CN105705736A - 具有液体冷却的发电机的蒸汽发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有液体/蒸汽回路(8)、发电机(7)和发电机的液体冷却装置(15)的蒸汽发电设备，所述液体/蒸汽回路具有用于将液体转化成蒸汽的蒸汽发生器(1)、蒸汽轮机(2)和用于将蒸汽转化成液体的冷凝器(6)，其中液体冷却装置(15)经由旁路状的流动路径(9)与液体/蒸汽回路(8)连接，通过所述旁路状的流动路径，液体可以从液体/蒸汽回路(8)处分出的方式朝向液体冷却装置(15)流动并且从液体冷却装置(15)处会聚地朝向液体/蒸汽回路(8)流动。

Description

具有液体冷却的发电机的蒸汽发电设备
技术领域
本发明涉及一种具有液体冷却的发电机的蒸汽发电设备。
背景技术
在用于产生电能的蒸汽发电设备中流体、尤其水在液体/蒸汽回路中循环。液体/蒸汽回路具有蒸汽发生器、蒸汽轮机和冷凝器，其中在蒸汽发生器中将液态水转变成水蒸汽。水蒸汽随后在蒸汽轮机中减压，其中蒸汽轮机驱动蒸汽发电设备的发电机。术语蒸汽轮机在此与涡轮机设施同义地使用，所述涡轮机设施通常具有多个涡轮机，其中第一、第二涡轮机等对应于蒸汽的压力降称作为高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机。在水蒸汽从蒸汽涡轮机中排出之后将水蒸汽在冷凝器中液化，所述冷凝器在冷凝物收集容器中接收在此产生的水并且再次输送给锅炉。在此，流体流动经过液体/蒸汽回路的各个组成部分之间的管路。
具有水冷的发电机的蒸汽发电设备除了上述液体/蒸汽回路之外还能够具有多个用于循环流体、尤其液体并且更尤其水的单独的回路。在此，发电机中的冷却液体回路用于提供具有低温的冷却液体、在冷却器中传输热量并且导出冷却液体。除了完全水冷的发电机之外，气体冷却的发电机也具有用于冷却的单独的水回路。为了运行用于冷却发电机的液体回路，必须在外部提供冷却液体和能量，由此降低蒸汽发电设备的效率。
US2006/0185366A1公开了一种热电厂。EP2518283A1描述了一种膨胀系统。
在从冷凝器到蒸汽发生器的路径上通过预热器连续地提高水或液体的温度。液体/蒸汽回路的具有预热器的部段也称作为预热路段。预热的优点是节约能量进而改进效率，因为不必在蒸汽发生器中加热过冷的水。此外，在给蒸汽发生器馈送热水时所述蒸汽发生器的材料不经受过强的温度变化。为了对液体进行预热例如使用蒸汽能量，其方式是：从蒸汽轮机、尤其从中压和/或低压涡轮机中放出蒸汽并且在相应的换热器中冷凝。然而通过蒸汽提取降低了发电设备功率，因为更少的蒸汽被提供用于驱动涡轮机。
发明内容
本发明的目的是进一步提高蒸汽发电设备的效率。
所述目的借助权利要求1的特征来实现。为此优选的设计方案在其他的权利要求中说明。
根据本发明的蒸汽发电设备具有液体/蒸汽回路、发电机和发电机的液体冷却装置，所述液体/蒸汽回路具有用于将液体转化成蒸汽的蒸汽发生器、蒸汽轮机和用于将蒸汽转化成液体的冷凝器，其中液体冷却装置经由旁路状的流动路径与液体/蒸汽回路连接，通过所述旁路状的流动路径，液体可以从液体/蒸汽回路处分出的方式朝液体冷却装置流动并且可从液体冷却装置处会聚地朝向液体/蒸汽回路流动。
尤其将液体理解为水。换而言之，水的一部分在液体/蒸汽回路中分出并且用于直接冷却发电机，其中尤其将直接冷却发电机理解为冷却发电机的静止部分和更尤其将其理解为冷却发电机定子棒。从发电机起在预热路段的适当的部位处将所述水再次向回泵送到回路中。对于本领域技术人员而言已知的是：为了发电机的耐腐蚀性必须相应地处理水。
优选地，根据本发明的蒸汽发电设备在液体/蒸汽回路中此外具有：一个或多个预热器，在所述预热器中预热液体；过热器，在所述过热器中使生成的蒸汽在进入到高压涡轮机中之前过热；一个或多个中间加热器，在所述中间加热中使部分减压的蒸汽在进入到中压或低压涡轮机之前再次过热；和在蒸汽发生器上游的至少一个馈送液体泵，所述馈送液体泵在液体进入到蒸汽发生器中之前将液体置于高压上。此外优选的是，根据本发明的蒸汽发电设备在液体/蒸汽回路中具有除气器用于从冷凝物中除去和导出不可冷凝的气体，如氮气、二氧化碳和氧气。
本发明是有利的，因为对于冷却发电机而言通过旁路状的流动路径节省了需单独运行的冷却水回路。本发明此外是有利的，因为水在冷却发电机时所吸收的热量能够用于在水进入到蒸汽发生器中之前对其进行预热。由此，能够通过能量源进行预热，否则所述能量源的热能可能未被利用地作为废热输出给周围环境。由此对于预热而言不需要常规量的蒸汽，其中所述常规量的蒸汽必须从蒸汽轮机中放出。由此，更多的蒸汽被提供用于获取能量。换而言之，发电机的废热用于在液体/蒸汽回路中的蒸汽发生器上游提高水的温度的使用引起能量节约、材料节约和发电设备总效率的改进。
附图说明
下面，根据所附的示意图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出具有液体/蒸汽回路和发电机的蒸汽发电设备的示意图，其中液体/蒸汽回路经由旁路状的流动路径与发电机的冷却装置连接，液态的水可流动经过流动路径。
具体实施方式
在此，通过旁路状的流动路径9提供水用于冷却发电机7，其中能够使用液体/蒸汽回路8的水用于冷却。水在冷却发电机7时所吸收的热量用于在水进入到蒸汽发生器1中之前对其进行预热。根据由此实现的热量输送，由此更少的蒸汽必须从蒸汽轮机2的中压涡轮机4和/或低压涡轮机5中相应地放出并且经由蒸汽管路14引导至预热器11和/或预热器12。
优选的是：旁路状的流动路径9具有设置在冷凝器6下游的并且设置在液体/蒸汽回路8的蒸汽发生器1的上游的、分出的液体管路9a，经由所述液体管路，液体可从液体/蒸汽回路8流向发电机15的液体冷却装置。换而言之，旁路状的流动路径9a的分出部分具有设置在冷凝器6下游并且设置在蒸汽发生器1上游的、从液体/蒸汽回路8处起的分出部18。优选地，分出的液体管路9a设置成，使得所述液体管路在预热器11、12的上游分出。在分出部18的位置处优选能够设置有阀。这能够是调节阀以便控制水的质量流，和/或止回阀以便防止设置用于冷却的水向回流动到液体/蒸汽回路8中。也能够在分出部18的位置处并且也能够在液体管路9a中设有多个阀。
此外优选的是：液体/蒸汽回路8在旁路状的流动路径18的分出部的上游并且在冷凝器6的下游具有至少一个冷凝物泵10。冷凝物泵10在该位置处的设置是有利的，因为由此给予冷凝物或液态的水充分的流动力以便以足够的量流入到旁路状的流动路径9中。
优选地，旁路状的流动路径9具有朝向液体/蒸汽回路8会聚的部分，也称作为会聚的液体管路9b，经由所述会聚的液体管路，液体可从液体冷却装置15朝向液体/蒸汽回路8运输。在此，旁路状的流动路径9的会聚的液体管路9b具有设置在旁路状的流动路径的分出部18的下游并且设置在蒸汽发生器1的上游的通入液体/蒸汽回路8中的通入口19。有利的是：旁路状的流动路径9在预热器11和/或12上游与液体/蒸汽回路8会聚地连接，因此由此能够检测水以何种温度流动并且能够检测所述水是否还必须通过来自蒸汽轮机2中的蒸汽继续加热或者加热到何种程度。然而，会聚的液体管路9b也能够在预热路段的其他适当的位置处与液体/蒸汽回路8连接，例如连接在预热器11和12之间，或也在预热器和馈送液体泵17之间与所述液体/蒸汽回路连接。
优选的是：旁路状的流动路径9具有至少一个旁路泵16。该实施方式是有利的，因为由此给予液态的水必需的流动力，以便使其以足够的量流入到液体/蒸汽回路8中。因此尤其优选的是：至少一个旁路泵16设置在发电机冷却装置15和液体/蒸汽回路8之间。同样优选的是：至少一个泵10在下游设置在从液体/蒸汽回路18处起的分出部和发电机冷却装置15之间。也可行的是：在旁路状的流动路径9中设置有多个旁路泵16。
优选地，在在旁路状的流动路径的会聚的连接部9b的通入液体/蒸汽回路8中的通入口19处设置有阀。这能够是调节阀以便控制水的流动，和/或止回阀以便防止水向回流入到旁路状的流动路径9中。优选地，也能够在会聚的液体管路9b之内设置阀。
此外优选的是：旁路状的流动路径9具有用于对液态的水脱矿物质的设备。用于脱矿物质的设备是有利的，因为溶解的矿物质有助于水的导电性或实现所述导电性。这在产生电力的发电机处会起不利的作用。用于去矿物质的设备此外是有利的，因为已脱去矿物质的水腐蚀性更低地起作用进而将对材料的腐蚀保持得尽可能小。为了尤其将水的导电性保持得尽可能小，应在水进入到发电机或具有相应的液体管路的发电机区域中之前较强地使其脱矿物质。就此而言尤其有利进而优选的是：用于对液态的水脱矿物质的设备设置在发电机7上游、即设置在液体管路9a中。但是原则上也可行的是：用于脱矿物质的设备设置在液体/蒸汽回路8中。然而为了从一开始就限制导电性，应当在液体/蒸汽回路8中有利地使用通常脱盐的水。
如开始提出的那样，也经由单独的水回路冷却气冷的发电机。因此，本发明原则上也可借助气冷的发电机实现和应用。
尽管本发明详细地通过优选的实施例说明和描述，然而本发明不受限于所公开的实例，并且能够由本领域技术人员从中导出其他的变型形式，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种蒸汽发电设备，所述蒸汽发电设备具有液体/蒸汽回路(8)、发电机(7)和所述发电机的液体冷却装置(15)，所述液体/蒸汽回路具有用于将液体转化成蒸汽的蒸汽发生器(1)、蒸汽轮机(2)和用于将蒸汽转化成液体的冷凝器(6)，
其中所述液体冷却装置(15)经由旁路状的流动路径(9)与所述液体/蒸汽回路(8)连接，通过所述旁路状的流动路径，所述液体能够以从所述液体/蒸汽回路(8)处分出的方式朝向所述液体冷却装置(15)流动并且从所述液体冷却装置(15)处会聚地朝向所述液体/蒸汽回路(8)流动，其中所述旁路状的流动路径(9)具有至少一个旁路泵(16)，其特征在于，
至少一个所述旁路泵(16)设置在所述发电机冷却装置(15)的下游并且设置在所述旁路状的流动路径的通入所述液体/蒸汽回路中的通入口(19)的上游，其中所述旁路状的流动路径(9)具有用于给所述液体脱矿物质的设备，所述给所述液体脱矿物质的设备设置在所述发电机(7)的上游。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发电设备，
其中所述旁路状的流动路径的分出的部分(9a)具有从所述液体/蒸汽回路处起的分出部(18)，所述分出部设置在所述冷凝器(6)下游并且设置在所述蒸汽发生器(1)上游。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发电设备，
其中所述液体/蒸汽回路(8)具有至少一个冷凝物泵(10)，所述冷凝物泵在所述旁路状的流动路径的从所述液体/蒸汽回路处起的分出部(18)上游并且在所述冷凝器(6)下游。
4.根据权利要求2或3所述的蒸汽发电设备，
其中所述旁路状的流动路径的会聚的部分(9b)具有通入所述液体/蒸汽回路中的通入口(19)，所述通入口设置在所述旁路状的流动路径的分出部(18)下游并且设置在所述蒸汽发生器(1)上游。
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