CN105189941B - 蒸汽涡轮设备 - Google Patents

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Abstract

蒸汽涡轮设备(1)具备：多个蒸汽涡轮(2、3、4)；多级压凝汽器(5)，由多个凝汽器(7、8、9)构成，上述多个凝汽器以对应于多个蒸汽涡轮的方式分别设置在各个蒸汽涡轮的下方，使从各个蒸汽涡轮排出的蒸汽凝结并作为冷凝水进行收纳；及抽气部(32)，将蒸汽涡轮内的一部分蒸汽向多个凝汽器(7、8、9)中的与最低压的蒸汽涡轮(2)对应的凝汽器(9)的冷凝水导入。

Description

蒸汽涡轮设备
技术领域
本发明涉及蒸汽涡轮设备，尤其是涉及具有多级压凝汽器的蒸汽涡轮设备。本申请基于在2013年3月22日在日本提出申请的日本特愿2013-059351号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
一般，在蒸汽涡轮设备等中，驱动蒸汽涡轮的蒸汽从涡轮排出，并被引导至凝汽器。被引导至凝汽器的蒸汽与被引导至凝汽器的冷却水进行热交换而凝结并变回水(冷凝水)。在凝汽器中凝结而成的冷凝水经由供水加热器而被加热并供给至锅炉。向锅炉供给的加热后的冷凝水成为蒸汽，而被用作蒸汽涡轮的驱动源。
在该凝汽器中凝结的冷凝水被送向供水加热器的情况下，冷凝水的温度越高，在设备的效率方面越有利，所以使用由压力不同的多个室构成的多级压凝汽器。作为该多级压凝汽器，例如存在专利文献1所记载的凝汽器。
在该专利文献1记载的多级压凝汽器中，低压室的下部由压力隔板进行分隔，设有导入并积存低压侧冷凝水的再热室。另外，在专利文献1记载的多级压凝汽器上设有旁通连接管，上述旁通连接管能够将作为高压侧的室的高压室内的高压蒸汽导入再热室，并且使绕过再热室的高压侧冷凝水与从再热室流出的低压侧冷凝水合流而提高冷凝水的温度。
此外，在该多级压凝汽器中，形成如下结构：设有没入到冷凝水中的传热管，向该传热管导入例如对供给原子反应堆的供水进行脱气的脱气器的通气，由此进一步高效化。
专利文献
专利文献1：日本特开2009-97788号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，脱气器的通气由于含有较多的不凝性气体，因此无法直接注入到冷凝水内，而且脱气器的通气量也有限，因此再热效率的提高存在极限。
本发明提供一种具有与以往的多级压凝汽器相比能够提高再热效率的多级压凝汽器的蒸汽涡轮设备。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方案，蒸汽涡轮设备具备：多个蒸汽涡轮；多级压凝汽器，由多个凝汽器构成，上述多个凝汽器以对应于上述多个蒸汽涡轮的方式分别设置在各个蒸汽涡轮的下方，使从各个蒸汽涡轮排出的蒸汽凝结并作为冷凝水进行收纳；及抽气部，将上述蒸汽涡轮内的一部分蒸汽向上述多个凝汽器中的与最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器的冷凝水导入。
根据上述结构，使用蒸汽涡轮的一部分蒸汽作为冷凝水的加热源，由此与以往相比能够高效率地提高冷凝水的温度。
在上述蒸汽涡轮设备的基础上，也可以是，上述抽气部设置在上述多个蒸汽涡轮中的至少两个蒸汽涡轮上，以选择上述至少两个蒸汽涡轮的抽气部中的至少一个抽气部的方式进行控制，通过上述至少一个抽气部而实施抽气。
根据上述结构，能够选择压力合适的抽气部和对来自多个抽气部的蒸汽进行混合，因此能够将形成为更合适的蒸汽条件的蒸汽导入到冷凝水。
在上述蒸汽涡轮设备的基础上，也可以是，上述抽气部构成为能够从压力合适的抽气级进行抽气。
根据上述结构，能够对来自多个抽气级的抽气进行混合，因此能够将形成为更合适的蒸汽条件的蒸汽抽吸至再热室。
在上述蒸汽涡轮设备的基础上，也可以是，与上述最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器具有向上述冷凝水直接喷射上述蒸汽的蒸汽喷射单元，由上述抽气部进行的上述蒸汽向上述凝汽器的冷凝水的导入是通过上述蒸汽喷射单元进行的。
根据上述结构，通过直接导入蒸汽涡轮的蒸汽，能够可靠地实施热交换。另外，也能够得到搅拌冷凝水的效果。
在上述蒸汽涡轮设备的基础上，也可以是，与上述最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器具有通过上述冷凝水的内部的传热管，由上述抽气部向上述凝汽器的冷凝水导入的上述蒸汽被导入到上述传热管。
根据上述结构，即使在抽气的蒸汽中含有不凝性气体的情况下，也能够使用蒸汽涡轮的蒸汽作为冷凝水的加热源。
在上述蒸汽涡轮设备的基础上，也可以是，上述多级压凝汽器具备：压力不同的多个室；压力隔板，在上下方向上分割出作为低压侧的上述室的低压室，并且具备具有多个孔的多孔板；冷却水管组，设置在由上述压力隔板分隔出的上述低压室的上部，被导入冷却水而与被引导至上述低压室的低压侧蒸汽进行热交换，由此使上述低压侧蒸汽凝结成低压侧冷凝水；再热室，在由上述压力隔板分隔出的上述低压室的下部，积存从上述压力隔板的上述孔流下的上述低压侧冷凝水；及高压侧蒸汽导入单元，将作为高压侧的上述室的高压室内的高压侧蒸汽导入到上述再热室。
根据上述结构，除了使用高压室内的高压侧蒸汽之外，还使用蒸汽涡轮的一部分蒸汽作为冷凝水的加热源，由此与以往相比能够高效率地提高冷凝水的温度。
发明效果
根据上述蒸汽涡轮设备，通过使用蒸汽涡轮的蒸汽的一部分作为冷凝水的加热源，而与以往相比能够高效率地提高冷凝水的温度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的蒸汽涡轮设备的概略结构图。
图2是本发明的第二实施方式的蒸汽涡轮设备的概略结构图。
图3是本发明的第一及第二实施方式的变形例的传热管的概略结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的蒸汽涡轮设备1具有：多个低压涡轮，由第一低压涡轮2、第二低压涡轮3及第三低压涡轮4构成；多级压凝汽器5，由对应于多个低压涡轮而分别设置在各个低压涡轮的下方并使从各个低压涡轮排出的蒸汽凝结而作为冷凝水进行收纳的多个凝汽器7、8、9构成；及锅炉(未图示)。
多个低压涡轮2、3、4经由配管6而与高压涡轮(未图示)连接。多级压凝汽器5是连接高压级凝汽器7、中压级凝汽器8及低压级凝汽器9这三个凝汽器7、8、9而构成的三主体型的多级压凝汽器。多个低压涡轮2、3、4分别搭载在低压级凝汽器9、中压级凝汽器8及高压级凝汽器7的上部。
在高压级凝汽器7上设有从高压级凝汽器7的上部导入来自低压涡轮4的排出蒸汽的高压主体10。在中压级凝汽器8上设有从中压级凝汽器8的上部导入来自低压涡轮3的排出蒸汽的中压主体11。在低压级凝汽器9上设有从低压级凝汽器9的上部导入来自低压涡轮2的排出蒸汽的低压主体12。
并且，在该高压主体10、中压主体11、低压主体12的内部形成有高压室13、中压室14、低压室15。并且，以贯通高压室13、中压室14、低压室15的方式配置有由多个传热管构成的冷却水管组17。冷却水管组17内的冷却水以低压室15、中压室14、高压室13的顺序流过，因此各室的压力按照从高到低的顺序被设定为高压室13、中压室14、低压室15。
在中压主体11的下部固定有相对于中压主体11的底面而呈水平的第一压力隔板18。中压主体11沿上下方向被分割成上方的中压室14和下方的第一再热室19。另外，在低压主体12的下部固定有相对于低压主体12的底面而呈水平的第二压力隔板20。低压主体12被划分成上方的低压室15和下方的第二再热室21。各压力隔板18、20为多孔板，在中央部的预定区域形成有冷凝水导入孔18a、20a。
并且，高压室13通过第一蒸汽通道23(高压侧蒸汽导入单元)而与中压主体11的第一再热室19连通，高压室13的高压蒸汽通过该第一蒸汽通道23向第一再热室19输送。另外，中压主体11通过第二蒸汽通道24而与低压主体12的第二再热室21连通，高压室13的高压蒸汽通过第一蒸汽通道23、中压主体11的第一再热室19、第二蒸汽通道24而向第二再热室21输送。
在中压主体11的第一再热室19内，作为承接构件的第一托盘25相对于中压主体11的底面而呈水平地配置。该第一托盘25被设定成在第一压力隔板18中的形成有冷凝水导入孔18a的区域的下方比该区域宽，从而能够承接从该冷凝水导入孔18a滴下的中压冷凝水。并且，该第一托盘25使所承接的中压冷凝水从外周部溢出而落下，将该中压冷凝水作为冷凝水而积存于第一再热室19。
另外，在低压主体12的第二再热室21内，第二托盘26相对于低压主体12的底面而呈水平地配置。该第二托盘26被设定成在第二压力隔板20的形成有冷凝水导入孔20a的区域的下方比该区域宽，从而能够承接从该冷凝水导入孔20a滴下的低压冷凝水。并且，该第二托盘26使所承接的低压冷凝水从外周部溢出而落下，将该低压冷凝水作为冷凝水而积存于第二再热室21。
另外，高压室13与中压主体11的第一再热室19通过第一连接管27进行连接，中压主体11的第一再热室19与低压主体12的第二再热室21通过第二连接管28进行连接，设于高压室13的下部的排出部29连接有冷却水配管30。
并且，在本实施方式的第一低压涡轮2上连接有对驱动第一低压涡轮2的一部分蒸汽进行抽吸的作为抽气部的抽气流路32的第一端。另外，在低压级凝汽器9的第二再热室21的下方配置有作为蒸汽喷射单元发挥作用的通气注入管33。通气注入管33是能够将导入到其内部的流体向外部喷射的喷嘴，配置在没入到积存于第二再热室21的冷凝水中的位置。
并且，抽气路径的第二端与通气注入管33连接。即，本实施方式的蒸汽涡轮设备1能够通过通气注入管33将第一低压涡轮2的抽气导入到第二再热室21的冷凝水。
在此，详细地对本实施方式的蒸汽涡轮设备1的作用进行说明。
来自蒸汽涡轮设备1的低压涡轮2、3、4的排出蒸汽被输送至多级压凝汽器5中的高压室13、中压室14、低压室15。在该高压室13、中压室14、低压室15中向下方移动的排出蒸汽通过与冷却水管组17接触而凝结。并且，在高压室13中凝结的高压冷凝水积存在该高压室13的下部。另外，在中压室14中凝结的中压冷凝水积存于该中压室14的下部。在低压室15中凝结的低压冷凝水积存于该低压室15的下部。
此时，在中压室14中凝结的中压冷凝水暂时积存于第一压力隔板18上，并从冷凝水导入孔18a滴下而落下并积存于第一再热室19的第一托盘25上。并且，第一托盘25上的中压冷凝水溢出而落下到第一再热室19内。高压室13的高压蒸汽通过第一蒸汽通道23而被输送到该第一再热室19，从冷凝水导入孔18a向第一托盘25滴下的中压冷凝水在高压蒸汽中滴下，由此通过接触传热而被加热。此外，溢出第一托盘25的中压冷凝水在高压蒸汽中滴下，由此通过接触传热而被加热。
另外，相同地，在低压室15中凝结的低压冷凝水暂时积存在第二压力隔板20上，并从冷凝水导入孔20a滴下而落下并积存于第二再热室21的第二托盘26上。并且，第二托盘26上的低压冷凝水溢出而落下到第二再热室21内。中压室14的高压蒸汽通过第二蒸汽通道24而被输送到该第二再热室21，从冷凝水导入孔20a向第二托盘26滴下的低压冷凝水在高压蒸汽中滴下，由此通过接触传热而被加热。此外，溢出第二托盘26的低压冷凝水在高压蒸汽中滴下，由此通过接触传热而被加热。
并且，积存在低压主体12的第二再热室21内的低压冷凝水通过第二连接管28而流向中压主体11的第一再热室19。接下来，在该第一再热室19内低压冷凝水与中压冷凝水混合后的冷凝水通过第一连接管27而流向高压室13。并且，在该高压室13中，低压冷凝水、中压冷凝水、高压冷凝水混合后的冷凝水从排出部29向冷却水配管30排出。
另一方面，第一低压涡轮2的一部分蒸汽经由抽气流路32而被输送至第二再热室21。该一部分蒸汽由通气注入管33向第二再热室21内的冷凝水喷射。积存于第二再热室21的冷凝水通过由通气注入管33喷射的蒸汽而被加热。
根据上述实施方式，除了使用高压级凝汽器7的蒸汽之外，还使用低压涡轮2的抽气作为冷凝水的加热源，由此与以往相比能够高效率地提高冷凝水的温度。
另外，也能够得到搅拌冷凝水的效果。
另外，在本实施方式中，进行抽气的低压涡轮是低压室15的涡轮，但也可以从中压室14、高压室13的低压涡轮进行抽气。
(第二实施方式)
以下，基于附图，对本发明的第二实施方式的蒸汽涡轮设备1B进行说明。另外，在本实施方式中，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于相同的部分，省略其说明。
如图2所示，本实施方式的蒸汽涡轮设备1B与第一实施方式的蒸汽涡轮设备1仅从第一低压涡轮2抽气的情况相比，构成为能够执行如下的控制：选择第一低压涡轮2、第二低压涡轮3及第三低压涡轮4中的至少一个低压涡轮而进行抽气。
具体而言，在第一低压涡轮2上连接第一抽气流路32的第一端。在第二低压涡轮3上连接第二抽气流路35的第一端。在第三低压涡轮4上连接第三抽气流路36的第一端。抽气流路32、35、36的第二端连接成一个并与通气注入管33连接。
另外，低压涡轮的抽气能够从压力合适的抽气级(压力级)进行抽气。例如，考虑到与抽气流路32、35、36的差压等，优选的是比低压涡轮2、3、4的出口侧上升了二级左右的抽气级。另外，优选的是，抽气级的选定考虑抽气效率而进行设计。例如，优选的是，设计成尽量使凝汽(凝结的蒸汽)不向下游流动并且被卷入抽气侧的蒸汽减少。
根据上述实施方式，能够从多个抽气级进行抽气的混合，因此能够将形成为更合适的蒸汽条件的蒸汽抽吸至再热室。
在此，对上述各实施方式的变形例进行说明。
在该变形例中，如图3所示，以使冷凝水通过的方式设置传热管38，并将抽吸的蒸汽导入到该传热管38。即，低压涡轮的一部分蒸汽未直接向冷凝水导入，而是经由传热管38将蒸汽的热量向冷凝水传递。导入到传热管38的蒸汽可以由真空泵39等泵抽取，也可以供给至预定的冲洗水箱。
根据上述变形例，即使在抽吸的蒸汽中含有不凝性气体的情况下，也能够使用蒸汽涡轮的蒸汽作为冷凝水的加热源。
另外，本发明的技术范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够实施各种变形。另外，可以是将上述多个实施方式中说明的特征任意组合的结构。
例如，在上述各实施方式中，作为三主体型的多级压凝汽器而进行了说明，但即使是由低压级凝汽器和高压级凝汽器构成的二主体型的多级压凝汽器、由四主体以上的凝汽器构成的多级压凝汽器，也能够应用本发明。
此外，在上述各实施方式中，根据需要可以追加膨胀阀等将抽气减压至适当的压力的结构。
工业实用性
根据上述蒸汽涡轮设备，使用蒸汽涡轮的一部分蒸汽作为冷凝水的加热源，由此与以往相比能够高效率地提高冷凝水的温度。
附图标记说明
1 蒸汽涡轮设备
2 第一低压涡轮(蒸汽涡轮)
3 第二低压涡轮(蒸汽涡轮)
4 第三低压涡轮(蒸汽涡轮)
5 多级压凝汽器
6 配管
7 高压级凝汽器
8 中压级凝汽器
9 低压级凝汽器
10 高压主体
11 中压主体
12 低压主体
13 高压室
14 中压室
15 低压室
17 冷却水管组
18 第一压力隔板
19 第一再热室
20 第二压力隔板
21 第二再热室
23 第一蒸汽通道(高压侧蒸汽导入单元)
24 第二蒸汽通道(高压侧蒸汽导入单元)
25 第一托盘
26 第二托盘
27 第一连接管
28 第二连接管
29 排出部
30 冷却水配管
32 抽气流路(抽气部)
33 通气注入管(蒸汽喷射单元)

Claims (5)

1.一种蒸汽涡轮设备，具备：
多个蒸汽涡轮；
多级压凝汽器，由多个凝汽器构成，所述多个凝汽器以对应于所述多个蒸汽涡轮的方式分别设置在各个蒸汽涡轮的下方，使从各个蒸汽涡轮排出的蒸汽凝结并作为冷凝水进行收纳；及
抽气部，将驱动所述蒸汽涡轮的一部分蒸汽向所述多个凝汽器中的与最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器的冷凝水导入，
与所述最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器具有向所述冷凝水直接喷射所述一部分蒸汽的蒸汽喷射单元，
由所述抽气部进行的所述蒸汽向所述凝汽器的冷凝水的导入是通过所述蒸汽喷射单元进行的。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮设备，其中，
所述抽气部设置在所述多个蒸汽涡轮中的至少两个蒸汽涡轮上，
以选择所述至少两个蒸汽涡轮的抽气部中的至少一个抽气部的方式进行控制，通过所述至少一个抽气部而实施抽气。
3.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮设备，其中，
所述抽气部构成为能够从压力合适的抽气级进行抽气。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的蒸汽涡轮设备，其中，
与所述最低压的蒸汽涡轮对应的凝汽器具有通过所述冷凝水的内部的传热管，
由所述抽气部向所述凝汽器的冷凝水导入的所述一部分蒸汽被导入到所述传热管。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的蒸汽涡轮设备，其中，
所述多级压凝汽器具备：
压力不同的多个室；
压力隔板，在上下方向上分割出作为低压侧的所述室的低压室，并且具备具有多个孔的多孔板；
冷却水管组，设置在由所述压力隔板分隔出的所述低压室的上部，被导入冷却水而与被引导至所述低压室的低压侧蒸汽进行热交换，由此使所述低压侧蒸汽凝结成低压侧冷凝水；
再热室，在由所述压力隔板分隔出的所述低压室的下部，积存从所述压力隔板的所述孔流下的所述低压侧冷凝水；及
高压侧蒸汽导入单元，将作为高压侧的所述室的高压室内的高压侧蒸汽导入到所述再热室。
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