta adaptado para estar dispuesto entre el primer y el segundo deposito de almacenamiento. Durante la carga de la disposicion de almacenamiento de energfa termica, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo esta adaptado para absorber calor del vapor de carga introducido en la disposicion de almacenamiento de energfa termica, pasando a ser de este modo el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente. El medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente esta almacenado en el primer deposito de almacenamiento. Durante la descarga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente del primer deposito de almacenamiento esta adaptado para suministrar el calor al flujo de vapor auxiliar en el intercambiador de calor y para almacenarse posteriormente en el segundo deposito de almacenamiento. Se usa una bomba para hacer que el medio de almacenamiento de energfa termica fluya de un deposito a otro a traves del intercambiador de calor.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica incluye un unico deposito de almacenamiento y un intercambiador de calor. El deposito de almacenamiento unico de esta forma de realizacion esta adaptado para dividirse en una primera y una segunda seccion usando una pared divisora para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica. La primera seccion esta adaptada para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y la segunda seccion esta adaptada para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo. Ademas, el intercambiador de calor esta configurado fluidicamente con el deposito de almacenamiento. Como se ha descrito anteriormente, durante la carga de la disposicion de almacenamiento de energfa termica, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo esta adaptado para absorber calor del vapor introducido en la disposicion de almacenamiento de energfa termica, pasando a ser de este modo el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente. El medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente se almacena en la primera seccion del deposito de almacenamiento. Durante la descarga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente de la seccion caliente del deposito suministra el calor al flujo de vapor auxiliar en el intercambiador de calor y se almacena en la segunda seccion. De manera similar a la forma de realizacion anterior, se usa una bomba para hacer que el medio de almacenamiento de energfa termica fluya desde la primera seccion hasta la segunda seccion a traves del intercambiador de calor.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica incluye un intercambiador de calor de carcasa y tubo. El intercambiador de calor de carcasa y tubo tiene un lado de carcasa y un lado de tubo. El medio de almacenamiento de energfa termica esta almacenado en el lado de carcasa, y el vapor de carga y el vapor auxiliar fluyen a traves del lado de tubo para calentar y enfriar, respectivamente, el medio de almacenamiento de energfa termica.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica incluye un primer elemento y un segundo elemento. El primer elemento esta adaptado para usar el medio de almacenamiento de energfa termica en un intervalo de temperatura de funcionamiento inferior. Ademas, el segundo elemento esta adaptado para usar el medio de almacenamiento de energfa termica en un intervalo de temperatura de funcionamiento superior. El medio de almacenamiento de energfa termica caliente a la tempera inferior y a la temperatura superior puede estar adaptado para suministrar gradualmente el calor al flujo de vapor auxiliar. Los medios de almacenamiento de energfa termica en los dos sistemas pueden ser diferentes. Ejemplos tfpicos de los medios de almacenamiento de energfa termica pueden ser sal fundida y aceite termico.
En una forma de realizacion adicional de la presente divulgacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica incluye un medio de almacenamiento solido adaptado para calentarse y retener el calor del medio de almacenamiento de energfa termica. El calor retenido en el cuerpo solido esta adaptado para suministrarse al flujo de vapor auxiliar que va a calentarse.
Estos y otros aspectos de la presente divulgacion, junto con las diversas caracterfsticas novedosas que caracterizan la presente divulgacion, se describen de manera particular en la presente divulgacion. Para entender mejor la presente divulgacion, sus ventajas operativas y sus usos, se hace referencia a los dibujos adjuntos y al contenido descriptivo que ilustran las formas de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Breve descripcion de los dibujos
Las ventajas y caractensticas de la presente divulgacion se entenderan mejor con referencia a la siguiente descripcion detallada y las reivindicaciones consideradas junto con los dibujos adjuntos, en los que los mismos elementos se identifican con los mismos sfmbolos, y en los que:
la FIG. 1 es una vista esquematica de una central solar de tipo torre, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion;
la FIG. 2 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una primera forma de realizacion para cargar (generar calor en) una disposicion de almacenamiento
de energfa termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion;
la FIG. 3 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una segunda forma de realizacion para cargar una disposicion de almacenamiento de energfa
termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion;
la FIG. 4 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una primera forma de realizacion para descargar (eliminar el calor de) una disposicion de
almacenamiento de energfa termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente
divulgacion;
la FIG. 5 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una segunda forma de realizacion para descargar una disposicion de almacenamiento de energfa
termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion;
la FIG. 6 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una tercera forma de realizacion para descargar una disposicion de almacenamiento de energfa
termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion;
la FIG. 7 es una vista esquematica de un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar que
muestra una cuarta forma de realizacion para descargar una disposicion de almacenamiento de energfa
termica, segun una forma de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion; y
Las FIG. 8 a 12 son vistas esquematicas de varios ejemplos de una disposicion de almacenamiento de
energfa termica, segun varias formas de realizacion a modo de ejemplo de la presente divulgacion.
Los mismos numeros de referencia se refieren a las mismas partes a lo largo de la descripcion de varias vistas de los dibujos.
Descripcion detallada
Para entender completamente la presente divulgacion se hace referencia a la siguiente descripcion detallada, incluyendo las reivindicaciones adjuntas, en relacion con los dibujos descritos anteriormente. En la siguiente descripcion, que tiene fines explicativos, se exponen numerosos detalles espedficos para proporcionar un entendimiento minucioso de la presente divulgacion. Sin embargo, a un experto en la tecnica le resultara evidente que la presente divulgacion puede llevarse a la practica sin estos detalles espedficos. En otros casos se muestran estructuras y dispositivos solamente en forma de diagrama de bloques para no oscurecer la divulgacion. En esta memoria descriptiva, la referencia a "una forma de realizacion”, "otra forma de realizacion" y "varias formas de realizacion" significa que una propiedad, estructura o caractenstica particulares descritas en relacion con la forma de realizacion esta incluida en al menos una forma de realizacion de la presente divulgacion. No debe considerarse que en todas las veces que aparece la expresion "en una forma de realizacion" en varias partes de la memoria descriptiva se hace referencia necesariamente a la misma forma de realizacion, ni que son formas de realizacion diferentes o alternativas mutuamente exclusivas de otras formas de realizacion. Ademas se describen varias caractensticas que pueden estar presentes en algunas formas de realizacion pero no en otras. Asimismo se describen varios requisitos que pueden ser requisitos de algunas formas de realizacion pero que pueden no formar parte de los requisitos de otra forma de realizacion.
Aunque la siguiente descripcion contiene muchos detalles espedficos con fines ilustrativos, cualquier experto en la tecnica apreciara que muchas variaciones y/o modificaciones de estos detalles estan dentro del alcance de la presente divulgacion. Asimismo, aunque muchas de las caractensticas de la presente divulgacion se describen de manera relacionada entre sf, o conjuntamente, un experto en la tecnica apreciara que muchas de estas caractensticas pueden proporcionarse de manera independiente a otras caractensticas. Por consiguiente, esta descripcion de la presente divulgacion se expone sin ninguna perdida de generalidad de, y sin imponer limitaciones en, la presente divulgacion. Ademas, en el presente documento, terminos relativos tales como "primer", "segundo", "superior", "inferior" y similares no denotan ningun orden, elevacion o importancia, sino que se usan para distinguir un elemento de otro. Ademas, en el presente documento, los terminos "un" y "una" no denotan una limitacion de cantidad, sino que denotan la presencia de al menos uno de los elementos referenciados.
A continuacion se hace referencia a las FIG. 1 y 2 de manera conjunta. Como se muestra en el presente documento, la FIG. 2 ilustra esquematicamente un sistema de suministro de vapor auxiliar 1000 (denominado en lo sucesivo 'sistema 1000') en una central solar 10 como la mostrada en la FIG. 1. Tal sistema 1000 puede utilizarse, entre otras cosas, para las preparaciones antes del encendido y/o despues del apagado de una central de energfa 10 que tiene
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
una fuente de generacion de vapor, tal como la central solar 10 con un receptor solar 100. Sin embargo, si el sistema 1000 se utiliza en relacion con otras centrales de energfa diferentes a la centra solar, el receptor solar 100 puede sustituirse por un generador de vapor. El sistema 1000 para la central solar 10 puede incluir normalmente un ensamblado de torre solar concentrado 20 que presenta una estructura de torre 30 y, como se ha mencionado anteriormente, un receptor solar 100 situado en la parte superior de la misma, donde los rayos solares se concentran desde un campo heliostatico 40 para producir electricidad utilizando una turbina 200. Espedficamente, el receptor solar 100 incluye una seccion de evaporador 110, una seccion de sobrecalentador 120 y un tambor de vapor 130 para procesar la generacion de vapor. Tanto la seccion de evaporador 110 como la seccion de sobrecalentador 120 incluye varios tubos o paneles de tubo (como se muestra en la FIG. 2, una pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador 120a a 120d) a traves de los cuales fluye vapor para transportar el calor solar acumulado en el mismo debido a los rayos solares concentrados por el campo heliostatico 40.
Puesto que la construccion y la disposicion del sistema 1000 de la central solar 10 que presenta la estructura de torre 30, el receptor solar 100 y el campo heliostatico 40 son ampliamente conocidas por los expertos en la tecnica, no se considera necesario enumerar y explicar en el presente documento todos sus detalles de construccion para entender la presente divulgacion. En cambio, simplemente basta con observar que, como se muestra de manera esquematica en las FIG. 2 a 12, que ilustran el sistema 1000 y varios componentes asociados al mismo para la preparacion antes del encendido de la central solar 10 de la FIG. 1, pueden utilizarse de manera satisfactoria en relacion con cualquier central solar 10 o cualquier otra central de energfa (que no sea solar) que esten sometidas a encendidos y apagados frecuentes. Ademas, debe entenderse que el receptor solar 100 puede incluir varios componentes para llevar a cabo su proposito asignado, y solo se muestran aquellos componentes que sean relevantes para la descripcion de varias formas de realizacion de la presente divulgacion.
Como se muestra en las FIG. 2 a 7, el receptor solar 100 del sistema 1000 incluye la seccion de evaporador 110 configurada fluidicamente con respecto a la seccion de sobrecalentador 120 a traves del tambor de vapor 130 para generar el vapor. Durante el funcionamiento habitual, el receptor solar 100 recibe el calor solar para calentar el vapor que fluye a traves del mismo. Espedficamente, la seccion de evaporador 110 esta adaptada para generar el vapor que va a suministrarse a la seccion de sobrecalentador 120 pasando a traves del tambor de vapor 130. La seccion de evaporador 110 recibe agua de alimentacion desde una fuente de suministro de agua de alimentacion 140 a traves del tambor de vapor 130 y la convierte en vapor que se almacenara en el tambor de vapor 130. El vapor del tambor de vapor 130 se suministra a la seccion de sobrecalentador 120 para obtener vapor sobrecalentado mediante el uso de una valvula reguladora 132. El vapor sobrecalentado se suministra a la turbina 200 para generar electricidad. El agua de alimentacion se convierte en vapor y despues el vapor en vapor sobrecalentado en el receptor solar 100, que se comunica con la turbina 200, definiendose asf un circuito de vapor 300. El circuito de vapor 300 que permite que el flujo de vapor del receptor solar 100 fluya desde el tambor de vapor 130 hasta la turbina 200 a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador 120a a 120d para hacer funcionar la turbina 200, se muestra mediante lmeas continuas en las FIG. 2 y 3. Ademas, una valvula 210 puede estar incorporada en el circuito de vapor 300 para regular el suministro del vapor sobrecalentado en la turbina 200.
En una forma de realizacion de la presente divulgacion, no mostrada en el presente documento, el sistema 1000 tambien puede incluir una seccion de recalentador y un economizador (no mostrado) configurado en relacion con el receptor solar 100. La seccion de recalentador puede recalentar el vapor, por ejemplo en caso de turbinas de multiples fases, para suministrar el vapor calentado en fases deseadas. Ademas, el economizador aumenta la temperatura del vapor (espedficamente el agua de alimentacion) segun sea necesario. El economizador suministra agua de alimentacion a la seccion de evaporador 110 para realizar otras operaciones.
Como se muestra en las FIG. 2 y 3 (mediante lmeas continuas) en relacion con la generacion de energfa en la central de energfa 10, el vapor del circuito de vapor 300 se lleva a la turbina de vapor 200. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, algunas centrales (como las centrales solares) se someten a encendidos y apagados frecuentes, lo que genera frecuentemente problemas tras volver a poner en funcionamiento tales centrales de energfa. Por lo tanto, la central de energfa requiere preparaciones antes del encendido y despues del apagado para hacer que la temperatura de los paneles de sobrecalentador 120a a 120d alcance un valor de temperatura deseado. Para ello, como se ha descrito anteriormente, el vapor auxiliar se hace circular convencionalmente a traves de los mismos para calentar o enfriar previamente la seccion de sobrecalentador 120, donde las fuentes convencionales del vapor auxiliar en las centrales de energfa proceden normalmente de calderas calentadas mediante combustibles fosiles o de calderas electricas que aumentan las emisiones de carbono y el consumo de energfa parasita. Por lo tanto, la presente invencion proporciona una disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 que excluye la tecnica convencional de generacion de vapor auxiliar.
La disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye un medio de almacenamiento de energfa termica, tal como sal fundida, aceite termico o cualquier otro medio adecuado. La disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 esta configurada con respecto al circuito de vapor 300 para recibir una parte predeterminada del vapor del circuito de vapor 300 para calentar el medio de almacenamiento de energfa termica. En una forma de realizacion de la presente divulgacion, la capacidad de la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 puede ser relativamente pequena en comparacion con la capacidad del receptor solar 100. En tal forma de realizacion, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 puede tener un tamano mas pequeno y estar ubicada en la
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
parte superior de la torre 30 junto con el receptor solar 100. Ademas, en tal forma de realizacion, puesto que la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 es relativamente pequena, la parte predeterminada del vapor que se recibe en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 a partir del vapor total producido en el receptor solar 100 durante el estado de funcionamiento normal esta comprendida entre el 0% aproximadamente y el 10% aproximadamente, mientras que la gran parte restante del vapor se transfiere a la turbina de vapor 200. Ademas, una valvula 520 puede configurarse y abrirse parcialmente para recibir la parte predeterminada del vapor sobrecalentado procedente de la seccion de sobrecalentador 120 para cargar la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400. La disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 puede recibir el vapor para calentar el medio de almacenamiento de energfa termica desde cualquier ubicacion deseada de la seccion de sobrecalentador 120. Por ejemplo, las ubicaciones deseadas pueden estar en una salida 122 de los paneles de sobrecalentador 120d antes del motor de turbina 200, como se muestra en la FIG. 2, o en ubicaciones, tales como las 124, entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador 120a a 120d, como se muestra en la FIG. 3.
La disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 que presenta el medio de almacenamiento de energfa termica calentado puede utilizarse para generar el flujo de vapor auxiliar. Para ello, como se muestra en las FIG. 4 y 5 (mediante una lmea continua), un circuito de vapor auxiliar 500 se introduce en el sistema 1000. En una forma de realizacion como la mostrada en las FIG. 4 y 5, el circuito de vapor auxiliar 500 esta configurado para recibir el flujo de vapor auxiliar desde el tambor de vapor 130 para comunicarse de manera termica con la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 para permitir que el flujo de vapor auxiliar se caliente desde el medio de almacenamiento de energfa termica y se introduzca en la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador 120a a 120d para conseguir estados predeterminados de las mismas. Durante este periodo de tiempo, las valvulas 132 y 210 permanecen cerradas. El flujo de vapor auxiliar esta adaptado para introducirse en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400, al menos en la salida 122 de la pluralidad de disposiciones de panel de sobrecalentador 120a a 120d antes de la turbina 200, como se muestra en la FIG. 4, o en ubicaciones adecuadas, tales como las 124, entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador 120a a 120d, como se muestra en la FIG. 5.
En la forma de realizacion, como se muestra en las FIG. 4 y 5, en un aspecto el circuito de vapor auxiliar 500 incluye disposiciones de valvula 510 adaptadas para despresurizar el tambor de vapor 130 para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400. Ademas, la valvula 520 incorporada en el circuito de vapor auxiliar 500 tambien regula el flujo de vapor auxiliar en los paneles de sobrecalentador 120a a 120d ademas de recibir la parte de vapor para calentar/cargar el medio de almacenamiento de energfa termica. En una forma de realizacion adicional, el flujo caliente tambien puede usarse para evaporar agua en la seccion de evaporador 110 para producir el flujo de vapor auxiliar para la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400. Como se muestra en la FIG. 2 y 3, durante las operaciones habituales de la central de energfa, el circuito de vapor auxiliar 500 puede aislarse usando las disposiciones de valvulas 510 del tambor de vapor 130 (mostradas mediante lmeas discontinuas) en la posicion de apagado y las valvulas 132 y 210 en la posicion abierta. Ademas, la disposicion de valvula 520 puede estar parcialmente abierta para recibir la parte del vapor sobrecalentado de la seccion de sobrecalentador 120 para cargar la disposicion de energfa termica 400.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, como se muestra en la FIG. 6, una disposicion de calentamiento de agua de alimentacion 600 presenta la fuente de suministro de agua de alimentacion 140 adaptada para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 para generar el flujo de vapor auxiliar tras calentarse en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 que se hara circular en el circuito de vapor auxiliar 500, en lugar del tambor de vapor 130 como en la forma de realizacion anterior (en las FIG. 2 a 5). La disposicion de calentamiento de agua de alimentacion 600 produce vapor y lo suministra a la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400, donde se carga para convertirse en el flujo de vapor auxiliar que se hara circular en el circuito de vapor auxiliar 500. En esta forma de realizacion tambien puede haber una disposicion de valvula 610 adaptada para despresurizar la disposicion de calentamiento de agua de alimentacion 600 para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 y se hara circular en el circuito de vapor auxiliar 500. Otras configuraciones son identicas a las descritas en relacion con las FIG. 2 a 5.
En otra forma de realizacion de la presente divulgacion, como la mostrada en la FIG. 7, el sistema 1000 puede incluir un acumulador de vapor 800 adaptado para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 para generar el flujo de vapor auxiliar tras calentarse en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400, en lugar del tambor de vapor 130 como en la forma de realizacion anterior (en las FIG. 2 a 5). El acumulador de vapor 800 de esta forma de realizacion puede acumular el vapor procedente de cualquier fuente preferida para suministrar dicho vapor a la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400, donde se carga para convertirse en el flujo de vapor auxiliar que se hara circular en el circuito de vapor auxiliar 500. Tal sistema 1000 de la FIG. 7 puede incluir un elemento de valvula 810 para regular una cantidad de vapor requerida para suministrarse a la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 para producir el flujo de vapor auxiliar. Otras configuraciones son identicas a las descritas en relacion con las FIG. 2 a 5.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Como se muestra en todas las FIG. 2 a 7, el sistema 1000 puede incluir un mecanismo de drenaje 700 para drenar el flujo de vapor auxiliar existente en la seccion de sobrecalentador 120 despues de calentar o enfriar previamente la misma.
El circuito de vapor auxiliar 500 que presenta el flujo de vapor auxiliar generado tras cargar el vapor producido por el tambor de vapor 130, la disposicion de agua de alimentacion auxiliar 600 o el acumulador de vapor 800 en la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 puede habilitar el flujo de vapor auxiliar durante un tiempo predeterminado y con parametros predeterminados a traves de las disposiciones de paneles de sobrecalentador 210a a 210d, antes de la activacion del circuito de vapor 300. Los parametros predeterminados son una variable de al menos uno de entre una temperatura predeterminada, una presion predeterminada y un caudal predeterminado del vapor auxiliar. Los parametros predeterminados del flujo de vapor auxiliar pueden ser tales que dichos parametros pueden conseguir la distribucion de temperatura deseada a lo largo de las disposiciones de paneles de sobrecalentador 210a a 210d para minimizar la tension termica en las mismas. Ademas, tal parametro tambien puede variar con el funcionamiento para conseguir una distribucion de temperatura deseada a lo largo de las disposiciones de paneles de sobrecalentador 210a a 210d para minimizar la tension termica en las mismas.
A continuacion se hace referencia a las FIG. 8 a 12, donde se ilustran varios ejemplos de las disposiciones de almacenamiento de energfa termica 400. Sin embargo, sin apartarse del alcance de la presente divulgacion, puede haber otras disposiciones aparte de las dadas a conocer en el presente documento y se considerara que estan dentro del alcance de la presente divulgacion. Ademas, las FIG. 8 a 12 son diagramas de lfneas simplificados que ilustran ideas generales de las disposiciones de almacenamiento de energfa termica 400 y no debe considerarse que limitan la descripcion ya que su mera finalidad es incluir otras caracterfsticas de construccion que pueden necesitarse en el presente documento.
Como se muestra en la FIG. 8, en una primera forma de realizacion de ejemplo, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye un primer y un segundo deposito de almacenamiento 410, 420 adaptados para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica. El primer deposito de almacenamiento 410 puede almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y el segundo deposito de almacenamiento 420 puede almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo. La disposicion 400 incluye ademas un intercambiador de calor 430 dispuesto entre el primer y el segundo deposito de almacenamiento 410, 420. Durante el modo de carga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo del segundo deposito de almacenamiento 420 fluye a traves del intercambiador de calor 430 para obtener calor del flujo de receptor de carga, obteniendose asf un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente. El medio de almacenamiento de energfa termica calentado se almacena despues en el primer deposito 410. Durante el modo de descarga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente del primer deposito de almacenamiento 410 esta configurado para suministrar el calor al flujo de vapor auxiliar que fluye a traves del circuito de vapor auxiliar 500 a traves del intercambiador de calor 430. Despues, el medio de almacenamiento de energfa termica resultante relativamente frfo, cuyo calor se ha utilizado y esta en un estado relativamente frfo, puede almacenarse en el segundo deposito de almacenamiento 420.
Como se muestra en la FIG. 9, en una segunda forma de realizacion de ejemplo, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye un unico deposito de almacenamiento 405 adaptado para dividirse mediante una separacion 405a en una primera y una segunda seccion 410, 420 para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica. La primera seccion 410 puede almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y la segunda seccion 420 esta adaptada para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo. La disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye ademas un intercambiador de calor 430 dispuesto entre la primera y la segunda seccion 410, 420. Durante el modo de carga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo de la segunda seccion 420 del unico deposito de almacenamiento 405 fluye a traves del intercambiador de calor 430 para obtener calor del flujo de receptor de carga, obteniendose asf un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente. El medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente se almacena despues en la primera seccion 410 del deposito de almacenamiento unico 405. Durante el modo de descarga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente de la primera seccion 410 esta configurado para suministrar el calor al flujo de vapor auxiliar que fluye a traves del circuito de vapor auxiliar 500 a traves del intercambiador de calor 430. Despues, el medio de almacenamiento de energfa termica resultante relativamente frfo, cuyo calor se ha utilizado y esta ahora en un estado relativamente frfo, puede almacenarse en la segunda seccion 420.
Como se muestra en la FIG. 10, en una tercera forma de realizacion de ejemplo, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 puede ser un intercambiador de calor de carcasa y tubo. El intercambiador de calor de carcasa y tubo 430 incluye un lado de carcasa 415 y un lado de tubo. El medio de almacenamiento de energfa termica esta almacenado en el lado de carcasa 415, y el vapor calentado y el vapor auxiliar fluyen a traves del lado de tubo para calentar y enfriar, respectivamente, el medio de almacenamiento de energfa termica. Durante el modo de carga, el vapor de carga relativamente caliente del receptor solar 100 calienta el medio de almacenamiento de energfa termica en el lado de carcasa 415. Durante el modo de descarga, el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente del lado de carcasa 415 esta configurado para suministrar el calor al flujo de vapor auxiliar que fluye a traves del circuito de vapor auxiliar.
5
10
15
20
25
30
35
Como se muestra en la FIG. 11, en una cuarta forma de realizacion de ejemplo, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye un primer elemento 410 y un segundo elemento 420. El primer elemento 410 puede usar el medio de almacenamiento de energfa termica a una temperatura inferior, mientras que el segundo deposito de almacenamiento 420 puede usar el medio de almacenamiento de energfa termica a una temperatura superior calentada por el vapor, como se ha descrito anteriormente. Los medios de almacenamiento de energfa termica relativamente calientes a la temperatura inferior y la temperatura superior estan adaptados para suministrar gradualmente calor al flujo de vapor auxiliar para el circuito de vapor auxiliar 500. En una forma de realizacion de la presente divulgacion, los medios de almacenamiento de energfa termica usados para suministrar calor al primer y al segundo elemento 410, 420 pueden ser los mismos, tales como sal fundida, o pueden ser diferentes, tales como sal fundida y aceite termico. El primer y el segundo elemento 410, 420 pueden ser la disposicion de almacenamiento de energfa termica en construccion.
Como se muestra en la FIG. 12, en una quinta forma de realizacion de ejemplo, la disposicion de almacenamiento de energfa termica 400 incluye un cuerpo solido 440 hecho de hormigon, por ejemplo. El cuerpo solido 440 puede calentarse y retener el calor a partir de la porcion de vapor desviada, como se ha descrito anteriormente, desde el circuito de vapor 300, como se muestra en (a). Ademas, el calor retenido en el cuerpo solido 440 se suministra al flujo de vapor auxiliar que fluye a traves del circuito de vapor auxiliar 500 para calentar el mismo, como se muestra en (b).
El sistema de la presente divulgacion es ventajoso en varios sentidos. El sistema excluye las tecnicas convencionales de generacion de vapor auxiliar, que se basan en gran medida en calderas electricas o calentadas mediante combustibles fosiles, y proporciona una solucion practica con menos emisiones de carbono, un menor uso de combustibles fosiles y/o un menor uso de energfa parasita. Otras diversas ventajas y caracterfsticas de la presente divulgacion resultaran evidentes a partir de la descripcion anterior detallada y de las reivindicaciones adjuntas.
La descripcion anterior de la forma de realizacion especffica de la presente divulgacion se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva ni limitar la presente divulgacion a las formas precisas dadas a conocer y, evidentemente, muchas modificaciones y variaciones son posibles en vista de la ensenanza anterior. Las formas de realizacion se han elegido y descrito con el fin de explicar de la mejor forma posible los principios de la presente divulgacion y su aplicacion practica, para permitir asf que los expertos en la tecnica utilicen del mejor modo posible la presente divulgacion y varias formas de realizacion con diversas modificaciones segun resulte adecuado para el uso particular contemplado. Debe entenderse que se contemplan varias omisiones y sustituciones equivalentes segun sea necesario, pero esto cubre la aplicacion o implementacion sin apartarse del alcance de las reivindicaciones de la presente divulgacion.

Claims (18)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    1. Un sistema de suministro de vapor auxiliar en una central solar (10), comprendiendo el sistema:
    un receptor solar (100) para calentar vapor que fluye a traves del mismo, donde el receptor solar (100) comprende una seccion de sobrecalentador (120) que comprende una pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d);
    una turbina (200) que puede hacerse funcionar usando el vapor recibido desde el receptor solar (100) que fluye a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d); un circuito de vapor (300) que habilita el flujo de vapor desde el receptor solar (100) hasta la turbina (200) a traves de la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d) para hacer funcionar la turbina (200);
    una disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) que presenta un medio de almacenamiento de energfa termica, donde la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) esta configurada con respecto al circuito de vapor (300) para recibir una parte predeterminada del vapor del circuito de vapor (300) para calentar/cargar el medio de almacenamiento de energfa termica, donde la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) puede recibir el vapor para calentar el medio de almacenamiento de energfa termica desde al menos
    una salida de la pluralidad de disposiciones de panales de sobrecalentador (120a a 120d) antes de la turbina (200), y
    ubicaciones deseadas entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d); y
    un circuito de vapor auxiliar (500) configurado para hacer circular un flujo de vapor auxiliar, donde el circuito de vapor auxiliar (500) esta configurado para comunicarse de manera termica con la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) para permitir que el flujo de vapor auxiliar se caliente/descargue a partir del medio de almacenamiento de energfa termica y se introduzca en la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d) para conseguir estados predeterminados de las mismas, donde el flujo de vapor auxiliar esta adaptado para introducirse en la seccion de sobrecalentador de receptor (120) al menos
    en la salida de la pluralidad de disposiciones de panales de sobrecalentador (120a a 120d) antes de la turbina (200), y
    en ubicaciones adecuadas entre la pluralidad de disposiciones de paneles de sobrecalentador (120a a 120d).
  2. 2. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que el circuito de vapor auxiliar (500) puede activarse durante un tiempo predeterminado:
    antes de la activacion del circuito de vapor (300), como preparacion antes del encendido de la central solar (10); y
    tras finalizar el suministro de vapor, como preparacion despues del apagado de la central solar (10).
  3. 3. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que el receptor solar (100) comprende un tambor de vapor (130) y una seccion de evaporador (110) en comunicacion termica con la seccion de sobrecalentador (120) para generar el vapor que va a calentarse en la seccion de sobrecalentador (120).
  4. 4. El sistema segun la reivindicacion 3, en el que el circuito de vapor (300) permite que el vapor fluya desde el receptor solar (100), fluyendo desde el tambor de vapor (130), hasta la turbina (200).
  5. 5. El sistema segun la reivindicacion 3, en el que el flujo de vapor auxiliar en el circuito de vapor auxiliar (500) esta configurado para generarse en el tambor de vapor (130).
  6. 6. El sistema segun la reivindicacion 5, en el que el tambor de vapor (130) esta adaptado para utilizar un flujo de calor en la seccion de evaporador (110) para generar el flujo de vapor auxiliar, que es un flujo de vapor saturado que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400).
  7. 7. El sistema segun la reivindicacion 3, en el que el circuito de vapor auxiliar (500) comprende disposiciones de valvula (510) adaptadas para despresurizar el tambor de vapor (130) para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400).
  8. 8. El sistema segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una disposicion de calentamiento de agua de alimentacion (600) adaptada para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400).
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
  9. 9. El sistema segun la reivindicacion 8, que comprende ademas disposiciones de valvula (610) adaptadas para despresurizar la disposicion de calentamiento de agua de alimentacion (600) para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400).
  10. 10. El sistema segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un acumulador de vapor (800) adaptado para comunicarse fluidicamente con la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) para producir el flujo de vapor auxiliar que se calentara en la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400).
  11. 11. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) comprende:
    un primer y un segundo deposito de almacenamiento (410, 420) adaptados para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica, donde el primer deposito de almacenamiento (410) esta adaptado para almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y el segundo deposito de almacenamiento (420) esta adaptado para almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo; y
    un intercambiador de calor dispuesto entre el primer y el segundo deposito de almacenamiento (410, 420), donde el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo del segundo deposito de almacenamiento (420) absorbe calor del vapor de receptor de carga en el intercambiador de calor para producir un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente almacenado en el primer deposito de almacenamiento (410), y donde el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente del primer deposito de almacenamiento (410) suministra el calor al flujo de vapor auxiliar en el intercambiador de calor para producir un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo almacenado en el segundo deposito de almacenamiento (420).
  12. 12. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) comprende:
    un unico deposito de almacenamiento (405) adaptado para dividirse en una primera y una segunda seccion (410, 420) usando una separacion en el unico deposito de almacenamiento (405) adaptadas para almacenar el medio de almacenamiento de energfa termica, donde la primera seccion (410) esta adaptada para almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente, y la segunda seccion (420) esta adaptada para almacenar un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo; y
    un intercambiador de calor (430) configurado fluidicamente en relacion con el unico deposito de almacenamiento (405), donde el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo de la segunda seccion (420) absorbe calor del vapor de receptor de carga para producir un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente almacenado en la primera seccion (410), y donde el medio de almacenamiento de energfa termica relativamente caliente de la primera seccion (410) suministra el calor al flujo de vapor auxiliar en el intercambiador de calor (430) para producir un medio de almacenamiento de energfa termica relativamente frfo en la segunda seccion (420).
  13. 13. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) comprende un intercambiador de calor de carcasa y tubo (430) que presenta un lado de carcasa (415) y un lado de tubo, donde el medio de almacenamiento de energfa termica esta almacenado en el lado de carcasa (415), y donde el vapor calentado y el vapor auxiliar fluyen a traves del lado de tubo para calentar y enfriar, respectivamente, el medio de almacenamiento de energfa termica.
  14. 14. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) comprende:
    un primer elemento (410) adaptado para usar el medio de almacenamiento de energfa termica en un intervalo de temperatura inferior; y
    un segundo elemento (420) adaptado para usar el medio de almacenamiento de energfa termica en un intervalo de temperatura superior, donde medios de almacenamiento de energfa termica relativamente calientes a la temperatura inferior y a la temperatura superior estan adaptados para suministrar gradualmente el calor al flujo de vapor auxiliar.
  15. 15. El sistema segun la reivindicacion 14, en el que los medios de almacenamiento de energfa termica inferior y superior tienen una composicion diferente.
  16. 16. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) comprende:
    un cuerpo solido (440) adaptado para calentarse y retener el calor del vapor de carga del receptor solar (100), donde el calor retenido en el cuerpo solido (440) se suministra al flujo de vapor auxiliar que va a calentarse.
    5 17. El sistema segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un mecanismo de drenaje (700) para drenar el flujo
    de vapor auxiliar que sale de la seccion de sobrecalentador (120).
  17. 18. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) tiene una capacidad termica relativamente menor en comparacion con el receptor solar (100) y puede recibir una parte
    10 predeterminada de entre el 0% aproximadamente y el 10% aproximadamente del vapor total generado en el receptor solar (100).
  18. 19. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de almacenamiento de energfa termica (400) esta adaptada para colocarse junto con el receptor solar (100) en una torre.
    15
ES14189910.4T 2013-11-08 2014-10-22 Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares Active ES2593181T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/074,889 US9194377B2 (en) 2013-11-08 2013-11-08 Auxiliary steam supply system in solar power plants
US201314074889 2013-11-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2593181T3 true ES2593181T3 (es) 2016-12-07

Family

ID=51790580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14189910.4T Active ES2593181T3 (es) 2013-11-08 2014-10-22 Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9194377B2 (es)
EP (1) EP2871359B8 (es)
CN (1) CN104633649B (es)
ES (1) ES2593181T3 (es)
IL (1) IL235232B (es)
IN (1) IN2014DE03194A (es)
MA (1) MA37492B1 (es)
SA (1) SA114360015B1 (es)
ZA (1) ZA201408160B (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017067359A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 日立造船株式会社 蒸気発生装置
CN106194293B (zh) * 2016-07-01 2017-11-28 华北电力大学 一种同时集成槽式、塔式太阳能集热***的燃煤发电***
US10669897B2 (en) 2017-12-06 2020-06-02 General Electric Company Components and systems for reducing thermal stress of heat recovery steam generators in combined cycle power plant systems
DE102017223756A1 (de) 2017-12-22 2019-06-27 Kaefer Isoliertechnik Gmbh & Co. Kg Solarreceiver zum Aufnehmen von Sonnenstrahlen und zum Aufheizen eines Mediums
EP4165288A1 (en) 2020-06-16 2023-04-19 CYRQ Energy, Inc. Electricity generating systems with thermal energy storage coupled superheaters

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8365529B2 (en) 2006-06-30 2013-02-05 United Technologies Corporation High temperature molten salt receiver
CN102007294A (zh) * 2008-04-16 2011-04-06 阿尔斯托姆科技有限公司 连续移动床太阳能蒸汽发生***
US8307821B2 (en) * 2008-04-16 2012-11-13 Alstom Technology Ltd. Continuous moving bed solar steam generation system
US8607567B2 (en) * 2008-04-16 2013-12-17 Alstom Technology Ltd Solar steam generator
AU2009238733B2 (en) * 2008-04-22 2013-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Steam generation system having a main and auxiliary steam generator
WO2011025930A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Michael Newman Pressurized solar power system
US20120240577A1 (en) * 2009-12-06 2012-09-27 Heliofocus Ltd. Thermal generation systems
DE102010041903B4 (de) 2010-10-04 2017-03-09 Siemens Aktiengesellschaft Durchlaufdampferzeuger mit integriertem Zwischenüberhitzer
EP2525051A1 (en) 2011-05-20 2012-11-21 Alstom Technology Ltd Solar thermal power plant
US9051923B2 (en) * 2011-10-03 2015-06-09 Chang Kuo Dual energy solar thermal power plant

Also Published As

Publication number Publication date
EP2871359B8 (en) 2016-09-14
CN104633649A (zh) 2015-05-20
EP2871359B1 (en) 2016-06-22
IN2014DE03194A (es) 2015-07-17
US20150128593A1 (en) 2015-05-14
SA114360015B1 (ar) 2015-10-20
CN104633649B (zh) 2018-06-19
IL235232B (en) 2019-03-31
IL235232A0 (en) 2015-01-29
MA37492B1 (fr) 2016-05-31
EP2871359A1 (en) 2015-05-13
ZA201408160B (en) 2015-09-30
MA20150386A1 (fr) 2015-10-30
US9194377B2 (en) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2593181T3 (es) Sistema de suministro de vapor auxiliar en centrales solares
ES2547359T3 (es) Planta de concentración solar para producción de vapor sobrecalentado
ES2555602T3 (es) Central de energía térmica solar
ES2608490T3 (es) Centrales termoeléctricas solares
ES2731134T3 (es) Central eléctrica de gas y vapor operada en forma híbrida solar
ES2836826T3 (es) Sistema de almacenamiento térmico de vapor
ES2878624T3 (es) Sistema de energía termosolar
ES2775999T3 (es) Ciclo de sólo vapor de fluido de transferencia de calor para el almacenamiento térmico de energía solar
ES2403334B2 (es) Sistemas y métodos de arranque para calderas solares
ES2502745T3 (es) Sistema de energía solar y método de funcionamiento
JP2017014971A (ja) 太陽熱発電システム及び太陽熱発電方法
ES2773455T3 (es) Sistema para almacenar energía térmica y procedimiento de funcionamiento de un sistema para almacenar energía térmica
ES2846148T3 (es) Generador de vapor de un solo paso de sal fundida
BR112021011536A2 (pt) Usina e método para o acúmulo de energia na forma térmica
US20130111902A1 (en) Solar power system and method of operating a solar power system
ES2382939T3 (es) Procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica
WO2013087949A1 (es) Sistema híbrido de generación eléctrica a partir de energía solar y biomasa
JP2010216793A (ja) 吸収冷却器、熱交換器
ES2605253T3 (es) Central térmica de vapor y procedimiento para operar una central térmica de vapor
US9228452B2 (en) System and method for auxiliary fluid circuit heating or cooling of a superheater during startup and shutdown operations
ES2664853T3 (es) Sistema de potencia térmica solar
WO2014016448A1 (es) Método de operación de una planta solar termoeléctrica
ES2773880T3 (es) Un sistema para generar energía eléctrica a partir de vapor a baja temperatura
RU2015109761A (ru) Устройство генерации солнечной энергии и внешний паровой источник дополнительной электроэнергии
JP6803846B2 (ja) 太陽熱集熱システムおよびその運転方法