太阳能加热的直流式蒸汽发生器的运行方法以及太阳能直流式蒸汽发生器技术

本发明专利技术涉及一种用于运行具有蒸发器加热面(4)的太阳能加热的直流式蒸汽发生器(1)的方法，其中，给用于调节所述供给水质量流(M)的设备输入用于所述供给水质量流(公式(I))的额定值(公式(II))，在该方法中，应当进一步改善预估的给水或质量流调节的质量并且尤其在出现负载变化时流动介质在蒸发器出口处的焓保持特别稳定。为此，按本发明专利技术，在制订用于所述供给水质量流(I)的额定值(II)时，考虑表征太阳能加热的流动介质在一个或多个所述加热面(2，4)的入口处的焓，温度或密度的时间导数的修正值(Kf)。该方法尤其适合用于在具有直接的蒸发装置的太阳塔发电站(129)中运行太阳能直流式蒸汽发生器(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于运行具有多个加热面的太阳能加热的蒸汽发生器的方法，其中，给用于调节供给水质量流M的设备输入用于供给水质量流M的额定值Ms。本专利技术还涉及一种用于尤其在具有直接蒸发装置的太阳塔发电站中实施该方法的太阳能蒸汽发生器。
技术介绍
必须使用可持续的能量载体来应对面对日益增加的能量需求和气候变化。太阳能是一种持续的能载体。它保护气候、用之不竭并且不是子孙后代的负担。因此，太阳能热发电站是传统发电站的一种替代形式。目前，实施了一些具有抛物面状槽收集器和菲涅耳收集器的太阳热发电站。另一种选择是在所谓的太阳塔发电站中直接的蒸发装置。具有太阳塔和直接的蒸发装置的太阳能热发电站由日光场、太阳塔和传统的发电站部分组成，在该传统的发电站部分中水蒸汽的热能转化为电能。日光场由将光线集中到安设在太阳塔中的吸收器上的定日镜组成。吸收器由加热面组成，在该加热面中入射的太阳能被用于加热、蒸发所输入的供给水且必要时使之过热。然后，产生的蒸汽在传统的发电站部分中在透平中膨胀，然后凝结并且又输送给吸收器。该透平驱动将机械能转化为电能的发电机。在太阳塔发电站中，引入的太阳能由定日镜场的尺寸大小限定。一部分入射辐射被吸收器反射因而对于热动力发电站过程而沿是损失掉了。此损失量随着加热面的尺寸增加而增大。因此，在已给定热效率时追求具有尽可能小加热面的紧凑吸收器。这由于入射的太阳能集中到了较小面积上而导致很高的热流密度。与之关联地，根据引入吸收器的热功率和新鲜蒸汽参数的选择保证适合的给水质量流。在所谓的强制循环式系统中，供给水流量调节装置的额定值控制装置在起动和低负载运行中、以及在强制循环式运行中根据设备状态提供所需要的给水质量流额定值。在此，在不稳定运行时，例如在云穿过日光场时，蒸发器流量必须与向加热面中的热量输入尽可能同步地变化。在太阳能加热的强制循环式蒸汽发生器中，共同形成蒸发器加热面的多个蒸汽发生器管的加热导致流动介质在一次通过蒸汽发生器时就在其中完全蒸发。流动介质(一般是水)在此可以可任选地在其蒸发之前输送给就流动介质而言设置在蒸发器加热面上游的、一般也称作节热器的预热器并且在该处被预热。根据太阳能加热的强制循环式蒸汽发生器的运行状态并因此与当前的蒸汽发生器功率相关联地将供给水质量流调节到吸收器加热面中。在负载变化时，流量应当尽可能与输入吸收器加热面的热量同步地变化，因为否则无法可靠地避免流动介质在吸收器加热面出口处的比焓偏离额定值。这种不期望的比焓偏离使流出蒸汽发生器的新鲜蒸汽的温度难以调节，还导致较高的材料负荷并因此导致整个蒸汽发生器的寿命减小。在太阳能热发电站设备中存在通过预先给定尤其在总吸热量变化时或在负载变换时特别适合需要的用于供给水质量流的额定值来有效地应对由于例如太阳能入射的变化导致的不精确性的需求。刚好在基于太阳热的能量生产系统中，整体上并不以足够稳定的并且明确可归因于预先确定的恒定的太阳能量输入的系统特性为前提。此外，在这种设计成直接的吸收器系统的设备中，在定日镜上并因此在塔中的接收器上的太阳初级功率不能与在传统的燃烧锅炉中程度相同地用作自由参数。
技术实现思路
现在本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种用于运行前述类型的太阳能加热的强制循环式蒸汽发生器的方法，该强制循环式蒸汽发生器主要在不稳定的运行时具有特别高的可靠性和可调节性的质量。此外，提供一种特别适合实施该方法的太阳能蒸汽发生器。就方法而言，该技术问题按本专利技术通过一种用于运行太阳能加热的直流式蒸汽发生器的方法解决，该太阳能加热的直流式蒸汽发生器具有多个加热面，其中，给用于调节供给水质量流的设备输入用于供给水质量流的额定值，其中，在制订用于供给水质量流的额定值时考虑一个分别表征太阳能加热的流动介质在一个或多个加热面的入口处的焓或密度的时间导数的修正值。本专利技术在此从这种考虑出发为太阳能加热的直流式蒸汽发生器采用所谓预估的或预计的质量流调节的方案以便在调节供给水质量流时改善控制质量。在此，在确定适合的用于供给水质量流的额定值时考虑因此被认为有关的修正值。为了在蒸汽发生器的所有工作状态下，也就是说尤其也在瞬态下或在负载变换时使保持在吸收器出口处的比焓与额定值的偏差并由此造成的不期望大的温度波动尽可能小，供给水流量调节以预估的设计方式安排。在此，尤其即使在负载变换时也根据当前或要为不久的将来预期的运行状态提供需要的供给水额定值。通过按本专利技术的方法，根据太阳辐射现有的热量供给，由吸收器加热面总是精确地提供需要的给水质量流，以便即使在不稳定的过程中，尤其在云穿过日光场时也保证在吸收器出口处需要的/期望的流体状态(新鲜蒸汽温度)。按本专利技术的方案有利地规定一种供给水量作为太阳入射辐射的函数的预控制计算。这种特征值根据当前存在的测量数据合适地确定并且尤其通过调用已存储的存储器特征值适合地提供。但通过有利地将当前测得的测量值考虑为特征值，能够实现热量辐射特别可靠的分析并因此求得特别准确预先计算的供给水额定值。若在此太阳入射辐射的强度通过测量技术检测并且通过合适的计算方法转换成输送给吸收器的热功率，则吸收器加热面的总热量输入可以直接地确定。若日光场的每个定日镜都配有相应的测量装置，则得出的结论是，已知吸收器加热面的总吸热量。除了由于在管壁中不稳定的热传递而可能通过例如PT3元件略微延迟的总吸热量之外，为测定供给水质量流附加地需要流动介质在吸收器加热面中的温度差(额定焓增量)。流动介质在吸收器加热面中的额定焓增量的测定有利地一方面根据合适的测量值，例如流动介质在吸收器加热面的入口处的压力和温度以求得的实际焓为基础。另外，根据或通过考虑期望的蒸气状态，例如在吸收器加热面的出口处的比蒸汽参数或蒸汽含量，通过考虑流动介质在吸收器加热面的出口处的当前压力预先确定用于该流动介质在吸收器加热面的出口处的焓的额定值。若形成两个值的差，就得知了额定焓增量。然后若在吸收器侧供给的热量被该介质侧的焓差(额定焓增量)除，则至少对于稳定的载荷运行已知对各运行状态需要的供给水质量流。以这种方式，根据吸收器加热面的热量流平衡能够实现尤其适合需要的、针对设备实际状态的预控制的需要供给水量的计算，该热量流平衡必要时可以可选择地包括前置的预热器吸收器表面和后续的过热器吸收器加热面。此外，根据此基本方案构造，在不稳定的运行中考虑附加的物理机械装置，该附加的物理机械装置临时对穿流通过吸收器加热面产生影响并因此导致在吸收器加热面的出口处的焓偏离预设的额定值。若在不稳定的过程中系统压力变化并因此同时在吸收器中流体的饱和温度变化，则吸收器加热面管的材料温度同样变化。结果，热能存入管壁中或从管壁释放。因此，与从测得的太阳入射辐射强度中求得的总吸热量比较，对于流动介质的焓增力口，视压力变化的方向而定地临时提供更多(压力下降)或更少的热量(压力增大)。因此，在预先给定在吸收器加热面的出口处的焓额定值时，在调节方案中一定考虑这种不小的影响以便预先计算需要的供给水质量流。通过一阶微分元件(DTl元件)用控制技术可以描绘该物理效果。在此前提条件大体是，在改变系统压力时，流动介质的沸腾温度的时间变化和管壁的时间变化均相同。据此，把从测得的吸收器压力中算出的、流动介质的饱和温度用作微分元件的输入。若将微分元件的输出结果与整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 DE 102010040210.91.一种用于运行具有多个加热面(2，4)的太阳能加热的直流式蒸汽发生器(I)的方法，其中，为用于调节供给水质量流(M)的设备输入用于所述供给水质量流(M)的额定值(Ms)，其中，在制订用于所述供给水质量流(M)的额定值(Ms)时，考虑表征太阳能加热的流动介质在一个或多个所述加热面(2，4)的入口处的焓，温度或密度的时间导数的修正值(Kf)。2.按权利要求1所述的方法，其中，根据表征所述流动介质在加热面(2，4)的入口处的密度的时间导数的特征值与表征在所述流动介质在加热面(2，4)的出口处的密度的时间导数的特征值的和来制订所述修正值(Kf)。3.按权利要求2所述的方法，其中，分析所述流动介质在预热器加热面(2)中的密度的时间导数。4.按权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述时间导数分别通过微分元件(142，126)求得。5.按权利要求4所述的方法，其中，给对应于预热器加热面⑵的微分元件(142)加载相当于所述流动介质在预热器加热面(2)中的总体积的增益因子。6.按权利要求4或5所述的方法，其中，给对应于预加热器加热面(2)的微分元件(142)加载相当于所述流动介质通过所述预热器加热面(2)的通过时间的约一半的时间常数。7.按权利要求1至6之一所述的方法，其中，根据当前在所述加热面(2，4)中通过太阳能热量输入传递到所述流动介质上的热量流和针对期望的新鲜蒸汽状...

【专利技术属性】
技术研发人员：J布鲁克纳，M埃弗特，J弗兰克，F托马斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：