EP2769094A2 - Verfahren für das anfahren einer dampfturbine eines solarkraftwerkes - Google Patents

Verfahren für das anfahren einer dampfturbine eines solarkraftwerkes

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Publication number
EP2769094A2
EP2769094A2 EP12810187.0A EP12810187A EP2769094A2 EP 2769094 A2 EP2769094 A2 EP 2769094A2 EP 12810187 A EP12810187 A EP 12810187A EP 2769094 A2 EP2769094 A2 EP 2769094A2
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EP
European Patent Office
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heat
steam turbine
steam
turbine
power plant
Prior art date
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Ceased
Application number
EP12810187.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank EIDNER
Ingo GLEISNER
Max HEINRICH
Marco HERKERT
Gustl SCHREIBER
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • F03G6/067—Binary cycle plants where the fluid from the solar collector heats the working fluid via a heat exchanger
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for starting a steam turbine of a solar power plant, in particular ⁇ re a parabolic trough power plant.
  • Starting methods for steam turbines of solar power plants are known in principle.
  • solar power plants in particular ⁇ in the form of parabolic trough power plants, solar generator units.
  • these solar generator units are parabolic mirrors which have a pipeline for a thermal oil in their fuel line area. In this focal line, the heat ⁇ carrier oil is heated in sunlight and then brought via a heat exchanger with water or steam in combination.
  • Superheated steam is generated by heat transfer, which drives a steam turbine of the solar power plant in ⁇ in egg nem steam cycle.
  • Insbesonde ⁇ it is an object of the present invention to provide a method for starting a steam turbine of a solar power station is available, in which in a cost effective and simple manner, the preheating of the steam turbine may be performed.
  • An inventive method for starting a steam turbine of a solar power plant, in particular a parabolic trough power plant comprises the following steps:
  • Heating at least one component of the steam turbine which comes into contact with superheated steam during operation of the steam turbine, with the heat provided, starting the steam turbine after heating.
  • heat is actively provided in a method according to the invention during and / or before starting the steam turbine.
  • preheating of the relevant components namely those components which come into contact with superheated steam during operation of the steam turbine, is carried out.
  • the subsequent start-up process ie in particular the individual steps of such a start-up process, or the application of live steam, can be carried out much faster or earlier.
  • the provision of heat and the preheating by a process according to the invention can be carried out in particular before the sun- be performed, so that essentially directly from the beginning of a usable solar radiation intensity and a power-generating operation of the steam turbine can be performed.
  • the components which are to be preheated in particular valves, for example, quick-closing valves or fresh steam valves, the housing, the shaft or the turbine blade of the steam turbine.
  • a method according to the invention can be further developed in that the step of heating at least one of
  • Component of the steam turbine takes place with rotating turbine blades of the steam turbine.
  • the rotational speed of the turbine blades is less than 5%, in particular less than 1%, of the maximum rotational speed of the turbine blades during operation of the steam turbine.
  • Rotating the turbine blades in this preheating stage produces little or no vapor flow. Rather insbesonde ⁇ re, are actively moving the turbine blades, so that a more advantageous heat equalization can take place within the turbine blades during preheating.
  • rotating the turbine blades serves to preheat all areas of the turbine blade substantially uniformly from a heat medium by the heat provided. It is also advantageous when the turbine blades at an active inventive method ⁇ SEN during preheating, in particular motor-driven is.
  • an electric motor can be provided.
  • a connected generator of the steam turbine can also be used as an electric motor by appropriate control.
  • This can be provided by a solar generator unit of the solar power plant.
  • the heat provided can be provided directly from the solar power plant, namely a solar generator unit. External connections relationship ⁇ separate heat generator can be avoided in this way.
  • a method according to the invention can preferably be used in already existing solar power plants.
  • the hot steam for example, in the use of edge times in the course of a day, ie in particular shortly after sunrise or shortly before sunset take place.
  • the solar radiation intensity ⁇ still not sufficient to provide a steam quality with the ⁇ not agile operating parameters for the steam turbine for power generation available.
  • the heat generated may be used to preheat the component (s).
  • the superheated steam can be provided directly or indirectly for such heating.
  • An indirect transfer is conceivable, for example via a heat transfer oil. It is also advantageous if in an inventive
  • the heat from at least one heat storage of the solar power plant is provided.
  • Such Wär ⁇ meatorium can in particular serve for buffering, so that it can be started regardless of when the storage of heat at any desired timing of the start-up process by preheating the steam turbine.
  • This memory can be charged both internally and externally.
  • An internal charging is preferably carried out with heat, which is available within the system of the solar power plant, for example by the generated steam or the heat generated by solar generator units.
  • Using a memory allows you to pre-heat before sunrise. So that the service life of a steam turbine can even closer to the sunrise out be postponed ben so that up to 1.5 hours of extra usage ⁇ life every day are possible.
  • the at least one heat accumulator is charged by a solar generation unit of the solar power plant with a method according to the invention ⁇ SEN.
  • a direct or indirect charge is possible.
  • the charge can be understood with heated thermal oil.
  • An indirect charge is, for example, the production of superheated steam, which is then stored in a heat accumulator.
  • the heat accumulator is in each case in fluid-communicating connection with the corresponding circuit, that is to say the heat-transfer oil circuit or the superheated steam circuit.
  • the at least one heat storage for storing a heat transfer medium, in particular a heat transfer oil ⁇ formed in a process according to the invention ⁇ SEN may be advantageous if the at least one heat storage for storing a heat transfer medium, in particular a heat transfer oil ⁇ formed in a process according to the invention ⁇ SEN. This can be achieved in particular a particularly compact design, since a direct connection of this heat storage can be made to the heat transfer oil circulation.
  • the formed at least a heat storage for storing superheated steam at a SEN according to the invention may in particular ⁇ sondere with such a circuit to interface form a part of the cycle of live steam relationship ⁇ as superheated steam respectively.
  • a memory is for example a steam storage.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a solar power plant for carrying out a method according to the invention
  • Figure 3 shows a possibility of the use situation of the solar radiation intensity in a method according to the invention
  • Figure 4 is a representation of a steam turbine for a method according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show two variants of solar power plants 100. In both cases, it is a parabolic trough power plant with a large number of individual parabolic troughs, each of which forms a solar generator unit 20.
  • the preheating of components of the steam turbine 10 relates in particular to the turbine blades ⁇ 12, the housing 16 and / or valves 14, as shown for example in Fig. 4.
  • the turbine blades 12 can rotate during the preheating, in particular via a generator 18, which is controlled as Elektromo ⁇ gate, are moved.
  • FIG. 2 according to an illustration, two different alternatives or combinations of operable embodiments of a solar power plant 100 for a method according to the invention are shown. They are characterized in that two heat storage 30 are provided.
  • the upper left heat storage 30 is connected in fluid communication with the circulation of the heat transfer oil.
  • the heat storage 30 at the bottom right is connected to the superheated steam cycle to the steam turbine 10.
  • Both heat accumulators 30 serve to be able to store heat in order to provide heat for the preheating of individual components of the steam turbine 10 for a method according to the invention.
  • a corresponding heat storage medium, ie heat transfer oil or superheated steam can be stored.
  • integration into the system of the solar power plant 100 is done so that an internal charging by heat which is provided by the solar Ergneereinhei ⁇ th 20 available, can be carried out.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine (10) eines Solarkraftwerks (100), insbesondere eines Parabolrinnenkraftwerks, aufweisend die folgenden Schritte: Zurverfügungstellen von Wärme, Erwärmen wenigstens einer Komponente der Dampfturbine (10), welche im Betrieb der Dampfturbine (10) mit Heißdampf in Kontakt kommt, mit der zur Verfügung gestellten Wärme, Anfahren der Dampfturbine (10) nach dem Erwärmen.

Description

Beschreibung
Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine eines Solarkraftwerkes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine eines Solarkraftwerkes, insbesonde¬ re eines Parabolrinnenkraftwerks . Anfahrverfahren für Dampfturbinen von Solarkraftwerken sind grundsätzlich bekannt. So weisen solche Solarkraftwerke, ins¬ besondere in Form von Parabolrinnenkraftwerken, solare Erzeugereinheiten auf. Bei Parabolrinnenkraftwerken sind diese solaren Erzeugereinheiten Parabolspiegel, die in ihrem Brennli- nienbereich eine Rohrleitung für ein Wärmeträgeröl aufweisen. In dieser Brennlinie wird bei Sonneneinstrahlung das Wärme¬ trägeröl erwärmt und anschließend über einen Wärmetauscher mit Wasser beziehungsweise Dampf in Verbindung gebracht.
Durch Wärmeübertragung wird Heißdampf erzeugt, welcher in ei- nem Dampfkreislauf eine Dampfturbine des Solarkraftwerkes an¬ treibt .
Bei bekannten Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine ist nachteilhaft, dass Nutzungsdauer der Dampfturbine für die Stromerzeugung verloren geht. So ist es notwendig, dass auf¬ grund unterschiedlicher Wandstärken und unterschiedlicher Materialien der Bauteile der Dampfturbine ein langsames, defi¬ niertes Erwärmen der einzelnen Komponenten der Dampfturbine erfolgt. Erst nach diesem Erwärmen beziehungsweise Vorwärmen kann die Dampfturbine vollständig mit Heißdampf beziehungs¬ weise Frischdampf beaufschlagt und in Betrieb genommen wer¬ den. Nach dieser Inbetriebnahme wird die Dampfturbine mit dem Netz gekoppelt, so dass der erzeugte Strom verteilt werden kann. Durch das Vorwärmen, welches erst zu Beginn der Sonnen- scheindauer eines Tages erfolgt, kann die während dieser Zeit auftreffende Sonnenstrahlungsintensität nicht für die Erzeu¬ gung von Strom genutzt werden. Vielmehr muss abgewartet werden, bis der Vorwärmprozess abgelaufen ist, um anschließend das Beaufschlagen der Dampfturbine mit Frischdampf durchzuführen .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren für das Anfahren von Dampfturbinen zumindest teilweise zu beheben. Insbesonde¬ re ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine eines Solarkraftwerkes zur Verfügung zu stellen, bei welchem in kostengünstiger und einfacher Weise die Vorwärmung der Dampfturbine durchgeführt werden kann.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine eines Solarkraftwerkes, insbesondere eines Parabol- rinnenkraftwerks , weist die folgenden Schritte auf:
- Zurverfügungstellen von Wärme,
- Erwärmen wenigstens einer Komponente der Dampfturbine, welche im Betrieb der Dampfturbine mit Heißdampf in Kon¬ takt kommt, mit der zur Verfügung gestellten Wärme, - Anfahren der Dampfturbine nach der Erwärmung.
Im Unterschied zu bekannten Verfahren wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren während und/oder vor dem Anfahren der Dampfturbine aktiv Wärme zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise wird ein Vorwärmen der relevanten Komponenten, nämlich derjenigen Komponenten, welche bei dem Betrieb der Dampfturbine mit Heißdampf in Kontakt kommen, durchgeführt. Damit kann der anschließende Anfahrprozess , also insbesondere die einzelnen Schritte eines solchen Anfahrprozesses, beziehungs- weise die Beaufschlagung mit Frischdampf deutlich schneller beziehungsweise früher durchgeführt werden. Das Zurverfü- gungstellen von Wärme und das Vorerwärmen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere bereits vor Sonnauf- gang durchgeführt werden, so dass im Wesentlichen direkt ab Beginn einer nutzbaren Sonnenstrahlungsintensität auch ein stromerzeugender Betrieb der Dampfturbine durchgeführt werden kann. Die Komponenten, welche vorerwärmt werden sollen, sind insbesondere Ventile, zum Beispiel Schnellschlussventile oder Frischdampfventile, das Gehäuse, die Welle oder die Turbinen¬ schaufel der Dampfturbine.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dahingehend weitergebil- det sein, dass der Schritt des Erwärmens wenigstens einer
Komponente der Dampfturbine bei rotierenden Turbinenschaufeln der Dampfturbine erfolgt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Turbinenschaufeln beträgt dabei weniger als 5%, insbesondere weniger als 1%, der maximalen Rotationsgeschwindigkeit der Turbinenschaufeln im Betrieb der Dampfturbine. Das Rotieren der Turbinenschaufeln in dieser Vorwärmstufe erzeugt kaum beziehungsweise keinen Dampfstrom. Vielmehr erfolgt insbesonde¬ re ein aktives Bewegen der Turbinenschaufeln, so dass ein vorteilhafter Wärmeausgleich innerhalb der Turbinenschaufeln während des Vorwärmens stattfinden kann. So dient das Drehen der Turbinenschaufeln dazu, dass alle Bereiche der Turbinenschaufel im Wesentlichen gleichmäßig von einem Wärmemedium durch die zur Verfügung gestellte Wärme vorerwärmt werden. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren die Turbinenschaufeln während des Vorwärmens aktiv, insbesondere motorisch, angetrieben werden. Hierfür kann zum Beispiel ein Elektromotor vorgesehen sein. Auch ein angeschlossener Generator der Dampfturbine kann durch ent- sprechende Ansteuerung als ein solcher Elektromotor verwendet werden. Für einen aktiven Antrieb der Turbinenschaufeln sind insbesondere Umdrehungszahlen zwischen circa 1 und circa 10 U/min, insbesondere circa 2 U/min denkbar. Weiter kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsge¬ mäßen Verfahren die Wärme in Form von Heißdampf zur Verfügung gestellt wird. Dieser kann von einer solaren Erzeugereinheit des Solarkraftwerkes zur Verfügung gestellt werden. Mit ande- ren Worten kann die zur Verfügung gestellte Wärme direkt von dem Solarkraftwerk, nämlich einer solaren Erzeugereinheit, zur Verfügung gestellt werden. Externe Anschlüsse beziehungs¬ weise separate Wärmeerzeuger sind auf diese Weise vermeidbar. So kann vorzugsweise bei bereits bestehenden Solarkraftwerken ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einsatz kommen. Mit anderen Worten kann der Heißdampf zum Beispiel in den Nutzungsrandzeiten im Verlauf eines Tages, also insbesondere kurz nach Sonnenaufgang beziehungsweise kurz vor Sonnenuntergang erfolgen. Zu diesen Zeitpunkten reicht die Sonnenstrahlungs¬ intensität noch nicht aus, um eine Dampfqualität mit den not¬ wendigen Betriebsparametern für die Dampfturbine für die Stromerzeugung zur Verfügung zu stellen. Jedoch kann während dieser Zeit die erzeugte Wärme verwendet werden, um das Vor- wärmen der Komponente beziehungsweise der Komponenten durchzuführen. Dabei kann der Heißdampf direkt oder indirekt für solch eine Erwärmung bereitgestellt werden. Eine indirekte Übertragung ist zum Beispiel über ein Wärmeträgeröl denkbar. Auch vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren die Wärme aus zumindest einem Wärmespeicher des Solarkraftwerkes zur Verfügung gestellt wird. Ein solcher Wär¬ mespeicher kann insbesondere zur Pufferung dienen, so dass unabhängig vom Zeitpunkt der Speicherung von Wärme zu jedem gewünschten Zeitpunkt der Anfahrprozess durch das Vorwärmen der Dampfturbine gestartet werden kann. Dieser Speicher kann sowohl intern, als auch extern aufgeladen werden. Ein internes Aufladen ist vorzugsweise mit Wärme durchführbar, welche innerhalb des Systems des Solarkraftwerkes, zum Beispiel durch den erzeugten Dampf beziehungsweise die erzeugte Wärme von solaren Erzeugereinheiten, zur Verfügung steht. Die Verwendung eines Speichers erlaubt es, das Vorwärmen bereits vor Sonnenaufgang durchzuführen. Damit kann die Betriebsdauer einer Dampfturbine noch näher an den Sonnenaufgang hin verscho- ben werden, so dass bis zu 1,5 Stunden zusätzliche Nutzungs¬ dauer täglich möglich werden. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren der zumindest eine Wärmespeicher durch eine solare Erzeugereinheit des Solarkraftwerkes aufgeladen wird. Auch hier ist eine direkte oder indirekte Aufladung möglich. Unter direkter Aufladung kann zum Beispiel die Aufladung mit erwärmtem Wärmeträgeröl verstanden werden. Eine indirekte Aufladung ist zum Beispiel das Erzeugen von Heißdampf, welcher anschließend in einem Wärmespeicher gespeichert wird. Der Wärmespeicher steht jeweils in fluidkommunizierender Verbindung mit dem entsprechenden Kreislauf, also dem Wärmeträ- gerölkreislauf beziehungsweise dem Heißdampfkreislauf .
Auch vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren der zumindest eine Wärmespeicher für die Speicherung eines Wärmeträgers, insbesondere eines Wärmeträger¬ öls, ausgebildet ist. Damit kann insbesondere eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden, da ein direkter Anschluss dieses Wärmespeichers an den Wärmeträgerölkreislauf erfolgen kann .
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren der zumindest eine Wärmespeicher für die Speicherung von Heißdampf ausgebildet ist. Dabei kann er insbe¬ sondere einen Teil des Kreislaufs für Frischdampf beziehungs¬ weise Heißdampf ausbilden beziehungsweise mit einem solchen Kreislauf koppelbar sein. Ein solcher Speicher ist zum Beispiel ein DampfSpeicher .
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemä¬ ßen Ausbildung des Verfahrens wenigstens ein Teil der zur Verfügung gestellten Wärme für ein Warmhalten über Nacht wenigstens einer Komponente der Dampfturbine, welche im Betrieb der Dampfturbine mit Heißdampf in Kontakt kommt, verwendet wird. Damit kann ein vollständiges Auskühlen der Dampfturbi¬ ne, insbesondere der relevanten Komponenten, vermieden werden. Das Warmhalten erfolgt jedoch vorzugsweise noch nicht bei Betriebstemperatur, welche für das Anfahren beziehungsweise den Betrieb der Dampfturbine notwendig ist. Vielmehr wird auf einer Temperatur warmgehalten, welche ein vollständiges Auskühlen verhindert und gleichzeitig niedrig genug ist, so dass Wärmeverluste in zu großem Maße über Nacht ver¬ hindert werden. Die Dauer des Vorwärmprozesses beziehungswei- se die Dauer des Anfahrprozesses wird durch ein solches Aus¬ bildungsverfahren noch weiter reduziert.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren das Zurverfügungstellen der Wärme, insbesondere für das Aufladen eines Wärmespeichers, die Wärme verwendet wird, die von einer solaren Erzeugereinheit in den Nutzungs¬ randzeiten, insbesondere kurz nach Sonnenaufgang oder kurz vor Sonnenuntergang erzeugt wird. Mit anderen Worten werden Nutzungsrandzeiten dadurch definiert, dass zu diesen Nut- zungsperioden die Sonnenstrahlungsintensität noch nicht aus¬ reicht, um die Dampfturbine in Betrieb zu nehmen. Jedoch wird bereits Energie beziehungsweise Wärme erzeugt, so dass eine Speicherung und das Sammeln dieser Wärme für das erfindungsgemäße Verfahren erfolgen können. Insbesondere wird diese Ausführungsform des Verfahrens in Kombination mit einem Wärmespeicher, wie er bereits für unterschiedliche Ausführungs¬ formen erläutert worden ist, durchgeführt.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten „rechts" und „unten" beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch: Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Solarkraftwerkes für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Solarkraftwerkes für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 3 eine Möglichkeit der Nutzungssituation der Sonnenstrahlungsintensität bei einem erfindungsgemäßen Verfahren und Figur 4 eine Darstellung einer Dampfturbine für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
In den nachfolgenden Figuren werden für Elemente mit gleicher Wirkung und gleicher Funktionsweise die gleichen Bezugszei- chen verwendet.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Varianten von Solarkraftwerken 100 dargestellt. In beiden Fällen handelt es sich um ein Pa- rabolrinnenkraftwerk mit einer Vielzahl einzelner Parabolrin- nen, die jeweils eine solare Erzeugereinheit 20 ausbilden.
Durch die Brennlinien der solaren Erzeugereinheiten 20 läuft ein Rohr, in welchem ein Wärmeträgermedium, insbesondere ein Wärmeträgeröl , zirkulieren kann. Durch den Verlauf entlang der Brennlinien der solaren Erzeugereinheiten 20 erwärmt sich dieses Wärmeträgeröl. Die Wärme des Wärmeträgeröls kann über einen Wärmetauscher an einen zweiten Kreislauf, insbesondere einen Heißdampfkreislauf, abgegeben werden. Durch die Erzeu¬ gung des Heißdampfes im Heißdampfkreislauf wird eine Dampf¬ turbine 10 angetrieben.
In Fig. 3 ist eine typische Nutzungssituation gezeigt. So wird die Sonnenstrahlungsintensität nach Sonnenaufgang zuneh¬ men, über den Tag ansteigen und zum Sonnenuntergang hin wieder abfallen. Insbesondere die Nutzungsrandzeiten weisen be- reits eine Sonnenstrahlungsintensität auf, die jedoch noch nicht ausreicht, um ausreichenden Frischdampf für den Betrieb der Dampfturbine 10 zur Verfügung zu stellen. In diesen Zeiten erfolgt ein Aufwärmen der Dampfturbine 10. Jedoch dauert dieses Aufwärmen und Anfahren bei bekannten Dampfturbinen so lange an, dass auch mögliche Nutzungsdauer der Dampfturbine verloren geht, in welcher genug Energie durch Sonnenstrahlungsintensität zur Verfügung gestellt wird, um die Dampftur¬ bine 10 betreiben zu können. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wird Wärme zur Verfü¬ gung gestellt, um den Anfahrprozess durch ein Vorwärmen der Dampfturbine 10 noch weiter zu verkürzen und damit das Ge- samtsystem zu verbessern. Das Vorwärmen von Komponenten der Dampfturbine 10 bezieht sich dabei insbesondere auf die Tur¬ binenschaufeln 12, das Gehäuse 16 und/oder Ventile 14, wie sie zum Beispiel in Fig. 4 dargestellt sind. Dabei können sich die Turbinenschaufeln 12 während des Vorwärmens drehen, insbesondere über einen Generator 18, welcher als Elektromo¬ tor angesteuert wird, bewegt werden.
In Fig. 2 sind nach einer Darstellung zwei verschiedene Alternativen beziehungsweise auch als Kombination betreibbare Ausführungsformen eines Solarkraftwerkes 100 für ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass zwei Wärmespeicher 30 vorgesehen sind. Der obere linke Wärmespeicher 30 ist mit dem Kreislauf des Wärmeträgeröls fluidkommunizierend verbunden. Der Wärmespeicher 30 unten rechts ist mit dem Heißdampfkreislauf zur Dampfturbine 10 verbunden. Beide Wärmespeicher 30 dienen dazu, eine Wärme- speicherung vornehmen zu können, um für ein erfindungsgemäßes Verfahren Wärme für die Vorwärmung einzelner Komponenten der Dampfturbine 10 zur Verfügung zu stellen. Je nach dem, wo sich der Wärmespeicher 30 befindet, kann ein entsprechendes Wärmespeichermedium, also Wärmeträgeröl oder Heißdampf, gespeichert werden. In beiden Fällen ist eine Einbindung in das System des Solarkraftwerkes 100 erfolgt, so dass ein internes Aufladen durch Wärme, welche von den solaren Erzeugereinhei¬ ten 20 zur Verfügung gestellt wird, erfolgen kann.
Die Erläuterung der voranstehenden Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung nur im Rahmen von Beispie¬ len. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausfüh- rungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für das Anfahren einer Dampfturbine (10) eines Solarkraftwerks (100), insbesondere eines Parabolrinnenkraft- werks, aufweisend die folgenden Schritte:
- Zurverfügungstellen von Wärme,
- Erwärmen wenigstens einer Komponente der Dampfturbine
(10), welche im Betrieb der Dampfturbine (10) mit Hei߬ dampf in Kontakt kommt, mit der zur Verfügung gestellten Wärme,
- Anfahren der Dampfturbine (10) nach dem Erwärmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Schritt des Erwärmens wenigstens einer Komponente der Dampfturbine (10) bei rotierenden Turbinenschaufeln (12) der Dampfturbine (10) erfolgt, wobei die Rotationsgeschwin¬ digkeit der Turbinenschaufeln (12) weniger als 5%, insbesondere weniger als 1%, der maximalen Rotationsgeschwindigkeit der Turbinenschaufeln (12) im Betrieb der Dampfturbine (10) beträgt .
3. Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Turbinenschaufeln (12) während des Vorwärmens aktiv, insbesondere motorisch, angetrieben werden.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Wärme in Form von Heißdampf zur Verfügung gestellt wird, welcher von einer solaren Erzeugereinheit (20) des So¬ larkraftwerks (100) zur Verfügung gestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Wärme aus zumindest einem Wärmespeicher (30) des So¬ larkraftwerks (100) zur Verfügung gestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der zumindest eine Wärmespeicher (30) durch eine solare Erzeugereinheit (20) des Solarkraftwerks (100) aufgeladen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der zumindest eine Wärmespeicher (30) für die Speiche- rung eines Wärmeträgers, insbesondere eines Wärmeträgeröls, ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der zumindest eine Wärmespeicher (30) für die Speiche¬ rung von Heißdampf ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass wenigstens ein Teil der zur Verfügung gestellten Wärme für ein Warmhalten über Nacht wenigstens einer Komponente der Dampfturbine (10), welche im Betrieb der Dampfturbine (10) mit Heißdampf in Kontakt kommt, verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass für das Zurverfügungstellen von Wärme, insbesondere für das Aufladen eines Wärmespeichers (30), Wärme verwendet wird, die von einer solaren Erzeugereinheit (20) in deren Nutzungs- randzeiten, insbesondere kurz nach Sonnenaufgang und/oder kurz vor Sonnenuntergang, erzeugt wird.
EP12810187.0A 2012-01-19 2012-12-14 Verfahren für das anfahren einer dampfturbine eines solarkraftwerkes Ceased EP2769094A2 (de)

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EP (1) EP2769094A2 (de)
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