EP4256248A1 - Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk - Google Patents

Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk

Info

Publication number
EP4256248A1
EP4256248A1 EP21782646.0A EP21782646A EP4256248A1 EP 4256248 A1 EP4256248 A1 EP 4256248A1 EP 21782646 A EP21782646 A EP 21782646A EP 4256248 A1 EP4256248 A1 EP 4256248A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
solar radiation
wall
heat transfer
transfer medium
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.)
Pending
Application number
EP21782646.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Rheinländer
Reiner Buck
Matti LUBKOLL
Lars Amsbeck
Markus Alois REICHART
Miriam EBERT
David TREBING
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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 Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP4256248A1 publication Critical patent/EP4256248A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/20—Working fluids specially adapted for solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S2080/03—Arrangements for heat transfer optimization
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solar radiation receiver device for heating a heat transfer medium in a solar thermal power plant.
  • Prior art solar radiation receiver devices are known as solar particle receivers for solar tower power plants.
  • Such receivers use a rotating, hollow-cylindrical container in which a closed film of ceramic particles with a diameter of typically 1 mm forms as a heat transfer medium on the inner wall of the rotating cylinder.
  • This particle film is heated to over 900° C using concentrated solar radiation and then removed from the cylinder.
  • the energy stored in the particles can be temporarily stored in an insulated container and used for power generation and/or in process applications.
  • the receiver usually consists of three areas.
  • a particle distributor is designed as a feed hopper to the rotating cylinder.
  • the hopper consists of a cone with baffles welded on, through which the particles are accelerated and distributed onto the inner wall of the rotating cylinder.
  • the particle running surface on the inner wall of the hollow cylinder can be provided with a grid welded on. The grid serves to increase the friction between the particles and the inner wall of the cylinder.
  • the particles are collected again at the end of the rotating cylinder and discharged in a controlled manner in a stationary, non-rotating collection ring as a discharge device.
  • the collection ring is sealed against particle loss from the rotating cylinder by means of a metal axial labyrinth seal.
  • DE 102014106320 A1 describes a device with a solar radiation receiver which includes a container which includes an outer wall and an interior space surrounded by the outer wall.
  • the device includes a supply device for supplying a heat transfer medium to the interior of the container.
  • the container can be rotated about an axis of rotation by means of a rotary drive device of the solar radiation receiver device in such a way that the heat transfer medium is guided along an inner wall of the container, forming a heat transfer medium film.
  • the device comprises at least one overflow element for forming a rotationally symmetrical inner surface of the heat transfer medium film.
  • the object of the invention is to create an inexpensive solar radiation receiver device with increased efficiency.
  • the object is solved by the features of the independent claim.
  • Favorable configurations and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.
  • a solar radiation receiver device for heating a heat transfer medium in a solar thermal power plant comprising a container with two opposite ends, which comprises an outer wall and an interior space surrounded by the outer wall; a supply device for supplying the heat transfer medium to the interior of the container, the supply device being arranged at one of the ends of the container; a discharge device for discharging the heat transfer medium from the container, the discharge device being arranged at the same or opposite end of the container; and an aperture opening for entry of solar radiation at one of the ends.
  • the container has a longitudinal axis which is oriented parallel or at an acute angle of less than or equal to 90° to the direction of gravity.
  • the container can be rotated about an axis of rotation in an intended direction of rotation by means of a rotary drive device of the solar radiation receiver device such that the heat transfer medium can be guided along an inner wall of the container, forming a heat transfer medium film.
  • the inner wall of the container has a friction-enhancing device.
  • the container is closed at its first end with a front wall.
  • the feed device has at least one particle feed, which is carried out through the front wall and which is designed to feed the heat transfer medium into the interior of the container in a tangential direction to the inner wall of the container.
  • a more homogeneous distribution of the heat transfer medium which can in particular be designed as a particle flow, can advantageously be achieved at the beginning of the running surface of the heat transfer medium on the inner jacket of the container.
  • the heat transfer medium can be guided tangentially onto the inner wall of the container at a peripheral speed via a tube that is stationary relative to the rotating container.
  • the particles of the heat transfer medium can be fed into the lower half of the container, where the particles come down as the container rotates.
  • the heat transfer medium can advantageously enter the interior of the container evenly and with the lowest possible radial velocity component.
  • An advantage can be a reproducible, uniform, homogeneous particle film that can be formed independently of the diameter of the container.
  • a reduction in production costs is possible through the supply device according to the invention, since no otherwise conventional, complex double hopper is required for supplying the heat transfer medium.
  • the particle feed pipe at the outlet can be designed with a non-round cross-section in order to achieve a more homogeneous film on the rotating inner wall. For example, a rectangular outlet with an edge parallel to the axis of rotation of the container can result in a wider and thus more homogeneous particle film.
  • the pipe for the particle feed can be made, for example, from thermal shock-resistant ceramics such as corderite, or a radiation protection shield or a multi-layer structure of the pipe with insulation can be used , structural material, air cooling and abrasion-resistant material are used.
  • the at least one particle supply can be guided through the front wall in the axis of rotation of the container. Compared to an eccentric pipe bushing, this results in a reduced sealing surface and a significantly lower relative speed between stationary and rotating parts of the solar radiation receiver device.
  • the front wall can be designed in the shape of a cone.
  • an outlet of the at least one particle feed can be arranged directed towards the front wall of the container.
  • the particle feed is not routed through the interior of the container to the inner wall.
  • the front wall of the container is cone-shaped so that the particles can be discharged directly to the inside of the cone-shaped front wall.
  • radial guide elements can be arranged on the cone of the front wall for better distribution of the particles.
  • the curved feed tube for the particle feed can also be protected from direct solar radiation by means of a cover plate that is as small as possible.
  • the cover plate can, for example, be permanently mounted on the particle feed.
  • the at least one particle feed can be passed through the front wall at a radial distance from the axis of rotation of the container, in particular adjacent to the inner wall.
  • the outlet of the particle feed can be arranged directed towards the inner wall of the container.
  • the feed device is arranged eccentrically, so that the feed device is positioned directly in front of the inner wall of the container with the passage through the front wall. To do this, it is necessary to position the front wall in a stationary manner in relation to the rotating wall of the container. Consequently, an additional seal to the rotating part of the container is required.
  • This seal can be designed as a labyrinth and/or sealing air seal and/or another common sealing option.
  • the advantage of the eccentrically arranged tube is that the particles can be deposited directly on the inner wall without a detour and a homogeneous particle film is created. Due to the short distance, the pipe can also be protected from solar radiation with a cover plate. This reduces the use of materials even in areas subject to high loads, which means that costs can also be reduced here. Furthermore, it is also possible here to carry out maintenance from the outside of the container. Even the entire front wall can be removed to access the container from the back.
  • the inner wall of the container can have a circumferential groove directed outwards in a radial direction.
  • the outlet of the at least one particle feed can be arranged directed towards the groove.
  • a radial position and/or an angular position about a longitudinal axis of the feed device can advantageously be adjusted during operation depending on the operating point, for example a different speed of the container, a different particle mass flow, or a different irradiation power.
  • the use of several particle feeds can be provided if, with high mass flows, the transition between a single outlet of a particle feed and the particle running surface results in an intolerable quantity of scattered particles. This also favors the availability of the solar radiation receiver device by creating redundancies.
  • the heat transfer medium can be free-flowing or free-flowing.
  • the heat transfer medium can be formed by particles.
  • the heat transfer medium comprises particles or particles made from sintered bauxite or is formed from particles or particles made from sintered bauxite.
  • the particles or particles can preferably have an average particle diameter of approximately 250 ⁇ m to approximately 1.8 mm.
  • powdered media with much smaller grain sizes, such as cement flour can also be used.
  • the particles preferably have a high sphericity.
  • the sphericity ie the ratio of the surface area of a sphere of the same volume to the surface area of the particle, can in particular be greater than approximately 0.8, in particular greater than approximately 0.9.
  • the particles or particles can be thermal shock resistant.
  • the axis of rotation can be parallel or at an acute angle of less than or equal to 90°, preferably less than or equal to 80°, to the direction of gravity g.
  • the axis of rotation can be coaxial with the longitudinal axis of the container.
  • a heat transfer medium film can form particularly favorably on the inner wall of the rotating container, so that the most uniform possible heat transfer to the heat transfer medium can be achieved.
  • the particle feed can be designed as a tube which is firmly connected to a receiving device arranged outside of the container. Particles of the heat transfer medium can be directed tangentially to the inner wall of the container through the tube and fed into the interior of the container with the appropriate peripheral speed of the container.
  • the tube may be suitably bent so that its exit, from which the particles exit, is tangential to the container wall.
  • the supply device can be provided for supplying the heat transfer medium in the tangential direction at a peripheral speed of the container.
  • the heat transfer medium can contact the inner wall of the container in a suitable manner and form a favorable heat transfer film on the inner wall.
  • the particles of the heat transfer medium can be fed into the tube at a defined speed, for example with compressed air, so that the particles then preferably exit the outlet into the interior at the peripheral speed of the rotating container.
  • the front wall can have a removable insulating element for mounting the particle feed.
  • the insulating element can be removed in a non-destructive manner.
  • the particle feeder can be installed in a simple manner.
  • the insulation element can advantageously reduce a loss of heat from the interior of the container to the environment.
  • a rotary bushing can be provided for carrying out the particle feed through the front wall.
  • a rotationally symmetrical insulating element can be arranged on the particle feed from the outside. The insulation element can advantageously reduce a loss of heat from the interior of the container to the environment.
  • a sealing air duct which surrounds the rotary leadthrough on an outside of the container, can be arranged to seal off the interior of the container from the environment. Compressed air can be blown into the sealing air duct in a suitable manner in order to reduce the loss of particles of the heat transfer medium from the interior of the container to the environment.
  • the sealing air duct thus assumes the function of sealing the rotary feedthrough.
  • an outlet of the particle feed can be arranged on the inner wall in a tangential direction in the direction of rotation of the container.
  • the heat transfer medium can contact the inner wall of the container in a suitable manner and form a favorable heat transfer film on the inner wall. In this way, the heat input into the heat transfer medium can advantageously be improved.
  • the inner wall of the container can have distributed guide structures, in particular blade-like guide structures, which are designed to convey the heat transfer medium in the direction of the supply-side or discharge-side end when the container is rotating.
  • the particle movement of the heat transfer medium in the container is essentially due to gravity.
  • the container is usually tilted with the aperture opening down. The highest temperatures occur near the aperture opening.
  • the temperature profile in the interior of the container can be changed in such a way that the highest temperatures occur near the rear wall deep inside the container. As a result, the thermal losses due to thermal radiation and convection can be advantageously reduced.
  • a large number of shovel-like guide structures can be used, which are permanently installed in the container in such a way that an upper layer of the supplied particles is lifted off and offset by about one shovel distance against the direction of rotation and deposited again.
  • At least one conveying device in particular a tube, which runs parallel or slightly inclined, in particular less than 10°, preferably less than 5° inclined to the longitudinal axis and adjacent to the inner wall, can be arranged in the interior of the container, which guide structures are arranged distributed over its length , In particular blade-like guide structures, which are designed to convey the heat transfer medium in the direction of the first end or the second end when the container is rotating.
  • the conveying device can be firmly connected to a receiving device arranged outside of the container.
  • the particles can also be supplied through the aperture opening or, alternatively, via a conveying device designed as a tube from the opposite end to the aperture opening.
  • a conveying device designed as a tube from the opposite end to the aperture opening.
  • the particles are fed into the container from the end of the container remote from the aperture opening.
  • blade-like guide structures can advantageously be arranged on the tube.
  • the conveying device can be designed to forward the heat transfer medium supplied at the first end of the container via the supply device to the second end.
  • the transport of the thermally conductive medium can advantageously take place via the blade-like conductive structures. This allows the low temperature particles to be fed to the second end of the container. This allows the tube to be cooled at the same time.
  • the conveying device can be designed to forward the heated heat transfer medium from the second end to the first end.
  • the heated particles of the heat transfer medium can also be fed to the end of the container facing away from the aperture opening.
  • the conveying device can be arranged in an upper area of the interior space in relation to a direction of gravity in the intended use state.
  • a firmly defined particle underlayer of the heat transfer medium film can be produced through the use of stationary blade-like guide structures, with the particles deposited above being lifted off and transported.
  • significantly larger tolerances can be permitted for the inner wall of the container, which are compensated for by the stationary particle sub-layer.
  • the conveying device is arranged with blade-like guide structures in the upper area of the interior, gravity and centrifugal force act on the particles in opposite directions.
  • the particle bed of the heat transfer medium is therefore the loosest in this area and advantageously allows lifting and transport.
  • the concentrated solar radiation from heliostats which are close to the tower and thus produce comparatively small focal spots, which can be shifted a little to the side via a target point strategy, mainly hits in this area. This allows the load on the holding device to be reduced.
  • the friction-enhancing device can be manufactured on the inner wall of the container by means of an additive manufacturing process and connected to the outer wall.
  • the friction-enhancing device can be constructed in the form of a grid on the inner wall of the container.
  • a grid that is usually welded onto the inner wall of the container as a friction-enhancing device can advantageously be replaced by structuring using an additive manufacturing process such as 3D printing.
  • the 3D printed device can be applied before or after the container is manufactured.
  • One advantage of using 3D printing is, for example, that any type of structure can be flexibly applied.
  • different structures or mesh widths of a grid-like structure can be arranged on different areas of the inner wall of the container for different particle diameters or to influence the movement in certain sections of the container.
  • the friction-enhancing device can be firmly connected to the inner wall of the container as a structure, so that it cannot lift off.
  • 1 in a schematic representation simplifies the functioning of a solar thermal power plant
  • 2 shows a solar radiation receiver device according to the prior art with a supply device with straight guide elements and a container in an isometric view
  • FIG. 3 shows a solar radiation receiver device according to the prior art with a supply device with straight guide elements, a container and a discharge device in a transparent representation
  • FIG. 4 shows the solar radiation receiver device according to FIG. 3 in a longitudinal section
  • Fig. 5 shows a feed device
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through one end of a container with a discharge device according to the prior art
  • FIG. 7 shows a longitudinal section through a container with a supply device according to an embodiment of the invention.
  • Figure 8 is an enlarged isometric view of the feeder of Figure 7;
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through a container with a supply device according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • 10 shows a longitudinal section through a container with a supply device according to a further exemplary embodiment of the invention;
  • FIG. 11 shows a longitudinal section through a container with a supply device according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a plan view of a container with a supply device according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 13 shows a further longitudinal section through a container with a conveying device and blade-like guide structures arranged thereon according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 14 shows a longitudinal section through the container according to FIG. 13;
  • FIG. 15 shows a cross-section through the container according to FIG. 13;
  • 16 is a plan view of an inner wall of a container with a friction-enhancing device arranged thereon according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 17 is an enlarged representation of the friction-enhancing device in plan view according to FIG. 16;
  • FIG. 18 shows a cross section through a discharge device according to a further exemplary embodiment of the invention with blade-like guide elements
  • FIG. 19 shows a longitudinal section through the discharge device according to FIG. 18;
  • 20 shows a longitudinal section through one end of a container with a discharge device according to a further exemplary embodiment of the invention with a pipe for discharging the heat transfer medium;
  • FIG. 21 shows an isometric representation of a discharge device according to a further exemplary embodiment of the invention with a discharge ring integrated into a radiation protection;
  • FIG. 22 shows a longitudinal section through a discharge device according to a further exemplary embodiment of the invention with a cover as a radial labyrinth seal;
  • FIG. 23 shows a cross section through a discharge device according to a further embodiment of the invention with a collecting device radially discharging the heat transfer medium;
  • FIG. 24 shows an enlarged longitudinal section through the discharge device according to FIG.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the basic functioning of a solar thermal power plant 100.
  • the solar thermal power plant 100 includes a heliostat field 102 with a plurality of heliostats 104.
  • a heliostat 104 has a mirror surface 106 which can be aligned about at least two axes.
  • Solar radiation 108 can be directed onto a solar radiation receiver device 110 via the mirror surfaces 106 of the heliostat field 102 , in particular in a bundled manner. Solar radiation directed onto the solar radiation receiver device 110 is indicated in FIG. 1 with the reference number 112 .
  • the solar thermal power plant 100 comprises at least one tower receiver 114, in which the solar radiation receiver device 110 is arranged on a tower 116 at a distance from a floor 118 (relative to the direction of gravity g), ie is arranged elevated.
  • the heliostats 104 are also arranged on the floor 118 .
  • the solar radiation receiver device 110 is designed as a particle solar radiation receiver device, which is operated with particles as the heat transfer medium.
  • the particles are, for example, ceramic particles. In one embodiment, bauxite particles with typical diameters between 0.3 mm and 2 mm are used.
  • the heat transfer medium 210 used for transporting the heat received from the heliostat array 102 and fed into the solar radiation receiver device 110 of the tower receiver 114 is generally flowable or free-flowing.
  • the solar thermal power plant 100 includes a first circuit 120, which is a particle circuit. Particles are passed through a heat exchanger 122 in this first circuit 120 .
  • the first circuit 120 has a high-temperature branch 124 and a low-temperature branch 126 .
  • the low-temperature branch 126 leads from an output 128 of the heat exchanger 122 to an input 130 of the (particle) solar radiation receiver device 110.
  • the high-temperature branch 124 leads from an output 132 of the solar radiation receiver device 110 to an input 134 of the heat exchanger 122. Particles can thus be removed via the low-temperature branch 126 the solar radiation receiver device 110 and are heated there by solar radiation. Heated particles can be fed to the heat exchanger 122 via the high-temperature branch 124 and can give off heat to a second circuit 136 there.
  • a heat accumulator 138 (low-temperature heat accumulator) is optionally arranged in the low-temperature branch 126 .
  • a heat accumulator 140 (high-temperature heat accumulator) is optionally arranged in the high-temperature branch 124 .
  • the second circuit 136 is a turbine circuit.
  • a turbine 142 in particular a steam turbine, is arranged in it, which is coupled to an electrical generator 144 in order to generate electrical energy.
  • the second circuit 136 includes a high-temperature branch 146 which leads from an outlet 148 of the heat exchanger 122 to the turbine 142 . Furthermore, the second circuit 136 includes a low-temperature branch 150 which leads from the turbine 142 or a condenser 152 downstream of the turbine to an input 154 of the heat exchanger 122 .
  • a pump 156 which conveys a fluid through the second circuit 136 is arranged in the low-temperature branch 150 .
  • the water of the second circuit 136 is heated at the heat exchanger 122 and steam is thereby generated.
  • This steam is fed to the turbine 142 via the high-temperature branch 146 and expanded therein.
  • the thermal energy is converted into mechanical energy, which drives the electrical generator 144 to generate electricity.
  • a single stage turbine assembly is shown. It is also possible that the turbine arrangement is multi-stage.
  • a solar radiation receiver device 110 it is also possible, for example, for a solar radiation receiver device 110 to be used to generate process heat or to bring about chemical conversions or to produce fuels. Other applications are also conceivable.
  • FIG. 2 shows the solar radiation receiver device 110 according to the prior art in an isometric representation, while in FIG. 3 such a solar radiation receiver device 110 is shown in a transparent representation.
  • FIG. 4 shows the solar radiation receiver device 110 from FIG. 3 in a longitudinal section.
  • the known solar radiation receiver device 110 shown in Figures 2 to 4 comprises a container 200, which can be rotated about an axis of rotation 216 by means of a rotary drive device (not shown), as well as a supply device 300 for supplying the heat transfer medium 210 to an interior space 208 of the container 200 and a discharge device 400 to the Deriving the heat transfer medium 210 from the container 200 (recognizable in Figures 3 and 4), both of which are connected to this container 200.
  • the container 200 has a longitudinal axis 214 which is oriented parallel or at an acute angle of typically less than or equal to 80° to the direction of gravity g, which is symbolized in the figure by a vertical arrow.
  • the container 200 comprises in particular a hollow-cylindrical base body which comprises the circular-cylindrical interior space 208 surrounded by an outer wall 206 .
  • An inner wall 218 surrounding the interior space 208 is arranged at a distance from the outer wall 206 .
  • the container 200 has thermal insulation 220 between the outer wall 206 lying on the outside and the inner wall 218 .
  • the axis of rotation 216 encloses an angle 222 of typically approximately 30° with the direction of gravity g, with the longitudinal axis 214 expediently being aligned coaxially with the axis of rotation 216 .
  • a lower end 204 of the container 200 with respect to the direction of gravity g is open, so that an aperture opening 416 of the container 200 is formed, through which solar radiation 112 can enter the interior 208 of the container 200 .
  • the inner wall 218 of the container 200 is provided with a heat transfer medium 210 which is fed in via the feed device 300 through the feed opening 304 .
  • the heat transfer medium 210 spreads on the inner wall 218 and thereby forms a heat transfer medium film 212.
  • the heat transfer medium 210 is fed into the interior 208 of the container 200 via the feed device 300 which is arranged at the upper end 202 of the container 200 .
  • the heat transfer medium 210 can be transported, in particular conveyed, along the inner wall 218 from the end 202 at which it is fed to an end 204 of the container 200 opposite this end 202, on which the aperture opening 416 is arranged, in order to create a continuous flow of heat transfer medium 210 to apply solar radiation 112 and thus to heat.
  • the feed device 300 is formed from a conical front wall 302 and a conical rear wall 308 directed towards the interior 208 of the container 200, which are arranged coaxially and one above the other in the axial direction.
  • a cone angle 316 can be, for example, between 10° and 80°, preferably between 20° and 75°.
  • the cone angle 316 can conveniently be 45°, for example.
  • Guide elements 310 are arranged between the front wall 302 and the rear wall 308 and are aligned in the radial direction 238 and are connected to the rear wall 308 . In the prior art, these guide elements 310 are straight.
  • the heat transfer medium 210 is introduced into the feed device 300 via a feed opening 304 arranged in a tip of the conical front wall 302 and guided outwards between guide elements 310 in the radial direction 238 to the inner wall 218 of the container 200 .
  • the heat transfer medium 210 is distributed on the inner wall 218 and guided downwards in the direction of the discharge device 400 by gravity g.
  • the inner wall 218 of the container 200 usually has a friction-enhancing device 234 so that the heat transfer medium 210 adheres as well as possible to the inner wall 218 and thus has a sufficiently long residence time in the interior 208 to absorb sufficient heat from the solar radiation 112 .
  • the heated heat transfer medium 210 is then available for further use, in particular for generating electricity in the solar thermal power plant 100 (FIG. 1).
  • FIGS In particular for generating a uniform heat transfer medium film 212 in the solar radiation receiver device 110, an embodiment for influencing the movement of the particles along the inner wall 218 of the container 200 is proposed in FIGS.
  • Favorable configurations of the container 200 are described in FIGS.
  • the temperature distribution in the container 200 can thus be evened out.
  • the discharge device 400 for discharging the heat transfer medium 210 from the container 200 is arranged at the opposite end 204 of the container 200 and encloses the aperture opening 416, which serves as an entry point for the solar radiation 112.
  • FIG. 5 shows a supply device 300 of a solar radiation receiver device 110 according to the prior art in an exploded view.
  • the cone-shaped front wall 302 opens into the hollow-cylindrical supply opening 304 at the tip of the cone.
  • the rear wall 308, which is also cone-shaped, has a multiplicity of guide elements 310, which run outwards in the radial direction 238.
  • Front wall 302 and rear wall 308 are arranged on a mounting ring 330 in the intended assembly state.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through an end 204 of a container 200 with a discharge device 400 according to the prior art.
  • the discharge device 400 has a stationary discharge ring 408 in which the container 200 rotates about its axis of rotation 216 in the direction of rotation 236 .
  • the heat transfer medium 210 slides down the inner wall 218 of the container 200 in the direction of gravity g and is received by the discharge ring 408 .
  • the heat transfer medium 210 can be discharged from the discharge ring 408 in a suitable manner, for example via a pipe in the base of the discharge ring 408 (not shown). So that no heat transfer medium 210 escapes between the outer wall 206 and the discharge ring 408 in the radial direction 238 , the outer wall 206 and the discharge device 400 have a type of labyrinth seal 406 .
  • FIGS. 14 to 20 Some exemplary embodiments are proposed in FIGS. 14 to 20, which reduce the loss of particles when being discharged from the container 200.
  • FIGS. 9 to 13 An exemplary embodiment of a feed device 300 is described in FIGS.
  • Exemplary embodiments of discharge devices 400 are described in FIGS.
  • the supply devices 300 and discharge devices 400 described can be used in any combination with one another in a solar radiation receiver device 110 .
  • the feed devices 300 can be combined with known discharge devices.
  • the discharge devices 400 can be combined with known supply devices.
  • the proposed supply devices 300 and discharge devices 400 can be combined as desired with the favorable configurations of the container 200 described in FIGS. 9 to 13 or also with configurations of the container 200 from the prior art.
  • the exemplary embodiment of a supply device 300 described in FIGS. 7 and 8 has a cover 346 which adjoins the outer outer wall 206 of the container 200.
  • the supply device 300 advantageously enables a spatial distribution of the heat transfer medium 210, in particular the particles, to be evened out.
  • the basic functional structure of the solar radiation receiver device 110 with supply device 300, container 200, discharge device 400 largely corresponds to the known structure as described above. To avoid unnecessary repetition of the known elements, reference is made to the previous descriptions of the figures.
  • FIG. 7 shows the feed device 300 according to an exemplary embodiment of the invention in a longitudinal section through the container 200 with the feed device 300.
  • FIG. 8 shows an enlarged isometric view of the feed device 300.
  • the container 200 is closed at its first end 202 with a lid 346 as a front wall 302 .
  • the feed device 300 has a stationary particle feed 340, which is guided through the cover 346 in the axis of rotation 216 of the container 200 and which is designed to feed the heat transfer medium 210 into the interior 208 of the container 200 in a tangential direction on the inner wall 218 of the container 200 is.
  • the particle feed 340 is designed as a multiply bent tube 360 which is firmly connected to a receiving device arranged outside of the container 200 .
  • the tube 360 is guided perpendicularly through the cover 346, bent towards the inner wall 218 and runs on the inner wall 218 substantially tangentially to the inner wall 218.
  • the particle feeder 340 feeds the heat transfer medium 210 in the tangential direction at a peripheral speed of the container 200 .
  • the outlet 344 of the particle feed 340 is arranged on the inner wall 218 in a tangential direction in the direction of rotation 236 of the container 200 .
  • the particle feed 340 is guided through the cover 346 by means of a rotary feedthrough 348 .
  • the container 200 can rotate with the lid 346 attached thereto, while the particle feeder 340 is firmly connected to the receiving device of the feeder device 300 arranged outside.
  • the feed device 300 has a mounting flange 352 which is connected to the mounting bracket 354 of the receiving device.
  • the particles of the heat transfer medium 210 are fed to the particle feed 340 via the inlet 342 and pass through the tube 360 of the particle feed 340 into the interior 208 of the container 200.
  • the particles exit the tube 360 through the outlet 344 tangentially to the inner wall 218 of the rotating container 200 out.
  • the particles can be fed into the tube 360 at a defined speed, for example with compressed air, so that the particles then preferably exit the outlet 344 into the interior space 206 at the peripheral speed of the rotating container 200 .
  • the cover 346 has a removable insulating element 350 for mounting the particle feed 340 .
  • the insulation element 350 is integrated into the cover 346 in a form-fitting manner.
  • a rotationally symmetrical insulating element 358 is arranged on the rotary union 348 through the cover 346 from the outside on the pipe 360 . In this way, the particle feed 340 can be introduced into the container 200 with the insulating element 350 removed and fastened to the cover 346 with the rotary leadthrough 348 .
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through a container 200 with a feed device 300 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the front wall 302 of the container 200 is cone-shaped as is typical in the prior art. However, in this case the outlet of the particle feed is arranged directed from the inside towards the front wall 302 of the container 200 .
  • the particle feed 340 is not routed through the interior 208 of the container 200 to the inner wall 218 as in the previous exemplary embodiment. Rather, the front wall 302 of the container 200 is cone-shaped, so that the particles can be released directly onto the inside of the cone-shaped front wall 302 . The particles that have escaped then settle as a heat transfer medium film 212 on the inside of the front wall 302 and slide down it by gravity, so that the entire inside wall 218 of the container 200 is covered with the film 212 .
  • radial guide elements can be arranged on the cone of the front wall 302 for better distribution of the particles.
  • the curved feed pipe 360 of the particle feed 340 can additionally be protected from direct solar radiation by means of a cover plate 332 that is designed to be as small as possible.
  • the cover plate 332 can be fixedly mounted on the particle feeder 340, for example.
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through a container 200 with a feed device 300 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the particle feed 340 is radially spaced from the axis of rotation 216 of the container 200, in particular adjacent to the inner wall 218, through the front wall 302 designed as a cover 346.
  • the outlet 344 of the particle feed 340 can be arranged directed towards the inner wall 218 of the container 200 .
  • the feed device 300 is arranged eccentrically, so that the feed device 300 with the passage through the lid 346 is positioned directly in front of the inner wall 218 of the container 200 .
  • This seal can be designed as a labyrinth and/or sealing air seal 356 and/or another common sealing option.
  • the advantage of the eccentrically arranged tube 360 is that the particles can be released directly onto the inner wall 218 without a detour and a homogeneous particle film 212 is formed.
  • the tube 360 can also be protected from solar radiation with a cover plate (not shown).
  • FIG. 11 shows a longitudinal section through a container 200 with a feed device 300 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the feed device 300 has a stationary particle feed 340, which is guided through the axis of rotation 216 of the container 200 through the front wall 302 designed as a cover 346 and which is used to feed the heat transfer medium 210 into the interior 208 of the Container 200 is formed in a tangential direction to the inner wall 218 of the container 200.
  • the inner wall 218 of the container 200 has a circumferential groove 334 directed outwards in the radial direction 238 .
  • the outlet 344 of the particle feed 340 is arranged so as to be directed towards the groove 334 .
  • FIG. 12 shows a plan view of a container 200 with a feed device 300 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • a radial position and/or an angular position about a longitudinal axis of the feed device 300 can advantageously be adjusted during operation depending on the operating point, for example a different speed of the container 200, a different particle mass flow, or a different irradiation power.
  • the use of several particle feeds 340 can be provided if, in the case of high mass flows, the transition between a single outlet 344 of a particle feed 340 and the particle running surface results in an intolerable quantity of scattered particles. This also favors the availability of the solar radiation receiver device 110 by creating redundancies.
  • a supply device 300 can again be seen, which is guided through the cover 346 centrally in the axis of rotation 216 of the container 200 .
  • the feed device 300 has two particle feeds 340 which are arranged rotated relative to one another by an angular offset 336 .
  • several particle feeds 340 can be used.
  • Another angular offset 336 between the particle feeds 340 can also be selected.
  • FIG. 13 shows a longitudinal section through a container 200 with a conveyor device 230 and blade-like guide structures 228 arranged thereon according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • a further longitudinal section through the container 200 is shown in FIG. 14 and a cross section through the container 200 in FIG.
  • At least one conveyor device 230 is arranged in the interior space 208 of the container 200 and runs parallel or at a slight incline, in particular at an angle of less than 10°, preferably at an incline of less than 5°, to the longitudinal axis 214 and adjacent to the inner wall 218, which guide structures 228, in particular blade-like guide structures 228 having.
  • the guide structures 228 are designed to convey the heat transfer medium 210 in the direction of the first end 202 or the second end 204 of the container 200 when the container 200 is rotating.
  • the conveying device 230 is stationarily connected to a receiving device (not shown) arranged outside of the container 200 .
  • Conveying device 230 which for example has a holding device designed as a tube or lattice, can preferably be arranged so that it does not rotate and is fixedly supported at both ends.
  • Conveying device 230 like conductive structures 228, can preferably be made of silicon carbide, for example, resistant to high temperatures .
  • the holding device can be used to supply particles via the rear wall 308 .
  • a suitable discharge device can then be attached to the lower end of the tube, for example in such a way that the particles flow out in the direction of rotation of the cylinder wall 206 .
  • the particles of the heat transfer medium 210 can also be supplied via the edge area of the aperture opening 416 at the second end 204 of the container 200 .
  • the blade-like guide structures 228 are designed in such a way that the particles of the heat transfer medium 210, which move past the blades 228 with the rotating container wall 206, are displaced by approximately one blade height in the direction of the axis of rotation 216 during one revolution, for example in the direction of the rear wall 308, alternatively also toward aperture opening 416.
  • a firmly defined particle sub-layer of the heat transfer medium film 212 can be produced, with the particles deposited above being lifted off and transported.
  • significantly larger tolerances can be permitted for the inner wall 218 of the container 200, which are compensated for by the stationary particle sub-layer.
  • the conveying device 230 can also be designed to forward the heat transfer medium 210 supplied at the first end 202 of the container 200 on the supply side via the supply device 300 to the second end 204 on the discharge side.
  • the heat transfer medium 210 is supplied at a low temperature to the end 204 of the container 200 at which the heated heat transfer medium 210 is present.
  • the particles can also be fed through the aperture opening 416 or, alternatively, via the conveying device 230 from the opposite end 202 to the aperture opening 416.
  • the particles are fed into the container 200 from the end 202 of the container 200 facing away from the aperture opening 416.
  • Shovel-like guide structures 228 can advantageously be arranged on the conveying device 230 for this purpose.
  • the particles with a low temperature can be fed to the discharge-side end 204 of the container 200 by the conveying device 230 .
  • the conveying device 230 can be cooled at the same time.
  • the conveying device 230 can also be designed to convey the heated heat transfer medium 210 from the second end 204 on the aperture side to the first end 202 facing away from the aperture opening 416 . In this way, the temperature distribution in the container 200 can be made more uniform.
  • the particles can be removed, for example, by an overflow at the supply-side end 202 of the container 200 .
  • the conveying device 230 can be arranged in a direction of gravity g in an upper region 232 of the interior 208 of the container 200 in relation to the direction of gravity g in the intended use state.
  • the conveying device can also be arranged on a region of the inside 218 of the container 200 that is not irradiated by the solar radiation, ie on a side lying below with respect to the direction of gravity g.
  • Such an arrangement may be advantageous with certain granules, although the particles hold together more tightly.
  • the conveying device 230 is arranged with blade-like guide structures 228 in the upper area 232 of the interior space 208, gravity and centrifugal force act on the particles in opposite directions.
  • the particles in the heat transfer medium film 212 are therefore only relatively slightly compressed and advantageously allow them to be lifted off the heat transfer medium film 212 and transported further.
  • the concentrated solar radiation from heliostats 104 (FIG. 1) which are close to the tower receiver 114 (FIG. 1) and thus generate comparatively small focal spots that can be shifted somewhat to the side via a target point strategy, mainly strikes in this area 232. Thereby, the load on a holding device of the solar radiation receiving device 200 can be reduced.
  • the inner wall 218 of the container 200 can have a multiplicity of distributed guide structures 228, in particular blade-like guide structures 228, which are designed to convey the heat transfer medium 210 when the container 200 rotates in the direction of the supply-side end 202.
  • a multiplicity of distributed guide structures 228, in particular blade-like guide structures 228, which are designed to convey the heat transfer medium 210 when the container 200 rotates in the direction of the supply-side end 202.
  • Such an arrangement corresponds to a so-called rotary tube receiver with guide structures 228 that are moved along with it, which cause conveying with or against the force of gravity.
  • the heat transfer medium 210 is only present in a partial area of the container 200 and is displaced by the guide structures 228 when it slides down.
  • FIG. 16 shows a plan view of an inner wall 218 of a container 200 with a friction-enhancing device 234 arranged thereon according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 17 shows the friction-enhancing device 234 in an enlarged representation.
  • the friction-enhancing device 234 can advantageously be produced on the inner wall 218 of the container 200 by means of an additive manufacturing process and connected directly to the inner wall 208 of the container 200 .
  • the friction-enhancing device 234 can thus be designed in the form of a grid, for example, but other structures on the inner wall 218 of the container can also be advantageous.
  • a grid that is usually welded onto the inner wall 218 of the container 200 as a friction-enhancing device can advantageously be replaced by structuring using an additive manufacturing process such as 3D printing, for example.
  • the 3D printed device may be applied before or after the container 200 is fabricated.
  • any type of structuring can be applied flexibly.
  • different structures or mesh sizes of a grid-like structure can be arranged on different areas of the inner wall 218 of the container 200 for different particle diameters or to influence the movement of the particles in certain sections of the container 200 .
  • the friction-enhancing device 234 can be firmly connected to the inner wall 218 of the container 200 as a structure, so that it cannot lift off.
  • the exemplary embodiments of discharge devices 400 described in FIGS. 18 to 24 are each arranged on the discharge-side end 204 of the container 200.
  • the basic functional structure of the solar radiation receiver device 110 with supply device 300, container 200, discharge device 400 largely corresponds to the known structure as described above. To avoid unnecessary repetition of the known elements, reference is made to the previous descriptions of the figures.
  • the proposed feeding devices 300 according to the invention make it possible to reduce the risk of losing particles when being discharged from the container 200 .
  • FIG. 18 shows a cross section through a discharge device 400 according to a further exemplary embodiment of the invention with a device 402 with blade-like guide elements 410.
  • FIG. 19 shows a longitudinal section through the discharge device 400.
  • the device 402 has a multiplicity of guide elements 410 which protrude in a radial direction 238 and which are arranged on the discharge-side end 204 of the container 200 between the outer wall 206 and the discharge device 400 .
  • the device 402 rotates with the container 200 and engages with the guide elements 410 in the stationary discharge ring 408 .
  • the guide elements 410 are curved along their extension between the inner wall 218 and the outer wall 206 in the direction of the intended direction of rotation 236 .
  • a plurality of equidistantly arranged guide elements 410 can be provided, which, for example, are curved like a sickle.
  • Radial vanes are arranged as guide elements 410 at the discharge-side end 204 of the rotating container 200 at the transition to the static collecting ring 408 of the discharge device 400 .
  • Particles of the heat transfer medium 210 slide down the inner wall 218 of the container 200 into the discharge ring 408 of the discharge device 400.
  • the guide elements 410 deflect the particles and accelerate the particles in the rotating reference system so that they have a significantly lower speed in the stationary reference system.
  • the guide elements 410 deflect the particles and accelerate the particles in the rotating reference system so that they have a significantly lower speed in the stationary reference system.
  • the abrasion caused by the unavoidable impact of the particles in the collecting ring 408 can be reduced.
  • the abrasion on the collecting ring 408 can be greatly reduced in particular by the fact that the impact speed of the particles is reduced. If abrasion is too great, particles must be replaced from time to time. Furthermore, a loss of particles can be reduced. The lower the particle loss at this point, the fewer particles have
  • the guide elements 410 can also be designed to run radially outwards in a spiral shape from the inner wall 218 . Due to the spiral configuration of the guide elements 410, particles of the heat transfer medium 210 can be decelerated in a favorable manner in order to reduce abrasion due to collisions when the particles are removed. The lower the particle loss at this point, the fewer particles have to be returned to the system over time.
  • Figure 20 shows a longitudinal section through one end of a container 200 with a discharge device 400 according to a further exemplary embodiment of the invention with a pipe 412 at the discharge end 204 of the container 200 for discharging the heat transfer medium 210 from the container 200.
  • the tube 412 is firmly connected to a receiving device (not shown) arranged outside the container 200 .
  • the tube 412 is arranged at the discharge end 204 of the container 200 with a tube opening 414 counter to the intended direction of rotation 236 of the container 200 and is designed to receive the heated heat transfer medium 210 .
  • the container 200 has a bulge 432 which is directed radially outwards from the outer wall 206 and runs around the circumference of the container 200, into which the tube opening 414 protrudes.
  • the tube 412 can be arranged at the discharge-side end 204 of the container 200 with the tube opening 414 counter to the intended direction of rotation 236 of the container 200 .
  • the particles of the heat transfer medium 210 do not leave the rotating part of the container 200 as in the prior art by simply moving further axially via the lower end 204 of the cylindrical rotating container 200, where the particles are collected in a rotating ring. Rather, in this exemplary embodiment, the particles are taken up by a tube 412 that is stationary with respect to the environment. This is attached tangentially to the lower end 204 of the rotating container 200 .
  • a radially outwardly protruding bulge 432 may be provided at the end 204 of the outer wall 206 of the rotating container 200, into which the fixed tube 412 protrudes.
  • the bulge 432 significantly increases the probability that all particles will leave the container 200 via the tube 412 .
  • the tube 412 can be connected to a suction device, so that the heated heat transfer medium is sucked into the tube opening 414 .
  • the particles of the heat transfer medium 210 can be sucked off with negative pressure.
  • the manufacturing costs can be reduced, since significantly less insulation and heat-resistant material is required.
  • the suction can also be used to remove and separate dust, which means that both optical radiation losses due to dust in the air in the interior 208 of the container 200 can be minimized and that less dust is released into the environment.
  • a fluid flow, in particular compressed air, directed towards the pipe opening 414 can be provided, which is designed to transport the heated heat transfer medium 210 into the pipe opening 414 .
  • the particles of the heat transfer medium 210 can be blown in a targeted manner into the tangentially arranged tube 412 by means of compressed air. This can also be done in combination with sucking in the particles by vacuum.
  • FIG. 21 shows an isometric representation of a section of a discharge device 400 according to a further exemplary embodiment of the invention with a discharge ring 408 integrated into a radiation protection.
  • the device 402 has a discharge ring 408 with a channel 409 and a ring structure 436 delimiting the channel 409 radially on the outside, which has a discharge opening 434 for the exit of the heated heat transfer medium 210, ie the particles.
  • the ring structure 436 is integrated into a plate 418 designed as radiation protection against the incident solar radiation 112 .
  • the plate 418 can be formed with insulation and/or with a fluid cooling device on at least one side 442 .
  • the channel 409 serves to collect the particles of the heat transfer medium 210.
  • the particles can be transferred to the ring structure 436 lying radially on the outside, from where the particles can then be passed on via the discharge opening 434.
  • the discharge ring 408 with the channel 409 and the ring structure 436 of the discharge device 400 with the radiation protection can be integrated in the plate 418, whereby manufacturing costs and assembly work can be reduced.
  • the plate 418 of the discharge device 400 integrated into the radiation protection can advantageously be insulated on both sides and, for example, actively cooled via a fluid cooling device, so that the support structure does not fail.
  • the discharge ring 408 with channel 409 and the ring structure 436 can be applied as a collecting ring, while the other side 442 of the plate 418 can be designed directly as radiation protection insulation. As a result, production costs for the discharge device 400 can be further reduced.
  • FIG. 22 shows a longitudinal section through a discharge device 400 according to a further exemplary embodiment of the invention with a cover 420 which is designed as a radial labyrinth seal.
  • the discharge device 400 comprises a device 402 which has a cover 420 which is arranged on the discharge-side end 204 of the container 200 and acts in the radial direction. Furthermore, the device 402 has a shoulder 440 which is directed radially outwards at the discharge-side end 204 of the wall of the container 200 and protrudes radially outwards beyond the outer wall 206 .
  • the step 440 is surrounded by the cover 420 in the form of a labyrinth cover. Furthermore, the cover 420 is surrounded by a thermal insulation 424 acting in the radial direction 238 and in the axial direction 214 .
  • the cover 420 can be formed, for example, as a radial labyrinth seal made of sheet metal. As a result, the sealing of the discharge device 400 can be improved and particle loss through particles escaping from the discharge device 40 can be prevented. The lower the particle loss at this point, the fewer particles have to be returned to the system over time. In this way, operating costs could be further reduced.
  • the shoulder 440 arranged at the discharge-side end 204 of the wall of the container 200 advantageously represents a further improvement in the sealing between the stationary discharge device 400 and the outer wall 206 of the rotating container 200.
  • FIG. 23 shows a cross section through a discharge device 400 according to a further exemplary embodiment of the invention with a collecting device 426 radially discharging the heat transfer medium 210.
  • FIG. 24 shows an enlarged longitudinal section through the discharge device 400.
  • the discharge device 400 comprises a device 402 which has a collecting device 426 leading away in the radial direction 238 outwards, in particular spirally, from the outer wall 206 at the discharge-side end 204 of the container 200 .
  • the collection device 426 which is designed as part of a discharge ring, is firmly connected to a receiving device arranged outside of the container 200, and is therefore installed in a stationary manner.
  • the collecting device 426 has an inlet opening 430 which is oriented towards the container 200 counter to the intended direction of rotation 236 of the container 200 and which is used to discharge the heated heat transfer medium 210 .
  • a discharge ring 408 (not shown) running around the circumference of the outer wall 206 can be arranged, into which the collecting device 426 opens with its inlet opening 430.
  • the end of the inlet opening 429 is approximately in the area in which the collection device 426 is guided away from the wall 206 of the container 200 .
  • the outlet area 428 in which the particles of the heat transfer medium 210 leave the container, is in the front area of the discharge device 400, beginning at the inlet opening 430.
  • the particle exit which actually occurs only locally, is used to discharge the particles locally there.
  • the natural particle trajectory in the rotating container 200 is reproduced in order to discharge the particles from the container 200 .
  • the collision speed of particles to the inlet opening 430 of a discharge pipe as a collecting device 426 can be reduced.
  • erosion of particles and collection device 426 can be reduced and potential dust formation reduced. The lower the particle loss at this point, the fewer particles have to be returned to the system over time.
  • a reduced ring-shaped collecting device 426 for the particles can also be used circumferentially in order to discharge other particles, for example when the operating mode changes or when there is wind.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums (210) in einem solarthermischen Kraftwerk (100), mit einem Behälter (200) mit einer Außenwand (206) und einem Innenraum (208), eine Zufuhreinrichtung (300) zum Zuführen des Wärmeträgermediums (210), eine Abfuhreinrichtung (400) zum Ableiten des Wärmeträgermediums (210), sowie eine Aperturöffnung (416) für den Eintritt von Sonnenstrahlung, wobei der Behälter (200) um eine Drehachse (216) drehbar ist und das Wärmeträgermedium (210) einen Wärmeträgermedium-Film (212) ausbildet. Der Behälter (200) ist an seinem ersten Ende (202) mit einem Deckel (346) verschlossen. Die Zufuhreinrichtung (300) weist eine Partikelzuführung (340) auf, welche in der Drehachse (216) des Behälters (200) durch den Deckel (346) durchgeführt ist und welche zum Zuführen des Wärmeträgermediums (210) in den Innenraum (208) des Behälters (200) in einer tangentialen Richtung an die Innenwand (218) des Behälters (200) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums in einem solarthermischen Kraftwerk
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums in einem solarthermischen Kraftwerk.
Solarstrahlungsempfängervorrichtungen nach dem Stand der Technik sind bekannt als solare Partikelempfänger für Solarturmkraftwerke. Solche Empfänger verwenden einen rotierenden hohlzylinderförmigen Behälter, in der sich an der Innenwand des rotierenden Zylinders ein geschlossener Film keramischer Partikel mit einem Durchmesser von typischerweise 1 mm als Wärmeträgermedium ausbildet. Dieser Partikelfilm wird mittels konzentrierter Solarstrahlung auf über 900° C erhitzt und anschließend aus dem Zylinder abgeführt. Die in den Partikeln gespeicherte Energie kann in einem isolierten Behälter zwischengespeichert werden und zur Stromerzeugung und/oder in Prozessanwendungen verwendet werden.
Der Empfänger besteht üblicherweise aus drei Bereichen. Ein Partikelverteiler wird als Zuführtrichter zu dem rotierenden Zylinder ausgeführt. Der Trichter besteht aus einem Konus mit aufgeschweißten Leitblechen, durch welche die Partikel auf die Innenwand des rotierenden Zylinders hin beschleunigt und verteilt werden. Die Partikellauffläche auf der Innenwand des Hohlzylinders kann mit einem aufgeschweißten Gitter versehen sein. Das Gitter dient zur Erhöhung der Reibung zwischen Partikeln und Zylinderinnenwand. In einem stationären, nicht mitrotierenden Sammelring als Abfuhreinrichtung werden die Partikel am Ende des rotierenden Zylinders wieder aufgefangen und kontrolliert abgeführt. Der Sammelring wird gegenüber dem rotierenden Zylinder mittels einer metallischen axialen Labyrinth-Dichtung gegen Partikelverlust abgedichtet.
Die DE 102014106320 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einem Solarstrahlungsempfänger, welche einen Behälter umfasst, der eine Außenwand und einen von der Außenwand umgebenen Innenraum umfasst. Die Vorrichtung umfasst eine Zufuhrvorrichtung zur Zuführung eines Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters. Der Behälter ist mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films an einer Innenwand des Behälters entlanggeführt wird. Dabei umfasst die Vorrichtung mindestens ein Überlaufelement zur Ausbildung einer rotationssymmetrischen inneren Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Solarstrahlungsempfängervorrichtung mit erhöhtem Wirkungsgrad zu schaffen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums in einem solarthermischen Kraftwerk vorgeschlagen, umfassend einen Behälter mit zwei sich gegenüberliegenden Enden, welcher eine Außenwand und einen von der Außenwand umgebenen Innenraum umfasst; eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters, wobei die Zufuhreinrichtung an einem der Enden des Behälters angeordnet ist; eine Abfuhreinrichtung zum Ableiten des Wärmeträgermediums aus dem Behälter, wobei die Abfuhreinrichtung am gleichen oder gegenüberliegenden Ende des Behälters angeordnet ist; sowie eine Aperturöffnung für den Eintritt von Sonnenstrahlung an einem der Enden. Der Behälter weist eine Längsachse auf, welche parallel oder in einem spitzen Winkel kleiner oder gleich 90° zur Schwerkraftrichtung orientiert ist. Dabei ist der Behälter in einer bestimmungsgemäßen Drehrichtung mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films an einer Innenwand des Behälters entlangführbar ist. Die Innenwand des Behälters weist eine reibungsfördernde Einrichtung auf. Der Behälter ist an seinem ersten Ende mit einer Vorderwand verschlossen.
Erfindungsgemäß weist die Zufuhreinrichtung wenigstens eine Partikelzuführung auf, welche durch die Vorderwand durchgeführt ist und welche zum Zuführen des Wärmeträgermediums in den Innenraum des Behälters in einer tangentialen Richtung an die Innenwand des Behälters ausgebildet ist. Durch die Partikelzuführung in tangentialer Richtung auf die Innenwand des Behälters kann vorteilhaft eine homogenere Verteilung des Wärmeträgermediums, welches insbesondere als Partikelstrom ausgebildet sein kann, zu Beginn der Lauffläche des Wärmeträgermediums auf dem Innenmantel des Behälters erreicht werden. Je homogener der Partikelfilm über die komplette Höhe des Innenmantels ist, desto effizienter und gleichmäßiger werden die Partikel durch die solare Einstrahlung erhitzt.
Vorteilhaft kann das Wärmeträgermedium über ein gegenüber dem rotierenden Behälter feststehenden Rohr auf diese Weise tangential mit einer Umfangsgeschwindigkeit auf die Innenwand des Behälters geleitet werden. So können die Partikel des Wärmeträgermediums in die untere Hälfte des Behälters zugeführt werden, wo die Partikel in der Drehung des Behälters nach unten gelangen.
Vorteilhaft kann das Wärmeträgermedium auf diese Weise gleichmäßig und mit möglichst niedriger radialer Geschwindigkeitskomponente in den Innenraum des Behälters eintreten.
Ein Vorteil kann ein reproduzierbarer, gleichmäßiger homogener Partikelfilm sein, der unabhängig vom Durchmesser des Behälters gebildet werden kann. Eine Reduzierung von Fertigungskosten ist durch die erfindungsgemäße Zufuhreinrichtung möglich, da kein sonst üblicher, aufwändiger Doppeltrichter zur Zuführung des Wärmeträgermediums benötigt wird. Zur Ausformung eines idealen Partikelfilms kann das Rohr der Partikelzuführung am Auslass mit einem nicht-runden Querschnitt ausgeführt werden, um einen homogeneren Film an der rotierenden Innenwand zu erreichen. Beispielsweise kann ein rechteckiger Auslass mit einer Kante parallel zur Drehachse des Behälters einen breiteren und damit homogeneren Partikelfilm bewirken.
Zur Beherrschung von Wärmespannungen, die sich insbesondere beim An- und Abfahren der Solarstrahlungsempfängervorrichtung und durch die Durchströmung mit kälteren Partikeln ergeben, kann das Rohr der Partikelzuführung beispielsweise aus thermoschockbeständiger Keramik wie Corderit hergestellt werden oder es kann ein Strahlungsschutzschild oder ein mehrlagiger Aufbau des Rohres mit Isolierungen, Strukturmaterial, Luftkühlung und abrasionsstabilem Material verwendet werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die wenigstens eine Partikelzuführung in der Drehachse des Behälters durch die Vorderwand durchgeführt sein. Gegenüber einer exzentrischen Rohrdurchführung ergibt sich in diesem Fall eine verringerte Dichtfläche und eine wesentlich geringere relative Geschwindigkeit zwischen feststehenden und rotierenden Teilen der Solarstrahlungsempfängervorrichtung.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Vorderwand konusförmig ausgebildet sein. Dabei kann ein Auslass der wenigstens einen Partikelzuführung auf die Vorderwand des Behälters gerichtet angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Partikelzuführung nicht durch den Innenraum des Behälters bis an die Innenwand geführt. Die Vorderwand des Behälters ist konusförmig ausgeführt, sodass die Partikel direkt an die Innenseite der konusförmigen Vorderwand abgeben werden können.
Zusätzlich können zur besseren Verteilung der Partikel auf dem Konus der Vorderwand radiale Leitelemente angeordnet werden.
Das gebogene Zuführrohr der Partikelzuführung kann zusätzlich mittels einer möglichst klein ausgeführten Abdeckplatte vor direkter Solarstrahlung geschützt werden. Die Abdeckplatte kann beispielsweise fest an der Partikelzuführung montiert sein.
Vorteil dieser Ausführung ist ein geringer Matenaleinsatz in hochbelasteten Bereichen, und somit eine Kostenreduktion. Weiterhin ist hier eine einfachere Wartung durch die kleinere Baugröße möglich.
Gegenüber einer exzentrischen Rohrdurchführung ergibt sich in diesem Fall eine verringerte Dichtfläche und eine wesentlich geringere relative Geschwindigkeit zwischen feststehenden und rotierenden Teilen der Solarstrahlungsempfängervorrichtung.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die wenigstens eine Partikelzuführung radial beabstandet zu der Drehachse des Behälters, insbesondere benachbart zu der Innenwand, durch die Vorderwand durchgeführt sein. Günstigerweise kann dabei der Auslass der Partikelzuführung auf die Innenwand des Behälters gerichtet angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zufuhreinrichtung exzentrisch angeordnet, sodass die Zufuhreinrichtung mit der Durchführung durch die Vorderwand direkt vor der Innenwand des Behälters positioniert ist. Hierzu ist es notwendig, die Vorderwand feststehend gegenüber der rotierenden Wand des Behälters anzuordnen. Folglich wird eine zusätzliche Abdichtung zum rotierenden Teil des Behälters benötigt. Diese Abdichtung kann als Labyrinth und/oder Sperrluftdichtung und/oder eine andere gängige Dichtmöglichkeit ausgeführt werden. Vorteil des exzentrisch angeordneten Rohres ist, dass die Partikel ohne Umweg direkt auf der Innenwand abgeben werden können und ein homogener Partikelfilm entsteht. Durch den kurzen Weg kann das Rohr zusätzlich noch mit einer Abdeckplatte vor Solarstrahlung geschützt werden. Somit verringert sich der Matenaleinsatz auch in hochbelasteten Bereichen, womit auch hier Kosten reduziert werden können. Weiterhin ist es möglich, auch hier eine Wartung von der Außenseite des Behälters durchzuführen. Sogar die komplette Vorderwand kann abgenommen werden, um von der Rückseite an den Behälter zu gelangen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Innenwand des Behälters eine in einer radialen Richtung nach außen gerichtete umlaufende Nut aufweisen. Dabei kann der Auslass der wenigstens einen Partikelzuführung auf die Nut gerichtet angeordnet sein.
Es kann von Vorteil sein, wenn Partikel aus der Partikelzuführung auf einen bereits vorhandenen Partikelfilm fallen. Dies kann beispielsweise durch eine umlaufende tangentiale Nut am oberen Teil der Innenwand des Behälters realisiert werden, in der sich die bereits ausgetretenen Partikel des Wärmeträgermediums sammeln können. In einer alternativen Ausgestaltung kann eine radiale Position und/oder eine Winkelposition um eine Längsachse der Zufuhreinrichtung vorteilhaft im Betrieb je nach Betriebspunkt, beispielsweise einer anderen Drehzahl des Behälters, einem anderen Partikelmassenstrom, oder einer anderen Einstrahlungsleistung angepasst werden.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann der Einsatz mehrerer Partikelzuführungen vorgesehen werden, falls bei hohen Massenströmen der Übergang zwischen einem einzelnen Auslass einer Partikelzuführung und der Partikellauffläche eine nicht tolerable Menge an gestreuten Partikeln ergibt. Dies begünstigt ebenso die Verfügbarkeit der Solarstrahlungsempfängervorrichtung durch Schaffung von Redundanzen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann das Wärmeträgermedium fließfähig oder rieselfähig sein. Insbesondere kann das Wärmeträgermedium durch Partikel gebildet sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium Partikel oder Teilchen aus gesintertem Bauxit umfasst oder aus Partikeln oder Teilchen aus gesintertem Bauxit gebildet ist. Die Partikel oder Teilchen können vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von ungefähr 250 pm bis ungefähr 1 ,8 mm aufweisen. Jedoch können auch pulverförmige Medien mit sehr viel kleineren Korngrößen, wie beispielsweise Zementmehl eingesetzt werden. Vorzugsweise ergibt sich bei dem Wärmeträgermedium bis mindestens ungefähr 800°C, insbesondere bis mindestens ungefähr 1.000°C, keine Agglomeration von Partikeln oder Teilchen. Die Partikel weisen vorzugsweise eine hohe Sphärizität auf. Die Sphärizität, also das Verhältnis der Oberfläche einer Kugel gleichen Volumens zur Oberfläche des Partikels kann dabei insbesondere größer als ungefähr 0,8, insbesondere größer als ungefähr 0,9 sein. Vorzugsweise können die Partikel oder Teilchen thermoschockbeständig sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Drehachse parallel oder in einem spitzen Winkel kleiner oder gleich 90°, vorzugsweise kleiner oder gleich 80° zur Schwerkraftrichtung g liegen. Insbesondere kann die Drehachse koaxial zur Längsachse des Behälters sein. Dabei kann sich ein Wärmeträgermedium-Film auf der Innenwand des rotierenden Behälters besonders günstig ausbilden, sodass ein möglichst gleichmäßiger Wärmeübertrag auf das Wärmeträgermedium erreicht werden kann.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Partikelzuführung als Rohr ausgebildet sein, das mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden ist. Durch das Rohr können Partikel des Wärmeträgermediums gezielt tangential an die Innenwand des Behälters geleitet werden und mit der geeigneten Umfangsgeschwindigkeit des Behälters in den Innenraum des Behälters zugeführt werden.
Das Rohr kann in geeigneter Weise gebogen sein, so dass sein Ausgang, aus dem die Partikel austreten, tangential zur Behälterwand ausgerichtet ist. Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Wärmeträgermediums in der tangentialen Richtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Behälters vorgesehen sein. Durch die Anpassung der Einströmgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums an die Umfangsgeschwindigkeit des Behälters kann das Wärmeträgermedium sich in geeigneter Weise an die Innenwand des Behälters anlegen und einen günstigen Wärmeträgerfilm auf der Innenwand ausbilden. So kann der Wärmeeintrag in das Wärmeträgermedium vorteilhaft verbessert werden. Die Partikel des Wärmeträgermediums können, beispielsweise mit Druckluft, mit einer definierten Geschwindigkeit in das Rohr zugeführt werden, sodass die Partikel dann bevorzugt mit der Umfangsgeschwindigkeit des drehenden Behälters aus dem Auslass in den Innenraum austreten.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Vorderwand ein entnehmbares Isolierungselement zur Montage der Partikelzuführung aufweisen. Das Isolierelement kann insbesondere zerstörungsfrei entnommen werden. Auf diese Weise kann die Partikelzuführung auf einfache Weise montiert werden. Zugleich kann durch das Isolierungselement ein Verlust an Wärme aus dem Innenraum des Behälters an die Umgebung vorteilhaft reduziert werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann eine Drehdurchführung zum Durchführen der Partikelzuführung durch die Vorderwand vorgesehen sein. Dabei kann ein rotationssymmetrisches Isolierungselement von außen an der Partikelzuführung angeordnet sein. Durch das Isolierungselement kann ein Verlust an Wärme aus dem Innenraum des Behälters an die Umgebung vorteilhaft reduziert werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann ein Sperrluftkanal, welcher die Drehdurchführung an einer Außenseite des Behälters umgibt, zur Abdichtung des Innenraums des Behälters gegen die Umgebung angeordnet sein. In den Sperrluftkanal kann auf geeignete Weise Druckluft geblasen werden, um so ein Verlust an Partikel des Wärmeträgermediums aus dem Innenraum des Behälters an die Umgebung zu reduzieren. Der Sperrluftkanal übernimmt damit die Funktion einer Abdichtung der Drehdurchführung.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann ein Auslass der Partikelzuführung an der Innenwand in tangentialer Richtung in Drehrichtung des Behälters angeordnet sein. Durch die Anpassung der Einströmgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums an die Umfangsgeschwindigkeit des Behälters kann das Wärmeträgermedium sich in geeigneter Weise an die Innenwand des Behälters anlegen und einen günstigen Wärmeträgerfilm auf der Innenwand ausbilden. So kann der Wärmeeintrag in das Wärmeträgermedium vorteilhaft verbessert werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Innenwand des Behälters verteilt angeordnete Leitstrukturen, insbesondere schaufelartige Leitstrukturen aufweisen, welche zum Fördern des Wärmeträgermediums bei rotierendem Behälter in Richtung des zufuhrseitigen oder abfuhrseitigen Endes ausgebildet sind. Die Partikelbewegung des Wärmeträgermediums im Behälter erfolgt im Wesentlichen durch die Schwerkraft. Der Behälter ist üblicherweise mit der Aperturöffnung nach unten geneigt. Die höchsten Temperaturen treten nahe der Aperturöffnung auf. Durch Umkehr der Partikelströmungsrichtung kann das Temperaturprofil im Innenraum des Behälters so verändert werden, dass die höchsten Temperaturen nahe der Rückwand tief im Inneren des Behälters auftreten. Dadurch können die thermischen Verluste durch thermische Strahlung und Konvektion vorteilhaft reduziert werden.
So können eine Vielzahl von schaufelartigen Leitstrukturen verwendet werden, die fest im Behälter so verbaut sind, dass jeweils eine Oberschicht der zugeführten Partikel abgehoben und um etwa einen Schaufelabstand entgegen der Drehrichtung versetzt wieder abgelegt wird.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann im Innenraum des Behälters wenigstens eine parallel oder leicht geneigt, insbesondere kleiner 10°, bevorzugt kleiner 5° geneigt zur Längsachse und benachbart zur Innenwand verlaufende Fördervorrichtung, insbesondere ein Rohr angeordnet sein, welches über seine Länge verteilt angeordnete Leitstrukturen, insbesondere schaufelartige Leitstrukturen, aufweist, welche zum Fördern des Wärmeträgermediums bei rotierendem Behälter in Richtung des ersten Endes oder des zweiten Endes ausgebildet sind. Dabei kann die Fördervorrichtung mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden sein.
Die Partikelzufuhr kann prinzipiell auch durch die Aperturöffnung erfolgen oder alternativ über eine als Rohr ausgebildete Fördervorrichtung von dem entgegengesetzten Ende zu der Aperturöffnung. Üblicherweise erfolgt die Partikelzufuhr in den Behälter jedoch von dem der Aperturöffnung abgewandten Ende des Behälters. Schaufelartige Leitstrukturen können dazu vorteilhaft an dem Rohr angeordnet sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Fördervorrichtung zum Weiterleiten des am ersten Ende des Behälters über die Zufuhreinrichtung zugeführten Wärmeträgermediums zum zweiten Ende ausgebildet sein. Der Transport des Wärmeleitmediums kann vorteilhaft über die schaufelartigen Leitstrukturen erfolgen. Dadurch können die Partikel mit niedriger Temperatur dem zweiten Ende des Behälters zugeführt werden. Damit kann gleichzeitig eine Kühlung des Rohrs erfolgen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Fördervorrichtung zum Weiterleiten des aufgeheizten Wärmeträgermediums vom zweiten Ende zum ersten Ende ausgebildet sein. Alternativ können auch die aufgeheizten Partikel des Wärmeträgermediums dem der Aperturöffnung abgewandten Ende des Behälters zugeführt werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die Fördervorrichtung in bestimmungsgemäßem Gebrauchszustand bezüglich einer Schwerkraftrichtung in einem oberen Bereich des Innenraums angeordnet sein.
Vorteilhaft kann durch die Nutzung von ortsfesten schaufelartigen Leitstrukturen eine fest definierte Partikelunterschicht des Wärmeträgermedium-Films erzeugt werden, wobei die sich darüber ablagernden Partikel abgehoben und befördert werden. Dadurch können für die Innenwand des Behälters wesentlich größere Toleranzen zugelassen werden, die durch die stationäre Partikelunterschicht ausgeglichen werden.
Bei einer Anordnung der Fördervorrichtung mit schaufelartigen Leitstrukturen im oberen Bereich des Innenraums wirken Schwerkraft und Zentrifugalkraft auf die Partikel in entgegengesetzter Richtung. Damit ist das Partikelbett des Wärmeträgermediums in diesem Bereich am lockersten und lässt ein Abheben und Befördern vorteilhaft zu. Außerdem trifft in diesem Bereich hauptsächlich die konzentrierte solare Strahlung von Heliostaten auf, die nahe am Turm stehen und damit vergleichsweise kleine Brennflecke erzeugen, die über eine Zielpunktstrategie etwas zur Seite verschoben werden können. Dadurch lässt sich die Belastung auf die Haltevorrichtung reduzieren.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann die reibungsfördernde Einrichtung an der Innenwand des Behälters mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt und mit der Außenwand verbunden sein. Insbesondere kann die reibungsfördernde Einrichtung an der Innenwand des Behälters gitterförmig ausgebildet sein.
Ein als reibungsfördernde Einrichtung üblicherweise aufgeschweißtes Gitter auf der Innenwand des Behälters kann durch Strukturierung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens wie beispielsweise 3D-Druck vorteilhaft ersetzt werden. Die durch 3D-Druck gefertigte Einrichtung kann vor oder nach der Fertigung des Behälters aufgebracht werden. Ein Vorteil des Einsatzes von 3D-Druck besteht beispielsweise darin, dass flexibel jede Art von Strukturierung aufgebracht werden kann. Beispielsweise können für verschiedene Partikeldurchmesser oder zur Beeinflussung der Bewegung in bestimmten Abschnitten des Behälters unterschiedliche Strukturen oder Maschenweiten einer gitterförmigen Struktur an unterschiedlichen Bereichen der Innenwand des Behälters angeordnet werden. Ferner kann die reibungsfördernde Einrichtung als Strukturierung fest mit der Innenwand des Behälters verbunden werden, sodass sie nicht abheben kann.
Durch diese Art einer reibungsfördernden Einrichtung als Strukturierung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens kann ein homogener Partikelfilm zuverlässiger aufrechterhalten werden und somit ein zuverlässig hoher Wirkungsgrad der Energieaufnahme der Partikel im Prozess erreicht werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch 3D- Druck die Fertigungskosten zu senken, da der Fertigungsprozess automatisiert ablaufen kann.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 in schematischer Darstellung vereinfacht die Funktionsweise eines solarthermischen Kraftwerks; Fig. 2 eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer Zufuhreinrichtung mit geraden Leitelementen und einem Behälter in einer isometrischen Darstellung;
Fig. 3 eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer Zufuhreinrichtung mit geraden Leitelementen, einem Behälter und einer Abfuhreinrichtung in einer transparenten Darstellung;
Fig. 4 die Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Figur 3 in einem Längsschnitt;
Fig. 5 eine Zufuhreinrichtung einer
Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Ende eines Behälters mit einer Abfuhreinrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit einer Zufuhreinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 eine vergrößerte isometrische Ansicht der Zufuhreinrichtung nach Figur 7;
Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit einer Zufuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit einer Zufuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 11 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit einer Zufuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Behälter mit einer Zufuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 einen weiteren Längsschnitt durch einen Behälter mit einer Fördervorrichtung und daran angeordneten schaufelartigen Leitstrukturen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 14 einen Längsschnitt durch den Behälter nach Figur 13;
Fig. 15 einen Querschnitt durch den Behälter nach Figur 13;
Fig. 16 eine Draufsicht auf eine Innenwand eines Behälters mit einer darauf angeordneten reibungsfördernden Einrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 17 eine vergrößerte Darstellung der reibungsfördernden Einrichtung in der Draufsicht nach Figur 16;
Fig. 18 einen Querschnitt durch eine Abfuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit schaufelartigen Leitelementen;
Fig. 19 einen Längsschnitt durch die Abfuhreinrichtung nach Figur 18; Fig. 20 einen Längsschnitt durch ein Ende eines Behälters mit einer Abfuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rohr zum Ausleiten des Wärmeträgermediums;
Fig. 21 eine isometrische Darstellung einer Abfuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem in einen Strahlungsschutz integrierten Abfuhrring;
Fig. 22 einen Längsschnitt durch eine Abfuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Abdeckung als radiale Labyrinth-Dichtung;
Fig. 23 einen Querschnitt durch eine Abfuhreinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer radial das Wärmeträgermedium abführenden Sammeleinrichtung;
Fig. 24 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Abfuhreinrichtung nach Figur 23.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
In den Figuren 1 bis 6 wird die Wirkungsweise einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 anhand des Standes der Technik erläutert, wie er beispielsweise aus der DE 10 2010 062 367 A1 bekannt ist.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die grundsätzliche Funktionsweise eines solarthermischen Kraftwerks 100.
Das solarthermische Kraftwerk 100 umfasst ein Heliostatenfeld 102 mit einer Mehrzahl von Heliostaten 104. Ein Heliostat 104 hat eine Spiegelfläche 106, welche sich um mindestens zwei Achsen ausrichten lässt. Solarstrahlung 108 lässt sich über die Spiegelflächen 106 des Heliostatenfelds 102 insbesondere gebündelt auf eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 richten. Auf die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 gerichtete Solarstrahlung ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 112 angedeutet.
Das solarthermische Kraftwerk 100 umfasst mindestens einen Turmreceiver 114, bei welchem die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 an einem Turm 116 beabstandet zu einem Boden 118 (bezogen auf die Schwerkraftrichtung g) angeordnet ist, das heißt erhöht angeordnet ist. Die Heliostaten 104 sind ebenfalls an dem Boden 118 angeordnet. Die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 ist als eine Partikel- Solarstrahlungsempfängervorrichtung ausgebildet, welche mit Partikeln als Wärmeträgermedium betrieben wird. Die Partikel sind beispielsweise Keramikpartikel. Bei einer Ausführungsform werden Bauxit-Partikel mit typischen Durchmessern zwischen 0,3 mm bis 2 mm eingesetzt. Das für den Transport der von dem Heliostatenfeld 102 empfangenen und in die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 des Turmreceivers 114 eingespeisten Wärme benutzte Wärmeträgermedium 210 ist generell fließfähig oder rieselfähig.
Das solarthermische Kraftwerk 100 umfasst einen ersten Kreislauf 120, welcher ein Partikelkreislauf ist. In diesem ersten Kreislauf 120 werden Partikel durch einen Wärmeübertrager 122 hindurchgeführt. Der erste Kreislauf 120 weist einen Hochtemperaturzweig 124 und einen Niedertemperaturzweig 126 auf. Der Niedertemperaturzweig 126 führt von einem Ausgang 128 des Wärmeübertragers 122 zu einem Eingang 130 der (Partikel-)Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110. Der Hochtemperaturzweig 124 führt von einem Ausgang 132 der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 zu einem Eingang 134 des Wärmeübertragers 122. Partikel lassen sich dadurch über den Niedertemperaturzweig 126 der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 zuführen und werden dort über Solarstrahlung aufgeheizt. Aufgeheizte Partikel lassen sich über den Hochtemperaturzweig 124 dem Wärmeübertrager 122 zuführen und können dort Wärme an einen zweiten Kreislauf 136 abgeben.
In dem Niedertemperaturzweig 126 ist optional ein Wärmespeicher 138 (Niedertemperatur-Wärmespeicher) angeordnet.
In dem Hochtemperaturzweig 124 ist optional ein Wärmespeicher 140 (Hochtemperatur-Wärmespeicher) angeordnet. Der zweite Kreislauf 136 ist ein Turbinenkreislauf. In ihm ist eine Turbine 142, insbesondere eine Dampfturbine, angeordnet, welche zur Erzeugung von elektrischer Energie an einen elektrischen Generator 144 gekoppelt ist.
Der zweite Kreislauf 136 umfasst einen Hochtemperaturzweig 146, welcher von einem Ausgang 148 des Wärmeübertragers 122 zu der Turbine 142 führt. Ferner umfasst der zweite Kreislauf 136 einen Niedertemperaturzweig 150, welcher von der Turbine 142 oder einem der Turbine nachgeschalteten Kondensator 152 zu einem Eingang 154 des Wärmeübertragers 122 führt.
In dem Niedertemperaturzweig 150 ist eine Pumpe 156 angeordnet, welche ein Fluid durch den zweiten Kreislauf 136 fördert.
An dem Wärmeübertrager 122 wird das Wasser des zweiten Kreislaufs 136 erhitzt und hierdurch Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird über den Hochtemperaturzweig 146 der Turbine 142 zugeführt und darin entspannt. Hierdurch wird die thermische Energie in mechanische Energie gewandelt, welche den elektrischen Generator 144 zur Stromerzeugung antreibt.
Der Dampf wird entspannt und kondensiert schließlich an dem Kondensator 152 zu Wasser. Dieses Kondensat wird in dem Niedertemperaturzweig 150 dem Wärmeübertrager 122 zur erneuten Dampferzeugung zurückgeführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine einstufige Turbinenanordnung gezeigt. Es ist auch möglich, dass die Turbinenanordnung mehrstufig ist. Alternativ oder zusätzlich zur Stromerzeugung ist es beispielsweise auch möglich, dass eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 eingesetzt wird, um Prozesswärme zu erzeugen oder chemische Umwandlungen zu bewirken oder Brennstoffe herzustellen. Auch weitere Anwendungen sind denkbar.
Figur 2 zeigt die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 nach dem Stand der Technik in einer isometrischen Darstellung, während in Figur 3 eine solche Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 in transparenter Darstellung gezeigt ist. In Figur 4 ist die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 von Figur 3 in einem Längsschnitt dargestellt.
Die in den Figuren 2 bis 4 dargestellte bekannte Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 umfasst einen Behälter 200, welcher mittels einer nicht dargestellten Drehantriebsvorrichtung um eine Drehachse 216 drehbar ist, sowie eine Zufuhreinrichtung 300 zum Zuführen des Wärmeträgermediums 210 zu einem Innenraum 208 des Behälters 200 und eine Abfuhreinrichtung 400 zum Ableiten des Wärmeträgermediums 210 aus dem Behälter 200, (in den Figuren 3 und 4 erkennbar), welche beide mit diesem Behälter 200 verbunden sind.
Der Behälter 200 weist eine Längsachse 214 auf, welche parallel oder in einem spitzen Winkel von typischerweise kleiner oder gleich 80° zur Schwerkraftrichtung g, die in der Figur durch einen senkrechten Pfeil symbolisiert ist, orientiert ist. Der Behälter 200 umfasst insbesondere einen hohlzylindrischen Grundkörper, welcher den von einer Außenwand 206 umgebenen kreiszylinderförmigen Innenraum 208 umfasst. Beabstandet zur Außenwand 206 ist eine Innenwand 218 angeordnet, die den Innenraum 208 umgibt. Der Behälter 200 weist zwischen der außen liegenden Außenwand 206 und der Innenwand 218 eine thermische Isolation 220 auf.
Die Drehachse 216 schließt mit der Schwerkraftrichtung g einen Winkel 222 von typischerweise ungefähr 30° ein, wobei die Längsachse 214 zweckmäßigerweise koaxial zu der Drehachse 216 ausgerichtet ist.
Ein bezüglich der Schwerkraftrichtung g unteres Ende 204 des Behälters 200 ist offen ausgebildet, so dass eine Aperturöffnung 416 des Behälters 200 gebildet ist, durch welche Solarstrahlung 112 in den Innenraum 208 des Behälters 200 eintreten kann.
Zur Aufnahme der mittels der Solarstrahlung 112 übertragenen Wärme wird die Innenwand 218 des Behälters 200 mit einem Wärmeträgermedium 210 versehen, welches über die Zufuhreinrichtung 300 durch die Zuführungsöffnung 304 zugeführt wird.
Aufgrund der Rotation des Behälters 200 um die Drehachse 216 breitet sich das Wärmeträgermedium 210 auf der Innenwand 218 aus und bildet hierdurch einen Wärmeträgermedium-Film 212.
Das Wärmeträgermedium 210 wird über die Zufuhreinrichtung 300, welche am oberen Ende 202 des Behälters 200 angeordnet ist, in den Innenraum 208 des Behälters 200 zugeführt. Das Wärmeträgermedium 210 ist von dem Ende 202, an dem es zugeführt wird, zu einem diesem Ende 202 gegenüberliegenden Ende 204 des Behälters 200, an welchem die Aperturöffnung 416 angeordnet ist, entlang der Innenwand 218 transportierbar, insbesondere förderbar, um einen kontinuierlichen Strom von Wärmeträgermedium 210 mit Solarstrahlung 112 zu beaufschlagen und somit zu erhitzen.
Die Zufuhreinrichtung 300 ist aus einer konusförmigen Vorderwand 302 und einer konusförmigen, zum Innenraum 208 des Behälters 200 gerichteten Rückwand 308 gebildet, welche koaxial und in axialer Richtung übereinander angeordnet sind. Ein Konuswinkel 316 kann beispielsweise zwischen 10° und 80°, bevorzugt zwischen 20° und 75° liegen. Der Konuswinkel 316 kann günstigerweise beispielsweise 45° betragen. Zwischen der Vorderwand 302 und der Rückwand 308 sind Leitelemente 310 in radialer Richtung 238 ausgerichtet angeordnet, welche mit der Rückwand 308 verbunden sind. Im Stand der Technik sind diese Leitelemente 310 gerade ausgebildet.
Das Wärmeträgermedium 210 wird dabei über eine in einer Spitze der konusförmigen Vorderwand 302 angeordnete Zufuhröffnung 304 in die Zufuhreinrichtung 300 eingeführt und zwischen Leitelementen 310 in radialer Richtung 238 nach außen an die Innenwand 218 der des Behälters 200 geleitet.
Das Wärmeträgermedium 210 wird bei der Rotation des Behälters 200 in Drehrichtung 236 auf der Innenwand 218 verteilt und durch die Schwerkraft g nach unten in Richtung Abfuhreinrichtung 400 geleitet. Die Innenwand 218 des Behälters 200 weist üblicherweise eine reibungsfördernde Einrichtung 234 auf, damit das Wärmeträgermedium 210 möglichst gut an der Innenwand 218 haftet und so eine genügend lange Verweildauer im Innenraum 208 aufweist, um genügend Wärme von der Solarstrahlung 112 aufzunehmen.
Das erhitzte Wärmeträgermedium 210 steht dann zur weiteren Verwendung, insbesondere zur Stromerzeugung in dem solarthermischen Kraftwerk 100 (Figur 1), zur Verfügung.
Insbesondere zur Erzeugung eines gleichmäßigen Wärmeträgermedium- Films 212 in der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 wird in den Figuren 7 und 8 ein Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung der Bewegung der Partikel entlang der Innenwand 218 des Behälters 200 vorgeschlagen. In den Figuren 9 bis 13 sind günstige Ausgestaltungen des Behälters 200 beschrieben. Vorteilhaft kann damit eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung in dem Behälter 200 stattfinden.
Die Abfuhreinrichtung 400 zum Ableiten des Wärmeträgermediums 210 aus dem Behälter 200 ist am gegenüberliegenden Ende 204 des Behälters 200 angeordnet und umschließt die Aperturöffnung 416, welche als Eintritt für die Solarstrahlung 112 dient.
In Figur 5 ist eine Zufuhreinrichtung 300 einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 nach dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Die konusförmige Vorderwand 302 mündet in der Spitze des Konus in die hohlzylinderförmig ausgebildete Zuführungsöffnung 304. Die ebenfalls konusförmige Rückwand 308 weist eine Vielzahl von Leitelementen 310 auf, welche in radialer Richtung 238 nach außen verlaufen. Vorderwand 302 und Rückwand 308 sind in bestimmungsgemäßem Montagezustand auf einem Montagekranz 330 angeordnet. Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ende 204 eines Behälters 200 mit einer Abfuhreinrichtung 400 nach dem Stand der Technik. Die Abfuhreinrichtung 400 weist einen ortsfest angeordneten Abfuhrring 408 auf, in dem sich der Behälter 200 um seine Drehachse 216 in Drehrichtung 236 dreht. Das Wärmeträgermedium 210 gleitet an der Innenwand 218 des Behälters 200 in Schwerkraftrichtung g nach unten und wird von dem Abfuhrring 408 aufgenommen. Aus dem Abfuhrring 408 kann das Wärmeträgermedium 210 wieder in geeigneter Weise, beispielsweise über ein Rohr im Boden des Abfuhrrings 408, ausgeleitet werden (nicht dargestellt). Damit kein Wärmeträgermedium 210 zwischen der Außenwand 206 und dem Abfuhrring 408 in radialer Richtung 238 nach außen gelangt, weisen Außenwand 206 und Abfuhreinrichtung 400 eine Art Labyrinth-Dichtung 406 auf.
In den Figuren 14 bis 20 sind einige Ausführungsbeispiele vorgeschlagen, welche den Verlust von Partikeln beim Abführen aus dem Behälter 200 vermindern.
In den Figuren 7 und 8 wird ein Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinrichtung 300 beschrieben. In den Figuren 14 bis 20 werden Ausführungsbeispiele von Abfuhreinrichtungen 400 beschrieben. Die beschriebenen Zufuhreinrichtungen 300 und Abfuhreinrichtungen 400 können in beliebiger Kombination miteinander bei einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 eingesetzt werden. Selbstverständlich können die Zufuhreinrichtungen 300 mit bekannten Abfuhreinrichtungen kombiniert werden. Ebenso können die Abfuhreinrichtungen 400 mit bekannten Zufuhreinrichtungen kombiniert werden. Ferner können die vorgeschlagenen Zufuhreinrichtungen 300 und Abfuhreinrichtungen 400 mit den in den Figuren 9 bis 13 beschriebenen günstigen Ausgestaltungen des Behälters 200 beliebig kombiniert werden oder auch mit Ausgestaltungen des Behälters 200 aus dem Stand der Technik.
Das in den Figuren 7 und 8 beschriebene Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinrichtung 300 weist einen Deckel 346 auf, welcher an die äußere Außenwand 206 des Behälters 200 anschließt. Vorteilhaft ist mit der Zufuhreinrichtung 300 eine Vergleichmäßigung einer räumlichen Verteilung des Wärmeträgermediums 210, insbesondere der Partikel, möglich.
Der grundsätzliche funktionale Aufbau der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 mit Zufuhreinrichtung 300, Behälter 200, Abfuhreinrichtung 400 entspricht weitgehend dem bekannten Aufbau wie vorstehend beschrieben. Es wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen bei den bekannten Elementen auf die vorangegangenen Figurenbeschreibungen verwiesen.
Figur 7 zeigt die Zufuhreinrichtung 300 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt durch den Behälter 200 mit Zufuhreinrichtung 300. In Figur 8 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht der Zufuhreinrichtung 300 dargestellt.
Der Behälter 200 ist an seinem ersten Ende 202 mit einem Deckel 346 als Vorderwand 302 verschlossen. Die Zufuhreinrichtung 300 weist eine stationäre Partikelzuführung 340 auf, welche in der Drehachse 216 des Behälters 200 durch den Deckel 346 durchgeführt ist und welche zum Zuführen des Wärmeträgermediums 210 in den Innenraum 208 des Behälters 200 in einer tangentialen Richtung an die Innenwand 218 des Behälters 200 ausgebildet ist. Die Partikelzuführung 340 ist als mehrfach gebogenes Rohr 360 ausgebildet, das mit einer außerhalb des Behälters 200 angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden ist. Das Rohr 360 ist senkrecht durch den Deckel 346 geführt, zur Innenwand 218 hin gebogen und verläuft an der Innenwand 218 im Wesentlichen tangential zur Innenwand 218.
Die Partikelzuführung 340 führt das Wärmeträgermedium 210 in der tangentialen Richtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Behälters 200 zu. Der Auslass 344 der Partikelzuführung 340 ist an der Innenwand 218 in tangentialer Richtung in Drehrichtung 236 des Behälters 200 angeordnet.
Die Partikelzuführung 340 ist mittels einer Drehdurchführung 348 durch den Deckel 346 geführt. So kann sich der Behälter 200 mit dem daran befestigten Deckel 346 drehen, während die Partikelzuführung 340 fest mit der außerhalb angeordneten Aufnahmeeinrichtung der Zufuhreinrichtung 300 verbunden ist. Dazu weist die Zufuhreinrichtung 300 einen Montageflansch 352 auf, der mit dem Befestigungswinkel 354 der Aufnahmeeinrichtung verbunden wird.
Die Partikel des Wärmeträgermediums 210 werden der Partikelzuführung 340 über den Einlass 342 zugeführt und gelangen durch das Rohr 360 der Partikelzuführung 340 in den Innenraum 208 des Behälters 200. Die Partikel treten aus dem Rohr 360 durch den Auslass 344 tangential an die Innenwand 218 des drehenden Behälters 200 aus. Die Partikel können, beispielsweise mit Druckluft, mit einer definierten Geschwindigkeit in das Rohr 360 zugeführt werden, sodass die Partikel dann bevorzugt mit der Umfangsgeschwindigkeit des drehenden Behälters 200 aus dem Auslass 344 in den Innenraum 206 austreten. Der Deckel 346 weist ein entnehmbares Isolierungselement 350 zur Montage der Partikelzuführung 340 auf. Das Isolierungselement 350 ist formschlüssig in den Deckel 346 integriert.
Ein rotationssym metrisches Isolierungselement 358 ist an der Drehdurchführung 348 durch den Deckel 346 von außen an dem Rohr 360 angeordnet. So kann die Partikelzuführung 340 mit entnommenem Isolierungselement 350 in den Behälter 200 eingebracht und mit der Drehdurchführung 348 am Deckel 346 befestigt werden.
Ein Sperrluftkanal 356, welcher die Drehdurchführung 348 an einer Außenseite des Behälters 200 umgibt, ist zur Abdichtung des Innenraums 208 des Behälters 200 gegen die Umgebung angeordnet. So kann verhindert werden, dass Partikel des Wärmeträgermediums 210 durch die Drehdurchführung 348 aus dem Behälter 200 an die Umgebung gelangen.
Figur 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter 200 mit einer Zufuhreinrichtung 300 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Vorderwand 302 des Behälters 200 ist konusförmig ausgebildet wie typischerweise im Stand der Technik. Allerdings ist hierbei der Auslass der Partikelzuführung von innen auf die Vorderwand 302 des Behälters 200 gerichtet angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Partikelzuführung 340 nicht wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel durch den Innenraum 208 des Behälters 200 bis an die Innenwand 218 geführt. Vielmehr ist die Vorderwand 302 des Behälters 200 konusförmig ausgeführt, sodass die Partikel direkt an die Innenseite der konusförmigen Vorderwand 302 abgeben werden können. Die ausgetretenen Partikel legen sich dann als Wärmeträgermedium-Film 212 an der Innenseite der Vorderwand 302 an und gleiten an ihr durch die Schwerkraft herunter, sodass die gesamte Innenwand 218 des Behälters 200 mit dem Film 212 belegt ist.
Zusätzlich können zur besseren Verteilung der Partikel auf dem Konus der Vorderwand 302 (nicht dargestellte) radiale Leitelemente angeordnet werden.
Das gebogene Zuführrohr 360 der Partikelzuführung 340 kann zusätzlich mittels einer möglichst klein ausgeführten Abdeckplatte 332 vor direkter Solarstrahlung geschützt werden. Die Abdeckplatte 332 kann beispielsweise fest an der Partikelzuführung 340 montiert sein.
Vorteil dieser Ausführung ist ein geringer Matenaleinsatz in hochbelasteten Bereichen, und somit eine Kostenreduktion. Weiterhin ist hier eine einfachere Wartung durch die kleinere Baugröße möglich.
Gegenüber einer exzentrischen Rohrdurchführung ergibt sich in diesem Fall eine verringerte Dichtfläche und eine wesentlich geringere relative Geschwindigkeit zwischen feststehenden und rotierenden Teilen der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110.
In Figur 10 ist ein Längsschnitt durch einen Behälter 200 mit einer Zufuhreinrichtung 300 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Partikelzuführung 340 radial beabstandet zu der Drehachse 216 des Behälters 200, insbesondere benachbart zu der Innenwand 218, durch die als Deckel 346 ausgebildete Vorderwand 302 durchgeführt. Günstigerweise kann dabei der Auslass 344 der Partikelzuführung 340 auf die Innenwand 218 des Behälters 200 gerichtet angeordnet sein.
Auf diese Weise ist die Zufuhreinrichtung 300 exzentrisch angeordnet, sodass die Zufuhreinrichtung 300 mit der Durchführung durch den Deckel 346 direkt vor der Innenwand 218 des Behälters 200 positioniert ist. Hierzu ist es notwendig, den Deckel 346 feststehend gegenüber der rotierenden Wand 206 des Behälters 200 anzuordnen. Folglich wird eine zusätzliche Abdichtung zum rotierenden Teil des Behälters 200 benötigt. Diese Abdichtung kann als Labyrinth und/oder Sperrluftdichtung 356 und/oder eine andere gängige Dichtmöglichkeit ausgeführt werden. Vorteil des exzentrisch angeordneten Rohres 360 ist, dass die Partikel ohne Umweg direkt auf der Innenwand 218 abgeben werden können und ein homogener Partikelfilm 212 entsteht.
Durch den kurzen Weg kann das Rohr 360 zusätzlich noch mit einer (nicht dargestellten) Abdeckplatte vor Solarstrahlung geschützt werden.
Somit verringert sich der Materialeinsatz auch in hochbelasteten Bereichen, womit auch hier Kosten reduziert werden können. Weiterhin ist es möglich, auch hier eine Wartung von der Außenseite des Behälters durchzuführen. Sogar der komplette Deckel 346 kann abgenommen werden, um von der Rückseite an den Behälter 200 zu gelangen.
Figur 11 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter 200 mit einer Zufuhreinrichtung 300 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Zufuhreinrichtung 300 weist ähnlich dem in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel eine stationäre Partikelzuführung 340 auf, welche in der Drehachse 216 des Behälters 200 durch die als Deckel 346 ausgebildete Vorderwand 302 durchgeführt ist und welche zum Zuführen des Wärmeträgermediums 210 in den Innenraum 208 des Behälters 200 in einer tangentialen Richtung an die Innenwand 218 des Behälters 200 ausgebildet ist.
Bei dem in Figur 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist jedoch die Innenwand 218 des Behälters 200 eine in der radialen Richtung 238 nach außen gerichtete umlaufende Nut 334 auf. Dabei ist der Auslass 344 der Partikelzuführung 340 auf die Nut 334 gerichtet angeordnet.
Es kann nämlich von Vorteil sein, wenn Partikel aus der Partikelzuführung 340 auf einen bereits vorhandenen Partikelfilm 212 fallen. Dies kann durch die umlaufende tangentiale Nut 334 am oberen Teil der Innenwand 218 des Behälters 200 realisiert werden, in der sich die bereits ausgetretenen Partikel des Wärmeträgermediums 210 sammeln können.
In Figur 12 ist eine Draufsicht auf einen Behälter 200 mit einer Zufuhreinrichtung 300 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erkennbar.
In einer alternativen Ausgestaltung kann eine radiale Position und/oder eine Winkelposition um eine Längsachse der Zufuhreinrichtung 300 vorteilhaft im Betrieb je nach Betriebspunkt, beispielsweise einer anderen Drehzahl des Behälters 200, einem anderen Partikelmassenstrom, oder einer anderen Einstrahlungsleistung angepasst werden. Weiter kann der Einsatz mehrerer Partikelzuführungen 340 vorgesehen werden, falls bei hohen Massenströmen der Übergang zwischen einem einzelnen Auslass 344 einer Partikelzuführung 340 und der Partikellauffläche eine nicht tolerable Menge an gestreuten Partikeln ergibt. Dies begünstigt ebenso die Verfügbarkeit der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 durch Schaffung von Redundanzen.
Bei dem in Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist wieder eine Zufuhreinrichtung 300 erkennbar, welche zentrisch in der Drehachse 216 des Behälters 200 durch den Deckel 346 durchgeführt ist. Die Zufuhreinrichtung 300 weist in diesem Beispiel zwei Partikelzuführungen 340 auf, welche um einen Winkelversatz 336 gegeneinander verdreht angeordnet sind. Je nach vorgesehenem Betrieb der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 können mehrere Partikelzuführungen 340 eingesetzt werden. Es kann auch ein anderer Winkelversatz 336 zwischen den Partikelzuführungen 340 gewählt werden.
Figur 13 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter 200 mit einer Fördervorrichtung 230 und daran angeordneten schaufelartigen Leitstrukturen 228 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 14 ist ein weiterer Längsschnitt durch den Behälter 200, und in Figur 15 ein Querschnitt durch den Behälter 200 dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Innenraum 208 des Behälters 200 wenigstens eine parallel oder leicht geneigt, insbesondere kleiner 10°, bevorzugt kleiner 5° geneigt zur Längsachse 214 und benachbart zur Innenwand 218 verlaufende Fördervorrichtung 230 angeordnet, welche über seine Länge verteilt angeordnete Leitstrukturen 228, insbesondere schaufelartige Leitstrukturen 228, aufweist. Die Leitstrukturen 228 sind zum Fördern des Wärmeträgermediums 210 bei rotierendem Behälter 200 in Richtung des ersten Endes 202 oder des zweiten Endes 204 des Behälters 200 ausgebildet. Die Fördervorrichtung 230 ist ortsfest mit einer außerhalb des Behälters 200 angeordneten, nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden.
Die Fördervorrichtung 230, welche beispielsweise eine Haltevorrichtung aufweist, die als Rohr oder Gitter ausgebildet ist, kann bevorzugt an beiden Enden nicht mitrotierend, fest gehaltert angeordnet sein, die Fördervorrichtung 230 kann vorzugsweise, ebenso wie die Leitstrukturen 228, hochtemperaturbeständig, beispielsweise aus Siliziumkarbid ausgebildet sein.
Bei einer Ausführung als Rohr kann die Haltevorrichtung zur Partikelzufuhr über die Rückwand 308 genutzt werden. Dann kann am unteren Ende des Rohrs eine geeignete Ausleitvorrichtung angebracht sein, beispielsweise so, dass die Partikel in Drehrichtung der Zylinderwand 206 ausströmen.
Alternativ können die Partikel des Wärmeträgermediums 210 auch über den Randbereich der Aperturöffnung 416 am zweiten Ende 204 des Behälters 200 zugeführt werden.
Die schaufelartigen Leitstrukturen 228 sind so ausgebildet, die Partikel der Wärmeträgermediums 210, die sich mit der rotierenden Behälterwand 206 an den Schaufeln 228 vorbeibewegen, bei einer Umdrehung um etwa eine Schaufelhöhe in Richtung der Rotationsachse 216 versetzt werden, beispielsweise in Richtung Rückwand 308, alternativ auch in Richtung Aperturöffnung 416. Vorteilhaft kann durch die Nutzung von im Behälter angeordneten schaufelartigen Leitstrukturen 228 eine fest definierte Partikelunterschicht des Wärmeträgermedium-Films 212 erzeugt werden, wobei die sich darüber ablagernden Partikel abgehoben und befördert werden. Dadurch können für die Innenwand 218 des Behälters 200 wesentlich größere Toleranzen zugelassen werden, die durch die stationäre Partikelunterschicht ausgeglichen werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Fördervorrichtung 230 auch zum Weiterleiten des am zufuhrseitigen ersten Ende 202 des Behälters 200 über die Zufuhreinrichtung 300 zugeführten Wärmeträgermediums 210 zum abfuhrseitigen zweiten Ende 204 ausgebildet sein. Dabei wird das Wärmeträgermedium 210 mit niedriger Temperatur dem Ende 204 des Behälters 200, an dem aufgeheiztes Wärmeträgermedium 210 vorliegt, zugeführt.
Die Partikelzufuhr kann prinzipiell auch durch die Aperturöffnung 416 erfolgen oder alternativ über die Fördervorrichtung 230 von dem entgegengesetzten Ende 202 zu der Aperturöffnung 416. Üblicherweise erfolgt die Partikelzufuhr jedoch in den Behälter 200 von dem der Aperturöffnung 416 abgewandten Ende 202 des Behälters 200. Schaufelartige Leitstrukturen 228 können dazu vorteilhaft an der Fördervorrichtung 230 angeordnet sein.
Durch die Fördervorrichtung 230 können die Partikel mit niedriger Temperatur dem abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 zugeführt werden. Damit kann gleichzeitig eine Kühlung der Fördervorrichtung 230 erfolgen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Fördervorrichtung 230 auch zum Weiterleiten des aufgeheizten Wärmeträgermediums 210 vom aperturseitigen zweiten Ende 204 zum der Aperturöffnung 416 abgewandten ersten Ende 202 ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung in dem Behälter 200 stattfinden. Eine Abführung der Partikel kann beispielsweise durch einen Überlauf am zufuhrseitigen Ende 202 des Behälters 200 erfolgen.
Wie in dem in Figur 15 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennbar, kann die Fördervorrichtung 230 in bestimmungsgemäßem Gebrauchszustand bezüglich einer Schwerkraftrichtung g in einem bezogen auf die Schwerkraftrichtung g oberen Bereich 232 des Innenraums 208 des Behälters 200 angeordnet sein.
Vorteilhaft kann, insbesondere bei einem liegenden Behälter 200, die Fördervorrichtung auch auf einem von der Solarstrahlung nicht bestrahlten Bereich der Innenseite 218 des Behälters 200, also auf einer bezüglich der Schwerkraftrichtung g unten liegenden Seite angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann bei bestimmten Granulaten möglicherweise vorteilhaft sein, obwohl die Partikel fester Zusammenhalten.
Bei einer Anordnung der Fördervorrichtung 230 mit schaufelartigen Leitstrukturen 228 im oberen Bereich 232 des Innenraums 208 wirken Schwerkraft und Zentrifugalkraft auf die Partikel in entgegengesetzter Richtung. Damit sind die Partikel im Wärmeträgermedium-Film 212 nur relativ gering verpresst und lassen ein Abheben vom Wärmeträgermedium-Film 212 und ein weiteres Befördern vorteilhaft zu. Außerdem trifft in diesem Bereich 232 hauptsächlich die konzentrierte solare Strahlung von Heliostaten 104 (Figur 1 ) auf, die nahe am Turmreceiver 114 (Figur 1) stehen und damit vergleichsweise kleine Brennflecke erzeugen, die über eine Zielpunktstrategie etwas zur Seite verschoben werden können. Dadurch lässt sich die Belastung auf eine Haltevorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 200 reduzieren.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Innenwand 218 des Behälters 200 eine Vielzahl von verteilt angeordneten Leitstrukturen 228, insbesondere schaufelartigen Leitstrukturen 228, aufweisen, welche zum Fördern des Wärmeträgermediums 210 bei rotierendem Behälter 200 in Richtung des zufuhrseitigen Endes 202 ausgebildet sind. Eine solche Anordnung entspricht einem sogenannten Drehrohr-Receiver mit mitbewegten Leitstrukturen 228, die eine Förderung mit oder entgegen der Schwerkraft bewirken. Dabei liegt das Wärmeträgermedium 210 jeweils nur in einem Teilbereich des Behälters 200 vor und wird beim Nachrutschen durch die Leitstrukturen 228 versetzt.
Die Partikelbewegung des Wärmeträgermediums 210 im Behälter 200 erfolgt im Wesentlichen durch die Schwerkraft. Der Behälter 200 ist dabei mit der Aperturöffnung 416 nach unten geneigt. Die höchsten Temperaturen treten nahe der Aperturöffnung 416 auf. Durch Umkehr der Partikelströmungsrichtung im Behälter 200 von unten nach oben kann das Temperaturprofil im Innenraum des Behälters 200 so verändert werden, dass die höchsten Temperaturen nahe der Rückwand 308 tief im Inneren des Behälters 200 auftreten. Dadurch können die thermischen Verluste durch thermische Strahlung und Konvektion vorteilhaft reduziert werden. Figur 16 zeigt eine Draufsicht auf eine Innenwand 218 eines Behälters 200 mit einer darauf angeordneten reibungsfördernden Einrichtung 234 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 17 ist die reibungsfördernde Einrichtung 234 in einer vergrößerten Darstellung erkennbar.
Vorteilhaft kann die reibungsfördernde Einrichtung 234 an der Innenwand 218 des Behälters 200 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt und direkt mit der Innenwand 208 des Behälters 200 verbunden sein. In einer optionalen Ausführungsform kann die reibungsfördernde Einrichtung 234 damit beispielsweise gitterförmig ausgebildet sein, jedoch können auch andere Strukturierungen an der Innenwand 218 des Behälters vorteilhaft sein.
Ein als reibungsfördernde Einrichtung üblicherweise aufgeschweißtes Gitter auf der Innenwand 218 des Behälters 200 kann durch Strukturierung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens wie beispielsweise 3D-Druck vorteilhaft ersetzt werden. Die durch 3D-Druck gefertigte Einrichtung kann vor oder nach der Fertigung des Behälters 200 aufgebracht werden. Der Einsatz von 3D-Druck weist mehrere Vorteile auf. Beispielsweise kann flexibel jede Art von Strukturierung aufgebracht werden. Beispielsweise können für verschiedene Partikeldurchmesser oder zur Beeinflussung der Bewegung der Partikel in bestimmten Abschnitten des Behälters 200 unterschiedliche Strukturen oder Maschenweiten einer gitterförmigen Struktur an unterschiedlichen Bereichen der Innenwand 218 des Behälters 200 angeordnet werden. Ferner kann die reibungsfördernde Einrichtung 234 als Strukturierung fest mit der Innenwand 218 des Behälters 200 verbunden werden, sodass sie nicht abheben kann. Die in den Figuren 18 bis 24 beschrieben Ausführungsbeispiele von Abfuhreinrichtungen 400 sind jeweils am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 angeordnet.
Der grundsätzliche funktionale Aufbau der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 mit Zufuhreinrichtung 300, Behälter 200, Abfuhreinrichtung 400 entspricht weitgehend dem bekannten Aufbau wie vorstehend beschrieben. Es wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen bei den bekannten Elementen auf die vorangegangenen Figurenbeschreibungen verwiesen. Vorteilhaft ermöglichen die vorgeschlagenen Zufuhreinrichtungen 300 erfindungsgemäß eine Verminderung des Risikos, Partikel beim Abführen aus dem Behälter 200 zu verlieren.
Figur 18 zeigt einen Querschnitt durch eine Abfuhreinrichtung 400nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Einrichtung 402 mit schaufelartigen Leitelementen 410. In Figur 19 ist ein Längsschnitt durch die Abfuhreinrichtung 400 dargestellt.
Die Einrichtung 402 weist eine Vielzahl von in eine radiale Richtung 238 abstehenden Leitelementen 410 auf, welche am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 zwischen Außenwand 206 und Abfuhreinrichtung 400 angeordnet sind. Die Einrichtung 402 rotiert mit dem Behälter 200 mit und greift mit den Leitelementen 410 in den feststehenden Abfuhrring 408 ein. Die Leitelemente 410 sind entlang ihrer Erstreckung zwischen Innenwand 218 und Außenwand 206 in Richtung der bestimmungsgemäßen Drehrichtung 236 gekrümmt. Es können eine Mehrzahl von äquidistant angeordneten Leitelementen 410 vorgesehen sein, die beispielsweise sichelartig gekrümmt ausgebildet sind. Radiale Schaufeln sind so als Leitelemente 410 am abfuhrseitigen Ende 204 des rotierenden Behälters 200 am Übergang zu dem statischen Sammelring 408 der Abfuhreinrichtung 400 angeordnet. Partikel des Wärmeträgermediums 210 gleiten an der Innenwand 218 des Behälters 200 entlang nach unten in den Abfuhrring 408 der Abfuhreinrichtung 400. Die Leitelemente 410 lenken die Partikel um und beschleunigen die Partikel so im rotierenden Bezugssystem, dass sie im stehenden Bezugssystem eine deutlich niedrigere Geschwindigkeit haben. Somit kann der Abrieb durch unvermeidbares Aneinanderprallen der Partikel im Sammelring 408 reduziert werden. Der Abrieb am Sammelring 408 kann insbesondere dadurch stark reduziert werden, dass die Auftreffgeschwindigkeit der Partikel kleiner wird. Bei zu starkem Abrieb müssen Partikel von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Weiter kann ein Verlust an Partikeln vermindert werden. Je geringer der Partikelverlust an dieser Stelle ist, desto weniger Partikel müssen dem System mit der Zeit wieder zugeführt werden.
Die Leitelemente 410 können auch spiralförmig von der Innenwand 218 nach radial außen verlaufend ausgebildet sein. Durch die spiralförmige Ausgestaltung der Leitelemente 410 können Partikel des Wärmeträgermediums 210 günstig abgebremst werden, um den Abrieb durch Aneinanderprallen beim Abführen der Partikel zu reduzieren. Je geringer der Partikelverlust an dieser Stelle ist, desto weniger Partikel müssen dem System mit der Zeit wieder zugeführt werden.
Figur 20 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ende eines Behälters 200 mit einer Abfuhreinrichtung 400 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rohr 412 am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 zum Ausleiten des Wärmeträgermediums 210 aus dem Behälter 200. Das Rohr 412 ist mit einer außerhalb des Behälters 200 angeordneten Aufnahmeeinrichtung (nicht dargestellt) fest verbunden. Das Rohr 412 ist am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 mit einer Rohröffnung 414 entgegen der bestimmungsgemäßen Drehrichtung 236 des Behälters 200 angeordnet und ist zur Aufnahme des aufgeheizten Wärmeträgermediums 210 ausgebildet.
Der Behälter 200 weist am abfuhrseitigen Ende 204 eine von der Außenwand 206 nach radial außen gerichtete, auf einem Umfang des Behälters 200 um laufende Ausbuchtung 432 auf, in welche die Rohröffnung 414 hineinragt.
Dabei kann das Rohr 412 am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 mit der Rohröffnung 414 entgegen der bestimmungsgemäßen Drehrichtung 236 des Behälters 200 angeordnet sein.
Die Partikel des Wärmeträgermediums 210 verlassen in dieser Ausführungsform den rotierenden Teil des Behälters 200 nicht wie im Stand der Technik über die einfache axiale Weiterbewegung über das untere Ende 204 des zylindrischen rotierenden Behälters 200, wo die Partikel in einem umlaufenden Ring gesammelt werden. Die Partikel werden vielmehr bei diesem Ausführungsbeispiel über von einem gegenüber der Umgebung feststehenden Rohr 412 aufgenommen. Dieses ist tangential am unteren Ende 204 des rotierenden Behälters 200 angebracht.
Optional kann wie abgebildet am Ende 204 der Außenwand 206 des rotierenden Behälters 200 eine radial nach außen ragende Ausbuchtung 432 angebracht sein, in welche das feststehende Rohr 412 hineinragt. Durch die Ausbuchtung 432 erhöht sich die Wahrscheinlichkeit deutlich, dass alle Partikel den Behälter 200 über das Rohr 412 verlassen. Das Rohr 412 kann bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform mit einer Saugeinrichtung verbunden sein, sodass das aufgeheizte Wärmeträgermedium in die Rohröffnung 414 gesaugt wird. Dabei können die Partikel des Wärmeträgermediums 210 mit Unterdrück absaugt werden.
Hierdurch können die Fertigungskosten gesenkt werden, da wesentlich weniger Isolierung und hitzebeständiges Material benötigt wird. Weiterhin kann durch die Absaugung auch Staub abgesagt und abgeschieden werden, wodurch sowohl optische Strahlungsverluste durch Staub in der Luft im Innenraum 208 des Behälters 200 minimiert werden können als auch, dass weniger Staub an die Umwelt abgegeben wird.
Ferner wird damit die thermische Masse der Sammelvorrichtung reduziert, die sich im laufenden Betrieb erwärmen würde und den Partikeln Energie entziehen kann. Auf diese Weise können Anfahrprozesse mit sonst geringerem Wirkungsgrad aufgrund der Erwärmung der Bauteile zeitlich verkürzt und optimiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine auf die Rohröffnung 414 gerichtete Fluidströmung, insbesondere Druckluft, vorgesehen sein, welche zum Transport des aufgeheizten Wärmeträgermediums 210 in die Rohröffnung 414 ausgebildet ist. Dabei können die Partikel des Wärmeträgermediums 210 mittels Druckluft gezielt in das tangential angeordnete Rohr 412 geblasen werden. Dies kann auch in Kombination mit dem Ansaugen der Partikel durch Unterdrück erfolgen.
In Figur 21 ist eine isometrische Darstellung eines Ausschnitts einer Abfuhreinrichtung 400 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem in einen Strahlungsschutz integrierten Abfuhrring 408 dargestellt. Die Einrichtung 402 weist einen Abfuhrring 408 mit einem Kanal 409 und eine den Kanal 409 radial außen begrenzende Ringstruktur 436 auf, welche eine Abführungsöffnung 434 zum Austritt des aufgeheizten Wärmeträgermediums 210, d.h. der Partikel, aufweist. Die Ringstruktur 436 ist in eine als Strahlungsschutz gegen die auftreffende Solarstrahlung 112 ausgebildeten Platte 418 integriert. Die Platte 418 kann wenigstens auf einer Seite 442 mit einer Isolierung und/oder mit einer Fluidkühleinrichtung ausgebildet sein.
Der Kanal 409 dient dabei zum Sammeln der Partikel des Wärmeträgermediums 210. Dabei können die Partikel in die radial außen liegende Ringstruktur 436 übergeführt werden, von wo die Partikel dann über die Abführungsöffnung 434 weitergeleitet werden können.
Bei der in Figur 21 dargestellten Ausführungsform kann der Abfuhrring 408 mit Kanal 409 und die Ringstruktur 436 der Abfuhreinrichtung 400 mit dem Strahlungsschutz in der Platte 418 integriert sein, wodurch Fertigungskosten und Montageaufwand reduziert werden kann.
Die Platte 418 der in den Strahlungsschutz integrierten Abfuhreinrichtung 400 kann vorteilhaft beidseitig isoliert und beispielsweise aktiv über eine Fluidkühleinrichtung gekühlt sein, damit die Trägerstruktur nicht versagt. Auf der einen Seite 438 der Platte 418 können der Abfuhrring 408 mit Kanal 409 und die Ringstruktur 436 als Sammelring aufgebracht sein, während die andere Seite 442 der Platte 418 direkt als Strahlungsschutzisolierung ausgebildet sein kann. Hierdurch können Fertigungskosten der Abfuhreinrichtung 400 weiter reduziert werden.
Figur 22 zeigt einen Längsschnitt durch eine Abfuhreinrichtung 400 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Abdeckung 420, die als radiale Labyrinth-Dichtung ausgebildet ist. Die Abfuhreinrichtung 400 umfasst eine Einrichtung 402, die eine am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 angeordnete, in radialer Richtung wirkende Abdeckung 420 aufweist. Ferner weist die Einrichtung 402 einen am abfuhrseitigen Ende 204 der Wandung des Behälters 200 radial nach außen gerichteten Absatz 440 auf, der die Außenwand 206 radial nach außen überragt. Der Absatz 440 ist von der Abdeckung 420 in Form einer Labyrinth-Abdeckung umgeben. Weiter ist die Abdeckung 420 von einer in radialer Richtung 238 wirkenden und in axialer Richtung 214 wirkenden thermischen Isolierung 424 umgeben.
Die Abdeckung 420 kann beispielsweise als radiale Labyrinth-Dichtung aus Blech ausgebildet sein. Dadurch kann die Abdichtung der Abfuhreinrichtung 400 verbessert werden und einem Partikelverlust durch aus der Abfuhreinrichtung 40 austretende Partikel vorgebeugt werden. Je geringer der Partikelverlust an dieser Stelle ist, desto weniger Partikel müssen dem System mit der zeit wieder zugeführt werden. Somit könnten die Kosten im Betrieb weiter gesenkt werden.
Der am abfuhrseitigen Ende 204 der Wandung des Behälters 200 angeordneter Absatz 440 stellt vorteilhaft eine weitere Verbesserung der Abdichtung zwischen der feststehenden Abfuhreinrichtung 400 und der Außenwand 206 des rotierenden Behälters 200 dar.
Eine thermische Isolierung 424, welche die Abdeckung nach außen umgibt, kann vorteilhaft weiteres Potential für einen höheren Wirkungsgrad beim Einsatz der erfindungsgemäßen Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 liefern. Figur 23 zeigt einen Querschnitt durch eine Abfuhreinrichtung 400 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer radial das Wärmeträgermedium 210 abführenden Sammeleinrichtung 426. In Figur 24 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die Abfuhreinrichtung 400 dargestellt.
Die Abfuhreinrichtung 400 umfasst eine Einrichtung 402, die eine in radialer Richtung 238 nach außen, insbesondere spiralförmig, von der Außenwand 206 am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 wegführende Sammeleinrichtung 426 aufweist. Die Sammeleinrichtung 426, welche als Teil eines Abfuhrings ausgebildet ist, ist mit einer außerhalb des Behälters 200 angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden, ist also ortsfest installiert. Die Sammeleinrichtung 426 weist eine entgegen der bestimmungsgemäßen Drehrichtung 236 des Behälters 200 zum Behälter 200 hin ausgerichtete Eintrittsöffnung 430 auf, welche zum Abführen des aufgeheizten Wärmeträgermediums 210 dient. Am abfuhrseitigen Ende 204 des Behälters 200 kann ein auf einem Umfang der Außenwand 206 um laufender, nicht dargestellter, Abfuhrring 408 angeordnet sein, in welchen die Sammeleinrichtung 426 mit ihrer Eintrittsöffnung 430 mündet. Das Ende der Eintrittsöffnung 429 liegt etwa in dem Bereich, in dem die Sammeleinrichtung 426 von der Wand 206 des Behälters 200 weg geführt ist. Der Austrittsbereich 428, in dem die Partikel des Wärmeträgermediums 210 den Behälter verlassen, liegt im vorderen Bereich der Abfuhreinrichtung 400, beginnend bei der Eintrittsöffnung 430.
Bei dieser Ausführungsform einer Abfuhreinrichtung 400 wird der eigentlich nur lokal erfolgende Partikelaustritt genutzt, um die Partikel dort lokal abzuführen. Hierbei wird die natürliche Partikelflugbahn in dem rotierenden Behälter 200 nachvollzogen, um die Partikel aus dem Behälter 200 abzuführen. Dadurch kann die Kollisionsgeschwindigkeit von Partikeln zur Eintrittsöffnung 430 eines Abführrohres als Sammeleinrichtung 426 reduziert werden. Auf diese Weise kann die Erosion von Partikeln und Sammeleinrichtung 426 reduziert und mögliche Staubbildung verringert werden. Je geringer der Partikelverlust an dieser Stelle ist, desto weniger Partikel müssen dem System mit der Zeit wieder zugeführt werden.
Eine reduziert ausgeführte ringförmige Sammeleinrichtung 426 für die Partikel kann weiterhin umlaufend eingesetzt werden, um sonstigen Partikelaustrag, beispielsweise bei Änderung des Betriebsmodus oder bei Auftreten von Wind, durchzuführen.
Bezugszeichen
100 solarthermisches Kraftwerk
102 Heliostatenfeld
104 Heliostat
106 Spiegelfläche
108 Solarstrahlung
110 Solarstrahlungsempfängervorrichtung
112 Solarstrahlung
114 Turmreceiver
116 Turm
118 Boden
120 erster Kreislauf
122 Wärmeübertrager
124 Hochtemperaturzweig
126 Niedertemperaturzweig
128 Ausgang
130 Eingang
132 Ausgang
134 Eingang
136 zweiter Kreislauf
138 Wärmespeicher
140 Wärmespeicher
142 Turbine
144 elektrischer Generator
146 Hochtemperaturzweig
148 Ausgang
150 Niedertemperaturzweig
152 Kondensator
154 Eingang
156 Pumpe Behälter erstes Ende zweites Ende
Außenwand
Innenraum
Wärmeträgermedium
Wärmeträgermedium-Film
Längsachse
Drehachse
Innenwand
Isolation
Winkel
Innendurchmesser Behälter
Lagerung
Leitstruktur
Rohr oberer Bereich reibungsfördernde Einrichtung
Drehrichtung radiale Richtung Zufuhreinrichtung Vorderwand Zuführungsöffnung Rückwand Leitelement Höhe Durchmesser Rückwand Konuswinkel Kegel Kegelspitze Verteilungseinrichtung Strömung Wärmeträgermedium Abhebepunkt Bescheinbare Fläche Abhebepunkt Abstand Montagekranz Abdeckplatte Nut Winkelversatz Partikelzuführung Einlass Auslass Deckel Drehdurchführung Isolierungselement Montageflansch Befestigungswinkel Sperrluftkanal Isolierung Rohr Abfuhreinrichtung Einrichtung axiale Dichtung Abfuhrring Kanal Leitelement Rohr Rohröffnung Aperturöffnung 418 Platte
420 Abdeckung
422 Verschraubung
424 Isolierung
426 Sammeleinrichtung
428 Austrittsbereich
429 Ende Eintrittsöffnung
430 Eintrittsöffnung
432 Ausbuchtung
434 Abführungsöffnung
436 Ringstruktur
438 Seite
440 Absatz
442 Seite

Claims

Ansprüche
1. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums (210) in einem solarthermischen Kraftwerk (100), umfassend
- einen Behälter (200) mit zwei sich gegenüberliegenden Enden (202, 204), welcher eine Außenwand (206) und einen von der Außenwand (206) umgebenen Innenraum (208) umfasst;
- eine Zufuhreinrichtung (300) zum Zuführen des Wärmeträgermediums (210) zu dem Innenraum (208) des Behälters (200), wobei die Zufuhreinrichtung (300) an einem der Enden (202, 204) des Behälters (200) angeordnet ist;
- eine Abfuhreinrichtung (400) zum Ableiten des Wärmeträgermediums (210) aus dem Behälter (200), wobei die Abfuhreinrichtung (400) am gleichen oder gegenüberliegenden Ende (202, 204) des Behälters (200) angeordnet ist; sowie
- eine Aperturöffnung (416) für den Eintritt von Sonnenstrahlung an einem der Enden (202, 204); wobei der Behälter (200) eine Längsachse (214) aufweist, welche parallel oder in einem spitzen Winkel kleiner oder gleich 90° zur Schwerkraftrichtung (g) orientiert ist, wobei der Behälter (200) in einer bestimmungsgemäßen Drehrichtung (236) mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) derart um eine Drehachse (216) drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium (210) unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films (212) an einer Innenwand (218) des Behälters (200) entlangführbar ist, wobei die Innenwand (218) des Behälters (200) eine reibungsfördernde Einrichtung (234) aufweist, wobei der Behälter (200) an seinem ersten Ende (202) mit einer Vorderwand (302) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung (300) wenigstens eine Partikelzuführung (340) aufweist, welche durch die Vorderwand (302) durchgeführt ist und welche zum Zuführen des Wärmeträgermediums (210) in den Innenraum (208) des Behälters (200) in einer tangentialen Richtung an die Innenwand (218) des Behälters (200) ausgebildet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Partikelzuführung (340) in der Drehachse (216) des Behälters (200) durch die Vorderwand (302) durchgeführt ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (302) konusförmig ausgebildet ist, wobei ein Auslass (344) der wenigstens einen Partikelzuführung (340) auf die Vorderwand (302) des Behälters (200) gerichtet angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Partikelzuführung (340) radial beabstandet zu der Drehachse (216) des Behälters (200), insbesondere benachbart zu der Innenwand (218), durch die Vorderwand (302) durchgeführt ist, wobei der Auslass (344) der Partikelzuführung (340) auf die Innenwand (218) des Behälters (200) gerichtet angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (218) des Behälters (200) eine in einer radialen Richtung (238) nach außen gerichtete umlaufende Nut (334) aufweist, wobei der Auslass (344) der wenigstens einen Partikelzuführung (340) auf die Nut (334) gerichtet angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (210) fließfähig oder rieselfähig ist, insbesondere dass das Wärmeträgermedium (210) durch Partikel gebildet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (216) parallel oder in einem spitzen Winkel (222) kleiner oder gleich 90°, vorzugsweise kleiner oder gleich 80° zur Schwerkraftrichtung (g) liegt, insbesondere dass die Drehachse (216) koaxial zur Längsachse (214) des Behälters (200) ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelzuführung (340) als Rohr (360) ausgebildet ist, das mit einer außerhalb des Behälters (200) angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung (300) zum Zuführen des Wärmeträgermediums (210) in der tangentialen Richtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Behälters (200) vorgesehen ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (302) ein entnehmbares Isolierungselement (350) zur Montage der Partikelzuführung (340) aufweist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehdurchführung (348) zum Durchführen der Partikelzuführung (340) durch die Vorderwand (302) vorgesehen ist, wobei ein rotationssymmetrisches Isolierungselement (358) von außen an der Partikelzuführung (340) angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrluftkanal (356), welcher die Drehdurchführung (348) an einer Außenseite des Behälters (200) umgibt, zur Abdichtung des Innenraums (208) des Behälters (200) gegen die Umgebung angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass (344) der Partikelzuführung (340) an der Innenwand (218) in tangentialer Richtung in Drehrichtung (236) des Behälters (200) angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (218) des Behälters (200) verteilt angeordnete Leitstrukturen (228), insbesondere schaufelartige Leitstrukturen (228) aufweist, welche zum Fördern des Wärmeträgermediums (210) bei rotierendem Behälter (200) in Richtung des zufuhrseitigen oder abfuhrseitigen Endes (202, 204) ausgebildet sind. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (208) des Behälters (200) wenigstens eine parallel oder leicht geneigt, insbesondere kleiner 10°, bevorzugt kleiner 5° geneigt zur Längsachse (214) und benachbart zur Außenwand (206) verlaufendes Fördervorrichtung (230), insbesondere ein Rohr, angeordnet ist, welches über seine Länge verteilt angeordnete Leitstrukturen (228), insbesondere schaufelartige Leitstrukturen (228), aufweist, welche zum Fördern des Wärmeträgermediums (210) bei rotierendem Behälter (200) in Richtung des ersten Endes (202) oder des zweiten Endes (204) ausgebildet sind, wobei die Fördervorrichtung (230) mit einer außerhalb des Behälters (200) angeordneten Aufnahmeeinrichtung fest verbunden ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (230) zum Weiterleiten des am ersten Ende (202) des Behälters (200) über die Zufuhreinrichtung (300) zugeführten Wärmeträgermediums (210) zum zweiten Ende (204) ausgebildet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (230) zum Weiterleiten des aufgeheizten Wärmeträgermediums (210) vom zweiten Ende (204) zum ersten Ende (202) ausgebildet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (230) in bestimmungsgemäßem Gebrauchszustand bezüglich einer Schwerkraftrichtung (g) in einem oberen Bereich (232) des Innenraums (208) angeordnet ist. Solarstrahlungsempfängervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsfördernde Einrichtung (234) an der Innenwand (218) des Behälters (200) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt und mit der Außenwand (206) verbunden ist, insbesondere dass die reibungsfördernde Einrichtung (234) an der Innenwand (218) des Behälters (200) gitterförmig ausgebildet ist.
EP21782646.0A 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk Pending EP4256248A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020132497 2020-12-07
DE102020132496 2020-12-07
DE102020132498 2020-12-07
PCT/EP2021/075014 WO2022122204A1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4256248A1 true EP4256248A1 (de) 2023-10-11

Family

ID=77998950

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21782646.0A Pending EP4256248A1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
EP21782645.2A Active EP4256247B1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
EP21782889.6A Active EP4256249B1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21782645.2A Active EP4256247B1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
EP21782889.6A Active EP4256249B1 (de) 2020-12-07 2021-09-10 Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk

Country Status (4)

Country Link
EP (3) EP4256248A1 (de)
DE (3) DE112021006340A5 (de)
ES (2) ES3000095T3 (de)
WO (3) WO2022122203A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250003639A1 (en) * 2023-06-30 2025-01-02 Heliogen Holdings, Inc. Modular inliner assembly for a centrifugal particle receiver
US12392526B2 (en) * 2023-10-09 2025-08-19 Heliogen Holdings, Inc. Rotating collector ring for centrifugal solar receiver

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE707174C (de) * 1936-03-17 1941-06-16 Georg Zotos Dipl Ing Dr Verfahren und Einrichtungen zum Durchsetzen von Arbeitsgut in Schnelldrehoefen
EP0052430B1 (de) * 1980-11-17 1984-06-27 F.L. Smidth & Co. A/S Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von pulverigem Gut
EP0509286A1 (de) * 1991-04-16 1992-10-21 Schweizerische Eidgenossenschaft PAUL SCHERRER INSTITUT Reaktor
US5947114A (en) * 1995-02-15 1999-09-07 Yeda Research And Development Company Ltd. Central solar receiver with a multi component working medium
DE102010062367A1 (de) 2010-12-02 2012-02-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarstrahlungsempfängervorrichtung und Verfahren zur solaren Erhitzung von Wärmeträgermedium
DE102014106320B4 (de) 2014-05-06 2020-10-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarstrahlungsempfängervorrichtung
DE102017219374B4 (de) * 2017-10-27 2019-05-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarreceiver sowie Verfahren zum Betrieb eines Solarreceivers
CN211084796U (zh) * 2019-11-22 2020-07-24 保靖县中锦环保有限公司 一种防堵塞回转窑

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021006337A5 (de) 2023-10-19
EP4256249C0 (de) 2024-11-20
DE112021006345A5 (de) 2023-10-19
WO2022122203A1 (de) 2022-06-16
EP4256249B1 (de) 2024-11-20
EP4256249A1 (de) 2023-10-11
DE112021006340A5 (de) 2023-10-19
WO2022122204A1 (de) 2022-06-16
EP4256247B1 (de) 2024-11-20
EP4256247A1 (de) 2023-10-11
ES3000095T3 (en) 2025-02-27
EP4256247C0 (de) 2024-11-20
ES3000387T3 (en) 2025-02-28
WO2022122202A1 (de) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4256248A1 (de) Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
DE2842032A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verbrennen kohlenstoffhaltiger brennstoffe
EP2646758A2 (de) Solarstrahlungsempfängervorrichtung und verfahren zur solaren erhitzung von wärmeträgermedium
EP0703288A1 (de) Mit Heizrohren ausgestattete Heizkammer für Festgut
DE102019125540A1 (de) Speicheranlage zur thermochemischen Speicherung von Energie und Verfahren zum Betreiben einer Speicheranlage
EP3296462A1 (de) Anlage und verfahren zum herstellen von asphalt
DE102010063116A1 (de) Solarstrahlungsempfängervorrichtung
DE2461552A1 (de) Verfahren zum aufbereiten eines kontinuierlichen flusses von aufgeschwemmten abfallstoffen und anderen stoffen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE102015204461B4 (de) Solarkraftwerk
EP3140598A2 (de) Solarstrahlungsempfängervorrichtung
DE3830153A1 (de) Pyrolysereaktor mit indirekter und direkter beheizung
WO2020221814A1 (de) Fliehkraftabscheider
DE102021214726A1 (de) Baugruppe und Verfahren zur Zerstäubung einer Metallschmelze und Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe
DE112020002767T5 (de) Kesselausrüstung und System zur Behandlung organischer Abfälle mit dieser Anlage
DE102017103047A1 (de) Aerosolverdampfer
AT523838B1 (de) Windkraftanlage
EP3349911B1 (de) Kühlvorrichtung für einen antrieb einer vollmantel-schneckenzentrifuge
WO2023280871A1 (de) Empfängervorrichtung für solarstrahlung mit einem behälter zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
DE102010021370A1 (de) Heizungssystem
DE10324058B4 (de) Wärmetauscher sowie Heizkraftanlage
CN121467455A (zh) 一种农业用农田土壤修复装置
WO2021099396A1 (de) Sichtrad mit segelflächenelementen
EP4521021B1 (de) Biomasse-heizkessel und verfahren zum betreiben eines biomasse-heizkessels
EP3875564B1 (de) Pyrolytische gaserzeugungsvorrichtung zur erzeugung von synthesegas aus einem verkohlbaren ausgangsstoff
WO2010094310A2 (de) Vortext- bzw. wirbel-windkraftanlage

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230707

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAV Requested validation state of the european patent: fee paid

Extension state: TN

Effective date: 20230707

Extension state: MA

Effective date: 20230707