Procedimiento para la generación de vapor sobrecalentado en una central eléctrica termosolar y central eléctrica termosolar.

Procedimiento para la generación de vapor sobrecalentado en una central eléctrica termosolar,

en la cual en unasección continua para el medio portador de calor mediante energía solar se genera vapor en una zona deevaporación y en una zona de sobrecalentamiento se sobrecalienta el vapor mediante energía solar, siendo fijadoen su sitio un punto de final de evaporación de la zona de evaporación en un procedimiento de regulación, en elcual se determinan un gradiente espacial de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y una temperatura enla zona de evaporación, y el flujo de masa en el medio portador de calor en la sección continua se ajusta condependencia del gradiente de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y de la temperatura medida en lazona de evaporación.

Procedimiento para la generación de vapor sobrecalentado en una central eléctrica termosolar y central eléctrica termosolar

El invento se refiere a un procedimiento para la generación de vapor sobrecalentado en una central eléctrica termosolar, 5 en la cual en una sección continua para el medio portador de calor mediante energía solar se genera vapor en una zona de evaporación y en una zona de sobrecalentamiento se sobrecalienta el vapor mediante energía solar.

El invento se refiere además a una central eléctrica termosolar con una etapa de generación de vapor, comprendiendo la etapa de generación de vapor por lo menos un tramo colector con una sección continua para el medio portador de calor con una zona de evaporación y una zona de sobrecalentamiento.

En la transición desde la zona de evaporación a la zona de sobrecalentamiento está situado el punto de final de evaporación. Por principio entradas de energía irregulares por oscilaciones en la radiación solar pueden conducir a una variación del sitio del punto de final de evaporación. Las oscilaciones de este sitio, en el cual la evaporación se convierte en sobrecalentamiento, pueden conducir a altos gradientes de temperatura oscilantes en dirección axial dentro de un correspondiente tubo de conducción. Esto a su vez tiene por consecuencia oscilaciones radiales y tangenciales. Tales gradientes de temperatura causan tensiones térmicas en los correspondientes materiales de un tubo de conducción. Estas tensiones térmicas disminuyen fuertemente la resistencia a la fatiga de los componentes afectados.

Por ejemplo por el documento DE 101 52 968 C1 es conocida una central eléctrica termosolar, la cual comprende por lo menos un tramo colector solar con un tramo de evaporación y un tramo de sobrecalentamiento. Está previsto un conducto de recirculación, mediante el cual el medio líquido de transferencia de calor es recirculable fuera del tramo de evaporación. En el concepto de recirculación está previsto un separador, que a partir de la mezcla de dos fases suministrada por el tramo de evaporación separa uno de otro medio de transferencia de calor líquido y vapor, siendo recirculado el medio de transferencia de calor líquido y siendo el vapor alimentado al sobrecalentador. De este modo se puede fijar el punto de final de evaporación.

Por el documento EP 2 053 242 A2 es conocido un procedimiento para hacer funcionar una central eléctrica termosolar,

en la cual un medio portador de calor es evaporado en una sección de evaporación mediante radiación solar absorbiendo calor, presentando la sección de evaporación una pluralidad de tramos de evaporación, en los cuales es distribuido el medio portador de calor. La distribución de flujo en masa es regulada en la sección de evaporación, siendo los flujos de masa ajustados individualmente en todos o en una mayoría de los tramos de evaporación y siendo una magnitud de regulación una magnitud que caracteriza un aumento espacial de energía en un respectivo tramo de evaporación en una zona del tramo de evaporación en la cual el medio portador de calor todavía no está evaporado.

Sirve de base al invento el problema de proporcionar un procedimiento del género mencionado al principio, con el cual con pequeños gastos de construcción se pueda fijar el punto de final de evaporación.

Este problema en el procedimiento mencionado al principio es solucionado según el invento porque en un procedimiento de regulación es fijado en su sitio un punto de final de evaporación de la zona de evaporación, determinándose un gradiente espacial de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y una temperatura en la zona de evaporación y siendo ajustado el flujo de masa en el medio portador de calor en la sección continua con dependencia del gradiente de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y de la temperatura medida en la zona de evaporación.

Se ha demostrado que mediante utilización del gradiente de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y utilización adicional de una temperatura medida en la zona de evaporación puede realizarse una regulación estable, en la cual la amplitud de oscilación espacial del punto de final de evaporación está situada en un campo estrecho.

Puesto que por ejemplo en comparación con el concepto de recirculación no son necesarios un separador y una instalación transportadora para la recirculación de condensado, con pequeños costes de inversión puede realizarse una central eléctrica termosolar en la cual se lleve a la práctica el procedimiento según el invento.

El sistema en conjunto presenta además pérdidas de calor menores, puesto que no se necesitan conductos de admisión 45 ni conductos de derivación ninguno hacia un correspondiente separador.

Por ejemplo, también en caso de una fuerte elevación muy rápida de la entrada de energía en un tramo colector, mediante un rápido aumento del flujo de masa puede impedirse el desplazamiento del punto de final de evaporación. En sistemas con separador en un caso semejante es necesario un excedente mayor en medio portador de calor líquido en la zona de evaporación, lo que causa pérdidas de bombeo mayores.

La reducción de las cargas de materiales alcanzada por fijación del punto de final de evaporación permite un funcionamiento seguro con un concepto continuo.

El vapor sobrecalentado producido se utiliza por ejemplo para la generación de corriente eléctrica o como vapor de proceso.

En particular para fijar el punto de final de evaporación se regula el flujo de masa del medio portador de calor en la sección continua. El flujo de masa puede ajustarse de manera sencilla mediante válvulas reguladoras.

Ventajosamente una magnitud de regulación en el proceso de regulación es la situación espacial del punto de final de evaporación, siendo una magnitud piloto (valor nominal) un sitio definido. A partir del cálculo del gradiente de temperatura y de la temperatura en la zona de evaporación puede determinarse el valor real y a partir de la desviación con respecto al valor nominal puede configurarse una magnitud de ajuste, con la cual a su vez puede ajustarse el flujo de masa.

En particular una magnitud de ajuste en el procedimiento de regulación influye en el flujo de masa del medio portador de calor en la sección continua. La magnitud de ajuste es por ejemplo una carrera de válvula de una o varias válvulas reguladoras.

En una forma de realización en el procedimiento de regulación se extrapolan el gradiente de temperatura y la temperatura medida en la zona de evaporación a un punto de intersección espacial y se determinan una o varias magnitudes de ajuste por una desviación del punto de intersección de una situación espacial predeterminada del punto de final de evaporación. Este punto de intersección caracteriza un valor real y la desviación con respecto al valor nominal configura la magnitud de ajuste.

Ventajosamente la temperatura en la zona de evaporación se mide fuera de una zona de precalentamiento. En la zona de precalentamiento el medio portador de calor líquido absorbe todavía sensible calor.

El gradiente de temperatura en la zona de sobrecalentamiento se determina ventajosamente a partir de las temperaturas medidas en por lo menos dos lugares distanciados en la zona de sobrecalentamiento. De ese modo puede determinarse la elevación de temperatura en la zona de sobrecalentamiento. Esto a su vez posibilita una extrapolación para determinar el valor real para el punto de final de evaporación.

En una ventajosa forma de realización se inyecta regulado medio portador de calor líquido en la zona de evaporación. De este modo se puede influir en el flujo de masa en la correspondiente sección continua. La calidad de regulación puede así mejorarse. Además puede aumentarse mucho la rapidez de regulación.

En particular la inyección se efectúa entre el punto de medida de temperatura en la zona de evaporación y el punto de final de evaporación. De este modo resulta una regulación optimizada.

Está previsto además ventajosamente que una temperatura de salida en la zona de sobrecalentamiento sea regulada a un valor constante. De este modo resulta un rendimiento optimizado para una turbina postconectada. Mediante la fijación del punto de final de evaporación la temperatura de salida puede variar sin medidas adicionales. Mediante la correspondiente regulación se puede fijar la temperatura de salida.

En particular para ello se inyecta regulado medio portador de calor líquido en la zona de sobrecalentamiento. La cantidad de inyección determina la temperatura de salida.

Sirve además de base al invento el problema de proporcionar una central... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la generación de vapor sobrecalentado en una central eléctrica termosolar, en la cual en una sección continua para el medio portador de calor mediante energía solar se genera vapor en una zona de evaporación y en una zona de sobrecalentamiento se sobrecalienta el vapor mediante energía solar, siendo fijado en su sitio un punto de final de evaporación de la zona de evaporación en un procedimiento de regulación, en el cual se determinan un gradiente espacial de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y una temperatura en la zona de evaporación, y el flujo de masa en el medio portador de calor en la sección continua se ajusta con dependencia del gradiente de temperatura en la zona de sobrecalentamiento y de la temperatura medida en la zona de evaporación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para fijar el punto de final de evaporación se regula el flujo de masa del medio portador de calor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque una magnitud de regulación en el procedimiento de regulación es la situación espacial del punto de final de evaporación, siendo una magnitud piloto un sitio definido.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una magnitud de ajuste en el procedimiento de regulación determina el flujo de masa del medio portador de calor en la sección continua.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el procedimiento de regulación se extrapolan a un punto de intersección espacial el gradiente de temperatura y la temperatura medida en la zona de evaporación, y por una desviación del punto de intersección de una situación espacial predeterminada del punto de final de evaporación se determinan una o varias magnitudes de regulación.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la temperatura en la zona de evaporación se mide fuera de una zona de precalentamiento.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gradiente de temperatura se calcula a partir de las temperaturas medidas en al menos dos sitios distanciados en la zona de sobrecalentamiento.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el medio portador de calor líquido se inyecta regulado en la zona de evaporación, y en particular, porque la inyección se efectúa entre el punto de medida de temperatura y el punto de final de evaporación.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una temperatura de salida en la zona de sobrecalentamiento se regula a un valor constante, y en particular, porque en la zona de sobrecalentamiento se inyecta regulado medio portador de calor líquido.

10. Central eléctrica termosolar con una etapa de generación de vapor (45) , que comprende por lo menos un tramo colector con una sección continua (46) para medio portador de calor con una zona de evaporación (50) y una zona de sobrecalentamiento (54) , un primer sensor de temperatura (80) , que está dispuesto en la zona de evaporación (50) , un segundo sensor de temperatura (82) y un tercer sensor de temperatura (84) , que están dispuestos distanciados uno de otro en la zona de sobrecalentamiento (54) , una instalación (86; 106) de regulación del flujo de masa, mediante la cual es ajustable el flujo de masa en el medio portador de calor en la sección continua (46) , y una instalación de regulación (78) , que está conectada con actividad de señales con el primer sensor de temperatura (80) , el segundo sensor de temperatura (82) y el tercer sensor de temperatura (84) , y que a partir de una segunda temperatura (T2) y de una tercera temperatura (T3) determina un gradiente espacial de temperatura (ΔT/L) y controla la instalación (86; 106) de regulación del flujo de masa para la fijar un punto de final de evaporación (56) .

11. Central eléctrica termosolar según la reivindicación 10, caracterizada porque en un principio de la sección continua (46) está dispuesta una válvula reguladora (48) , que está controlada por la instalación de regulación (78) .

12. Central eléctrica termosolar según la reivindicación 10 u 11, caracterizada por una instalación de inyección (96) para inyectar medio portador de calor líquido con por lo menos un punto de inyección (98) en la zona de evaporación (50) , y en particular, porque la instalación de inyección (96) está controlada por la instalación de regulación (78) , y en particular, porque la instalación de inyección (96) comprende una válvula reguladora (100) , y en particular, porque el por lo menos un punto de inyección (98) de la instalación de inyección (96) está situado entre un punto de medida de temperatura del primer sensor de temperatura (80) y el punto de final de evaporación (56) .

13. Central eléctrica termosolar según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada por una instalación de inyección (68) para inyectar medio portador de calor líquido con por lo menos un punto de inyección (72) en la zona de sobrecalentamiento (54) .

14. Central eléctrica termosolar según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada por una instalación colectora solar (52) , en la cual está dispuesta la sección continua (46) .

15. Central eléctrica termosolar según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque la etapa de generación de vapor (45) está conectada con actividad de fluido con por lo menos una turbina.