DE1023050B

DE1023050B - Steam drying device for a steam turbine

Info

Publication number: DE1023050B
Application number: DEL25654A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Kriese
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-09-03
Filing date: 1956-09-03
Publication date: 1958-01-23

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die letzten Stufen von Kondensations-Dampfturbinen arbeiten im allgemeinen im Gebiet unterhalb der Sattdampf linie, so daß das Arbeitsmittel aus einem Gemisch von Dampf und Wasser besteht. Betrachtet man Turbinen für Atomkraftanlagen, so arbeiten entsprechend dem heutigen Stand der Technik fast alle Stufen unterhalb der Sattdampf linie. Die schädliche Wirkung des Wassers auf das Schaufelmaterial und den Wirkungsgrad der Turbine infolge Bremswirkung ist seit langem bekannt, und man bemühte sich, Abhilfe zu schaffen. Um das Wasser aus dem Arbeitsmittel zu beseitigen, wurden verschiedene Vorschläge gemacht und konstruktiv durchgebildet, so z. B. Dampftrocknung durch »Zwischenbeheizung« mit Dampf oder Rauchgasen, Fliehkraftabscheider außerhalb des Turbinengehäuses und Entwässerungsstufen in den Turbinen unter Ausnutzung der Fliehkraftwirkung auf die Wassertropfen innerhalb des Turbinenlaufrades in Verbindung mit Fangvorrichtung. Die genannten Verfahren sind mit wesentlichen Nachteilen verbunden, so daß diese Lösungen nicht immer als befriedigend angesehen werden können. Die zwei erstgenannten Verfahren haben vor allem den Nachteil, daß der gesamte Dampf aus der Turbine herausgeführt werden muß, was mit erheblichen Verlusten verbunden ist und zu einer mehrgehäusigen Turbinenbauart führt. Die Feuchtigkeitsbeseitigung durch »Zwischenbeheizung« ist auch wärmetechnisch schlechter als eine mechanische Dampftrocknung. Die bekannten Turbinenentwässerungsstufen ergeben keine zufriedenstellende Dampftrocknung, so daß der schädliche Einfluß der Wassertropfen nur geringfügig herabgesetzt werden kann.The final stages of condensing steam turbines generally operate in the area below the saturated steam line, so that the working fluid consists of a mixture of steam and water. Considered If you have turbines for nuclear power plants, almost all of them work according to the current state of the art Steps below the saturated steam line. The harmful one Effect of the water on the blade material and the efficiency of the turbine as a result of the braking effect has long been known and efforts have been made to remedy it. To get the water out of the work equipment to eliminate, various suggestions were made and constructively trained, so z. B. Steam drying through "intermediate heating" with steam or flue gases, centrifugal separator outside of the turbine housing and dewatering stages in the turbines using the effect of centrifugal force on the water droplets inside the turbine wheel in connection with the safety gear. The processes mentioned are associated with significant disadvantages, so that these solutions are not can always be considered satisfactory. The first two methods mentioned above all have the Disadvantage that all of the steam has to be led out of the turbine, which results in considerable losses is connected and leads to a multi-casing turbine design. The removal of moisture "intermediate heating" is also poorer from a thermal point of view than mechanical steam drying. the known turbine dewatering stages do not give satisfactory steam drying, so that the harmful The influence of the water droplets can only be reduced slightly.

Um diese Nachteile zu beseitigen, wird erfindungsgemäß für Dampfturbinen vorgeschlagen, im Turbinengehäuse auf dem ganzen Umfang der in Frage kommenden Stufen Fliehkraftabscheider anzuordnen, in denen die Feuchtigkeit ausgeschieden wird und aus denen der getrocknete Dampf den nachfolgenden Stufen zugeführt wird. Es ergibt sich hierbei zwar der Nachteil, daß eine größere Anzahl von Fliehkraftabscheidern (gegenüber Anordnung außerhalb der Turbine) verwendet werden muß, was die Kosten der Anlage etwas erhöhen kann und, wie es zunächst erscheinen könnte, auch die Druckverluste vergrößert; aber dieser Nachteil wird weitgehend durch die bekannte Tatsache, daß Fliehkraftabscheider kleinerer Durchmesser wesentlich günstigere Abscheidungsergebnisse ergeben als solche großer Durchmesser, ausgeglichen. Daß nicht alle Fliehkraftabscheiderarten für die vorgesehene Ausführung geeignet sind, kann nicht als schwerwiegender Nachteil gewertet werden. Als Vorteil ist zunächst zu werten, daß der Dampf bei sehr guter Trocknung praktisch kaum aus dem Dampftrocknungs-Einrichtung
für eine DampfturbineIn order to eliminate these disadvantages, it is proposed according to the invention for steam turbines to arrange centrifugal separators in the turbine housing over the entire circumference of the stages in question, in which the moisture is separated and from which the dried steam is fed to the subsequent stages. This results in the disadvantage that a larger number of centrifugal separators (compared to arrangement outside the turbine) must be used, which can increase the costs of the system somewhat and, as it might appear at first, also increases the pressure losses; but this disadvantage is largely compensated for by the known fact that centrifugal separators of smaller diameters give significantly more favorable separation results than those of larger diameters. The fact that not all types of centrifugal separators are suitable for the intended design cannot be rated as a serious disadvantage. As an advantage, it is first of all to be assessed that the steam with very good drying practically hardly leaves the steam drying device
for a steam turbine

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs -G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent Administration -G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Siegfried Kriese, Berlin,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Siegfried Kriese, Berlin,
has been named as the inventor

Turbinengehäuse geleitet, daß also die Turbine nicht in mehr Gehäuse unterteilt zu werden braucht, als aus anderen Gründen etwa notwendig ist. Darüber hinaus entfallen die sonst notwendigen Rohrleitungen.Turbine housing passed, so that the turbine does not need to be divided into more housing than from other reasons may be necessary. In addition, there are no pipelines that would otherwise be required.

Die Wirkungsweise und der Aufbau der vorgeschlagenen Turbinenentwässerung mit einem bekannten Schraubenzentrifugalabscheider wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The mode of operation and the structure of the proposed turbine drainage with a known one Screw centrifugal separator is explained in more detail with reference to the drawing.

Die Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau dieser Anordnung. Das Dampf-Wasser-Gemisch wird hinter den Laufschaufeln eines Turbinenlaufrades in einer Düse aufgefangen und in eine in einem zylindrischen Gehäuse untergebrachte doppelgängige Schraube geleitet. Das Dampf-Wasser-Gemisch durchströmt den ersten Schraubengang nach unten. Das Kondensat und alle Fremdkörper (z.B. Salze) werden abgetrennt; der trockene und gereinigte Dampf strömt im Gegenstrom im zweiten Schraubengang nach oben in den Austrittsstutzen, der in die Düsen der Leitschaufeln der nachfolgenden Stufe führt. Die Abscheider werden zweckmäßig so angebracht, daß das ausgeschiedene Wasser in Richtung der Schwerkraft abfließen kann, also im oberen Teil des Turbinengehäuses vorwiegend ins Innere des Gehäuses hineinragend, im unteren Teil des Turbinengehäuses dagegen senkrecht aus dem Gehäuse herausragend. Eine schematische Darstellung der Abscheideranordnung ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Der Abscheiderteil des Turbinengehäuses kann auch als Gehäusering ausgebildet werden, der an dem Hauptgehäuse mittels Flansche befestigt wird, was insbesondere eine geschweißte Konstruktion ermöglichen würde. Hierbei könnte der an die Auslaßdüsen der Schraubenabscheider anschließende Leitradkranz ebenfalls in diesem Gehäusering eingebaut werden.Fig. 1 shows the basic structure of this arrangement. The steam-water mixture is behind The blades of a turbine runner are caught in a nozzle and in a cylindrical one Housing housed double screw headed. The steam-water mixture flows through the first screw thread down. The condensate and all foreign bodies (e.g. salts) are separated; the dry and cleaned steam flows countercurrently in the second screw thread upwards into the outlet nozzle, which leads into the nozzles of the guide vanes of the following stage. The separators are expediently attached so that the excreted water can flow off in the direction of gravity, that is, in the upper part of the turbine housing, protruding predominantly into the interior of the housing, in the lower part the turbine housing, on the other hand, protrudes vertically from the housing. A schematic representation the separator arrangement can be seen from FIG. The separator part of the turbine housing can also be designed as a housing ring, which is attached to the main housing by means of flanges, what in particular a welded construction would allow. In this case, it could be attached to the outlet nozzles The guide wheel ring connected to the screw separator can also be installed in this housing ring.

Sofern es sich um Turbinen mit Regenerativvorwärmung des Speisewassers handelt, und das ist bei der Mehrzahl der modernen Turbinen der Fall, wird das ausgeschiedene Wasser in einen Speisewasser-If it is a question of turbines with regenerative preheating of the feed water, and that is at the majority of modern turbines the case, the separated water is in a feed water

709 850/144709 850/144

vorwärmer geleitet. Darüber hinaus kann dem unteren Teil des Abscheidergehäuses Heizdampf für Speisewasservorwärmung entnommen werden, so daß dieser Raum die Rolle des sonst erforderlichen Entnahmeringraumes im Turbinengehäuse übernehmen kann. Bei geringen Dampfentnahmemengen kann eine normale Konstruktion der Schraube mit gleichen Querschnitten zwischen den Schraubengängen verwendet werden. Bei größeren Dampf entnahmemengen kann der Strömungsquerschnitt des zweiten Ganges kleiner als de.- Strömungsquerschnitt des ersten Ganges ausgeführt werden. Die Abführung des Wassers und des Entnahmedampfes aus den Abscheidern der oberen Gehäusehälfte erfolgt mit Leitungen, die durch die Zwischenräume zwischen den Düsen im unteren Teil des Gehäuses nach außen geführt werden können (s. Fig. 3). Um den bekannten Schraubenabscheider den in den Turbiner· vorhandenen Verhältnissen anzupassen, wird er dahingehend abgeändert, daß die Eingangs- und Ausgangsstutzen die Form einer kegeligen Düse erhalten, wie in der Fig. 3 dargestellt. Bei der billigen einfachen Ausführung des Schraubenabscheiders entstehen im Kopf tote Räume, die Anlaß zu Störungen der Strömung bieten können. Um diese zu vermeiden, kann der Eingangs- und Ausgangsstutzen auch räumlich gekrümmt ausgeführt werden, so daß er räumlich dem jeweiligen Schraubengang angepaßt wird und dessen Verlängerung darstellt. Ein Beispiel der Düsengestaltung ist aus der Fig. 3 ersichtlich.preheater directed. In addition, the lower part of the separator housing can be used for heating steam for preheating of the feed water be removed, so that this space the role of the otherwise necessary removal ring space can take over in the turbine housing. With small amounts of steam drawn off, a normal Construction of the screw with the same cross-sections used between the screw threads will. With larger amounts of steam, the flow cross-section of the second passage can be smaller be executed as de.- flow cross-section of the first course. The discharge of the water and the Extraction steam from the separators in the upper half of the housing takes place with lines that run through the Gaps between the nozzles in the lower part of the housing can be guided to the outside (see Fig. 3). In order to adapt the known screw separator to the conditions existing in the turbine, it is modified in such a way that the inlet and outlet nozzles have the shape of a conical Obtained nozzle, as shown in FIG. With the cheap, simple design of the screw separator Dead spaces arise in the head, which can give rise to disturbances in the flow. Around To avoid this, the inlet and outlet nozzles can also be designed to be spatially curved so that it is spatially adapted to the respective screw thread and represents its extension. An example of the nozzle design can be seen in FIG. 3.

Claims

Patent claims:

1. Steam drying device for a steam turbine, characterized in that within the turbine housing in the steam flow along the Centrifugal separators are arranged in the circumference of the blades, in which the vapor moisture is separated and from which the dried steam is fed to the subsequent stages (Fig. 1).

2. Device according to claim 1, characterized in that the separator is screw separator be used.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the separator is arranged are that the main axis of the separator is placed in the direction of gravity and therefore the excreted water can flow freely in this direction (Fig. 2).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the separator unit is summarized in a housing ring with flanges on the other housing parts of the turbine is attached.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the inlet and outlet nozzles of the separator are nozzle-shaped are (Fig. 3).

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the inlet and outlet ports the separator are designed as spatially curved bodies, the boundary walls of which represent an extension of the flow guidance in the separator.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the eliminated Water is fed to a feed water preheater as a heating medium.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the flow reversal space the separator heating steam for feed water preheating is withdrawn.

9. Device according to claim 8, characterized in that the cross section of the output passage the separator is smaller than the cross section of the entrance passage.

1 sheet of drawings