DE112007001870T5

DE112007001870T5 - Dampfturbinen

Info

Publication number: DE112007001870T5
Application number: DE112007001870T
Authority: DE
Inventors: Martin Robert Rugby Lord; Philip David Rugby Hemsley
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-07-02
Also published as: GB0616832D0; CN101506477A; WO2008023046A1; JP2010501771A; US7955048B2; US20090175722A1; CN101506477B

Abstract

Eine Dampfturbine, die so konfiguriert ist, daß eine spätere Modifikation zum Betrieb in einem Carbon-Capture-Modus als Teil eines Kraftwerks, das Carbon-Capture-Einrichtungen enthält, erleichtert wird, wobei die Turbine folgendes umfaßt:
einen Turbinenrotor;
ein Turbinengehäuse und
mehrere Turbinenstufen;
wobei in einem anfänglichen Hergestellungszustand der Turbine der Turbinenrotor und das Turbinengehäuse jeweils – um jeweilige Längen r und c – länger sind als erforderlich, um die mehreren Turbinenstufen aufzunehmen, wobei die Längen r und c ausreichen, um mindestens eine weitere Turbinenstufe am Ausgang der Turbine während der späteren Modifikation aufzunehmen, so daß die Turbine nach der Modifikation mit einem vergrößerten Expansionsverhältnis und einem vergrößerten Volumenstrom an ihrem Ausgang arbeitet.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Dampfturbinen und insbesondere Dampfturbinen, die dafür ausgelegt sind, eine spätere Modifikation für den Betrieb mit einem Kraftwerk, das Carbon-Capture-Einrichtungen enthält, zu erleichtern.
Hintergrund der Erfindung
In jüngster Zeit gibt es einen wachsenden Konsens darüber, daß die globale Erwärmung und die daraus resultierende Klimaänderung ernsthafte Bedrohungen für die zukünftige sozioökonomische Stabilität darstellen. Dies hat das Interesse an CCS (carbon capture and storage) – sogenannte „Carbonsequestrierung" – geweckt als Möglichkeit, um weiterhin fossile Brennstoffe einzusetzen, ohne Kohlendioxid in die Atmosphäre freizusetzen. Carbon-Capture- und Sequestrierungstechnologien sind leider noch nicht voll entwickelt. Weiterhin wird die Auslegung von Kraftwerken zum Einfangen des Kohlenstoffs, den sie erzeugen, wahrscheinlich ihre Effizienz wesentlich reduzieren. Folglich werden die meisten, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerke immer noch ohne Vorkehrung für die zukünftige Kohlenstoffabscheidung gebaut. Es ist deshalb wahrscheinlich, daß Regierungen Richtlinien abfassen und/oder Anreize schaffen werden, damit die Anlagen für ein leichtes Nachrüsten mit Carbon-Capture-Anlagenteilen ausgelegt werden; d. h., sie werden so ausgelegt, daß sie „carbon-capture ready" sind.
Bisher wurden Dampfturbinen für Kraftwerke natürlicherweise so gebaut, daß sie über ihre ganze Lebensdauer hinweg auf einem bestimmten thermodynamischen Zyklus arbeiten. Je nach den Carbon- Capture-Maßnahmen, die eingesetzt werden, wird eine Nachrüstung von Kraftwerken mit Carbon-Capture-Anlagenteilen jedoch eine Modifikation ihrer Dampfturbinen erforderlich machen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung von Dampfturbinen, die sich nach Design und Herstellung leicht modifizieren lassen, um mit einem Minimum an Aufwand die Anforderungen von Carbon-Capture-Anlagenteilen zu erfüllen, die zu einem späteren Zeitpunkt dem Kraftwerk hinzugefügt werden.
Kurze Darstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Carbon-Capture-Ready-Kraftwerk einen Kessel und eine Dampfturbine umfassend mehrere Stufen, wobei zum Ermöglichen einer Modifikation des Kraftwerks nach der Konstruktion zum Integrieren eines Carbon-Capture-Prozesses, der Prozeßdampf erfordert, die Dampfturbine länger als notwendig ist zum Aufnehmen der mehreren Turbinenstufen um eine zusätzliche Länge, die ausreicht, um mindestens eine weitere Turbinenstufe am Ausgang der Turbine während der Modifikation nach der Konstruktion aufzunehmen, so daß die Turbine nach der Modifikation mit einem größeren Expansionsverhältnis und einem vergrößerten Volumenstrom an ihrem Ausgang betrieben werden kann, wodurch Dampf von dem Turbinenausgang abgelassen werden kann, um den erforderlichen Prozeßdampf zu liefern.
Bevorzugt reicht die zusätzliche Länge aus, um am Ausgang der Turbinen mindestens zwei weitere Turbinenstufen aufzunehmen. Die zusätzliche Länge kann mindestens teilweise voradaptiert sein, um die zusätzliche(n) Stufe(n) aufzunehmen.
Es wird vorgesehen, daß die Dampfturbine eine Mitteldruckdampfturbine sein sollte, die so betrieben werden kann, daß sie Dampf von einer Hochdruckdampfturbine empfängt und Dampf an eine Niederdruckdampfturbine mit einem ersten Volumenstrom liefert. Nach der Modifikation wird die Mitteldruckdampfturbine betrieben werden können, den Prozeßdampf mit einem zweiten Volumenstrom zu liefern, während sie Dampf mit dem ersten Volumenstrom an die Niederdruckdampfturbine liefert.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin eine Dampfturbine, die so konfiguriert ist, daß eine spätere Modifikation zum Betrieb in einem Carbon-Capture-Modus als Teil eines Kraftwerks, das Carbon-Capture-Einrichtungen enthält, erleichtert wird, wobei die Turbine folgendes umfaßt:
einen Turbinenrotor;
ein Turbinengehäuse und
mehrere Turbinenstufen;
wobei in einem anfänglichen Herstellungszustand der Turbine der Turbinenrotor und das Turbinengehäuse jeweils – um jeweilige Längen r und c – länger sind als erforderlich, um die mehreren Turbinenstufen aufzunehmen, wobei die Längen r und c ausreichen, um mindestens eine weitere Turbinenstufe am Ausgang der Turbine während der späteren Modifikation aufzunehmen, so daß die Turbine nach der Modifikation mit einem vergrößerten Expansionsverhältnis und einem vergrößerten Volumenstrom an ihrem Ausgang arbeitet.
Bevorzugt sind die zusätzlichen Längen r und c ausreichend, um mindestens zwei weitere Turbinenstufen am Ausgang der Turbine aufzunehmen. Zum Zeitpunkt der Herstellung der Turbine können die zusätzlichen Längen r und c des Turbinenrotors bzw. des Turbinengehäuses adaptiert sein, die zusätzliche(n) Stufe(n) aufzunehmen, oder eine derartige Adaptation kann während der späteren Modifikation der Turbine für Carbon-Capture erfolgen. Es wäre natürlich möglich, den Turbinenrotor und das Turbinengehäuse zum Zeitpunkt der Herstellung nur teilweise zu adaptieren und die Adaptation während der späteren Modifikation der Turbine zu vervollständigen.
Eine Adaptation zum Aufnehmen der zusätzliche(n) Stufe(n) kann in die zusätzliche Länge r des Turbinenrotors und/oder die zusätzliche Länge c des Turbinengehäuses eingearbeitete Merkmale zum Aufnehmen komplementärer Merkmale in der/den weiteren Turbinenstufen umfassen. In diesem Fall sollten Verkleidungsmittel an dem Turbinenrotor und/oder dem Turbinengehäuse vorgesehen sein, um Turbulenzen in der Strömung durch die Turbine aufgrund des Vorliegens von ungenutzten Merkmalen in den zusätzlichen Längen des Turbinenrotors und/oder des Turbinengehäuses zu vermeiden.
Es versteht sich, daß bei einer Turbine gemäß der vorliegenden Erfindung die prospektive Aufnahme von zusätzlichen Turbinenstufen an einem gewissen Punkt in der Zukunft eine entsprechende Dimensionierung anderer Turbomaschinenkomponenten während des anfänglichen Designs und der Herstellung erforderlich machen wird. Somit müssen die Strömungsbereiche des Turbinengehäuses und des/der Turbinenaustrittskanäle ausgelegt sein, die größten Volumenströme aufzunehmen, die sie nach einer Modifkation für Carbon-Capture antreffen werden.
Jede Turbinenstufe in einer Axialturbine wird eine feste Schaufel und eine bewegliche Schaufel umfassen. Die vorliegende Erfindung läßt sich gleichermaßen auf die Turbinenart mit Scheibe und Leitrad (sogenannte „Impulsturbinen") und auf die Turbine vom Reaktionstyp anwenden. Bei einer Turbine vom Reaktionstyp besitzen die statischen Schaufeln äußere Abschnitte, die in dem Turbinengehäuse fixiert sind, und innere Abschnitte, die dem Turbinenrotor abdichtend gegenüberstehen, wobei die sich bewegenden Schaufeln in einem Turbinenrotor vom Trommeltyp montierte Fußabschnitte besitzen und radial äußere Enden, die dem Turbinengehäuse abdichtend gegenüberstehen. Bei einer Maschine vom Typ mit Scheibe und Leitrad unterstützen die inneren und äußeren Ringe die festen Schaufeln kinematisch, wobei die äußeren Ringe in dem Turbinengehäuse montiert sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Dampfturbine gemäß der Erfindung in ihrem Herstellungszustand und
2 die gleiche Turbine nach einer späteren Modifikation, um einen anderen thermodynamischen Zyklus zu erzielen, der sich für den Betrieb in Verbindung mit Carbon-Capture-Einrichtungen mehr eignet.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Kurz beschrieben umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Dampfturbine für ein Kraftwerk für fossile Brennstoffe, das Carbon-Capture-Ready ist. Die Turbine enthält eine Mitteldruckturbine (IP – Intermediate Pressure), die so hergestellt ist, daß sie mit einem bestimmten Expansionsverhältnis arbeitet und eine Niederdruckturbine mit einem bestimmten Volumenstrom an Dampf versorgt. Die IP-Turbine wird mit zusätzlichen Längen bei ihrem Rotor und ihrem Gehäuse hergestellt, um den späteren Zusatz von zusätzlichen Turbinenstufen zu ermöglichen, die dahingehend effektiv sind, das Expansionsverhältnis und den Volumenstrom der Turbine an ihrem Ausgang zu vergrößern, ohne ihre Gesamtherstellungslänge zu vergrößern. Nach dem Zusatz der zusätzlichen Stufen kann der resultierende zusätzliche Volumenstrom an Prozeßdampf von dem Ausgang der IP-Turbine abgelassen werden, um einen Carbon-Capture-Prozeß nach der Verbrennung zu bedienen, ohne die Fähigkeit der IP-Turbine zu beeinflussen, die Niederdruckturbine mit dem ursprünglichen Volumenstrom an Dampf zu versorgen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 ist eine Axialdampfturbine 1 Teil eines Stromerzeugungskraftwerks für fossile Brennstoffe, das „Carbon-Capture Ready" ist, bei dem die Turbine Hochdruckdampf von einem Kessel empfängt, bevorzugt unter superkritischen Bedingungen für maximale Anlageneffizienz. Der Dampf expandiert sich nacheinander durch eine nichtgezeigte Hochdruckturbine (HP – High Pressure), eine Mitteldruckturbine (IP) 10 und eine nichtgezeigte Niederdruckturbine (LP – Low Pressure), die alle dem Dampf Energie entziehen zum Antreiben eines nichtgezeigten Stromgenerators, der von dem Turbinenrotor 12 angetrieben wird.
Die IP-Turbine 10 umfaßt unter anderem einen Turbinenrotor 12, ein Turbinengehäuse 14 und eine Reihe von Turbinenschaufelstufen 16. In diesem besonderen Fall gibt es neun Turbinenstufen 16, doch könnte es gemäß den Designanforderungen natürlich mehr oder weniger Stufen geben.
Jede IP-Turbinenstufe 16 umfaßt eine feste Schaufel 18 und eine sich bewegende Schaufel 20. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Turbine als eine Turbine vom Typ mit Scheibe und Leitrad (oftmals als eine Turbine vom Impulstyp bezeichnet) konstruiert, und somit werden die festen Blätter 18 von dem Innen- bzw. Außenring 22, 24 kinematisch getragen, wobei jeder Außenring 24 in einer ringförmigen Ausnehmung 25 in dem Turbinengehäuse 14 montiert ist und jeder Innenring 22 eine Ringkammer 27 zwischen aufeinanderfolgenden Scheibenrand- oder „Kopf"-Abschnitten 26 des Rotors 12 belegt (Unterteilungen zwischen individuellen Scheiben sind nicht gezeigt, da diese Scheiben während des Rotorherstellungsprozesses zusammengeschweißt worden sind, so daß der Rotor eine einzelne Einheit darstellt). Die radial inneren Oberflächen der Innenringe 22 liegen Abschnitten der äußeren Rotoroberfläche, die zwischen den Scheibenkopfabschnitten 26 liegen, abdichtend gegenüber. Wie in der Industrie wohlbekannt ist, können Labyrinthdichtungen, Bürstendichtungen oder dergleichen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die Spalte zwischen den Innenringen 22 und der Rotoroberfläche abzudichten. Hinsichtlich der sich bewegenden Schaufeln 20 besitzen sie bei diesem besonderen Design Fußabschnitte 28, die mit Hilfe einer Steckfußanordnung an den Scheibenrandabschnitten 26 des Rotors 12 fixiert sind, wie ebenfalls wohlbekannt ist. Die Spitzen der sich bewegenden Schaufeln 20 sind mit Deckbändern- oder Abdeckabschnitten 30 versehen, deren äußere Oberflächen entsprechenden Stegen 32 am Turbinengehäuse 14 abdichtend gegenüberliegen. Wiederum können Labyrinthdichtungen, Bürstendichtungen oder dergleichen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die Spalte zwischen den Deckbändern 30 und den Stegen 32 abzudichten.
Wie aus 1 hervorgeht, sind in dem Herstellungszustand der Turbine 1 der Turbinenrotor 12 und das Turbinengehäuse 14 jeweils – um jeweilige Längen r und c – länger als notwendig ist, um die gezeigten neun Turbinenstufen aufzunehmen. Tatsächlich reichen die Längen r und c in dem vorliegenden Beispiel aus, um zwei weitere Turbinenstufen während einer späteren Modifikation der Turbine aufzunehmen. Anders ausgedrückt ist die Turbine länger, als dies erforderlich ist, um die in 1 gezeigte Anzahl von Turbinenstufen aufzunehmen, und zwar um eine zusätzliche Länge, die ausreicht, um die weiteren Turbinenstufen aufzunehmen, durch die sie geeignet gemacht würde, in einem „Carbon-Capture"-Modus zu arbeiten, wie später erläutert.
Wie aus 1 zu sehen ist, wurde der Turbinenrotor 12 angepaßt, um die zusätzlichen Stufen zur Zeit ihrer Herstellung aufzunehmen, insofern Merkmale im Voraus in die zusätzlichen Längen r und c des Turbinenrotors 12 und des Turbinengehäuses 14 eingearbeitet wurden, um komplementäre Merkmale der zusätzlichen Turbinenstufen aufzunehmen. Insbesondere sind Scheibenkopfabschnitte 26A und Ringkammern 27A in die zusätzliche Länge r des Rotors eingearbeitet worden. Analog sind Abdichtungsstege 32A und Zwischenausnehmungen 25A in die zusätzliche Länge c des Gehäuses eingearbeitet worden. Wenngleich eine vollständige Voranpassung der zusätzlichen Längen des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses zum Aufnehmen der zusätzlichen Stufen möglich wäre, sind sie dennoch nur teilweise angepaßt worden. Beispielsweise sind die zusätzlichen Scheibenkopfabschnitte 26A nicht endgültig eingearbeitet worden, um die Steckfußabschnitte der zusätzlichen sich bewegenden Schaufeln aufzunehmen. Deshalb muß bei dieser bestimmten Ausführungsform die Anpassung für zusätzliche Turbinenstufen während einer späteren Modifikation der Turbine abgeschlossen werden.
Zusätzliche Charakteristiken der Turbine von 1 in ihrem Herstellungszustand sollten angemerkt werden. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß eine vollständige oder teilweise Voranpassung des Rotors 12 und des Gehäuses 14 zum Aufnehmen der möglichen zusätzlichen Stufen die Bereitstellung von entfernbaren Verkleidungen oder dergleichen erfordert, um übermäßige Turbulenzen in der Strömung durch die Turbine zu vermeiden. Solche Turbulenzen würden ansonsten durch unbenutzte Merkmale wie etwa die Kammern 27A und die Ausnehmungen 25A in den zusätzlichen Längen r und c des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses erzeugt werden. In 1 nehmen solche Verkleidungen die Form eines inneren Diffusorrings 34 an, der die Scheibenkopfabschnitte 26A und die Kammern 27A des Rotors 12 einkleidet, und von äußeren Diffusorringen 36, die die Ausnehmungen 25A und die Stege 32A des Gehäuses 14 einkleiden. Der innere Diffusorring 34 ist an einer statischen Struktur 38 der Turbine 10 fixiert, könnte aber alternativ an den Rotor fixiert sein. Das Fixieren an der statischen Struktur wird jedoch bevorzugt, weil keine zusätzliche Anpassung der Rotorperipherie erforderlich ist und der Diffusorring 34 nicht dahingehend ausgelegt werden muß, Drehbeanspruchungen aufzunehmen.
Bei einer nichtgezeigten alternativen Ausführungsform wird die ganze Anpassung des Rotors und des Gehäuses, die erforderlich ist, um die zusätzlichen Stufen aufzunehmen, solange aufgeschoben, bis eine Modifikation für Carbon-Capture erforderlich wird. Bei dieser Ausführungsform würden somit die zusätzlichen Längen r und c einfach erscheinen, da sie nur bis zum Rotoraußenprofil bzw. zum Gehäuseinnenprofil maschinell heruntergearbeitet worden sind. Um die Notwendigkeit vollständig zu vermeiden, daß getrennte innere und äußere Diffusorringe als Verkleidungen wirken, wäre es möglich, die zusätzlichen Längen r und c des Rotors und Stators so zu bearbeiten, daß das Rotoraußenprofil und das Gehäuseinnenprofil die erforderlichen diffundierenden Profile des Turbinenausgangs umfassen.
2 zeigt die Turbine 1 nach Modifikation für Carbon-Capture durch die Hinzufügung von zwei zusätzlichen Turbinenstufen 16A. Der in 1 gezeigte große innere Diffusorring 34 wurde entfernt und durch einen kleinen Ring 34A ersetzt, um das Profil des Turbinenausgangskanals 40 beizubehalten. Die Scheibenkopfabschnitte 26A sind fertig gedreht worden, um die Steckfußabschnitte 28A der sich bewegenden Schaufeln 20A in den zusätzlichen Turbinenstufen 16A aufzunehmen. Die äußeren Diffusorringe 36, 37 von 1 sind ebenfalls entfernt und durch die Außenringe 24A der beiden zusätzlichen Leiträder ersetzt worden.
Während sich die obige Beschreibung unter Bezugnahme auf 1 und 2 darauf konzentriert hat, eine Turbinenkonstruktion bereitzustellen, die sich ohne weiteres modifizieren läßt, um ihren thermodynamischen Zyklus für Carbon-Capture-Zwecke abzuändern, ist auch zu verstehen, daß die mögliche Unterbringung von zusätzlichen Turbinenstufen eine entsprechende Dimensionierung von anderen Turbomaschinenkomponenten während des anfänglichen Designs und der Herstellung erforderlich machen wird. Beispielsweise müssen die Strömungsbereiche des Turbinengehäuses 14 und des Turbinenaustrittskanals 40 so ausgelegt werden, daß sie die größten Volumenströme aufnehmen, die sie nach einer Modifikation für Carbon-Capture antreffen werden.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 bedeutet die Anforderung nach Carbon-Capture-Ready, daß das Kraftwerk so ausgelegt wird, daß zu der Anlage mit minimalem Aufwand an einem Datum eine gewisse Zeit nach ihrer Konstruktion, wenn Carbon-Capture-Technologie im großen Maßstab ausreichend entwickelt ist und installiert werden muß, ein geeigneter Post-Combustion-Carbon-Capture-Prozeß hinzugefügt werden kann. Dies erfordert unter anderem die Hinzufügung eines Kohlendioxidabscheiders hinter dem Kessel, der den Dampf für die Dampfturbine 1 produziert. Solche Abscheider erfordern große Massenströme von unter Druck stehendem Prozeßdampf, die bereitgestellt werden können durch Ablassen von Dampf aus dem IP-Turbinenaustrittskanal 40 vor dem Einlaß der LP-Turbine. Dies erklärt die Notwendigkeit, die IP-Turbine 10 so auszulegen, daß sie ausreichend Kapazität zum Aufnehmen des größten Volumenstroms besitzt, den sie nach der Modifikation der Anlage für Carbon-Capture, wahrscheinlich verarbeiten wird. Vor der Modifikation des Kraftwerks wird die IP-Turbine 10 jedoch unter ihrem größten Volumenstrom an ihrem Ausgang arbeiten, und zwar mit einem Volumenstrom und einem Expansionsverhältnis, das an die Einlaßkapazität und den Einlaßdruck der folgenden LP-Turbine angepaßt ist.
Wenngleich der Massenstrom an dem IP-Turbinenaustritt recht konstant bleibt, wird der Massenstrom zu dem LP-Einlaß nach der Modifikation signifikant abfallen, da ein Anteil des IP-Abgasstroms zu der Carbon-Capture-Anlage abgezweigt wird. Dies führt zu einer Reduktion beim IP-Abgasdruck und somit zu einer Zunahme beim Volumenstrom an dem IP-Turbinenaustritt. Dadurch wird die IP-Turbine mit einem vergrößertem Expansionsverhältnis arbeiten müssen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das vergrößerte Expansionsverhältnis dadurch erfüllt, daß zwei zusätzliche Turbinenstufen 16A hinzugefügt werden. Nachdem der Prozeßdampf von dem Auslaß der IP-Turbine abgeblasen worden ist, wird der Volumenstrom in den LP-Turbineneinlaß gleich seiner ursprünglichen Designkapazität sein.
Es versteht sich, daß die Vorkehrung für die Hinzufügung von zwei Turbinenstufen in 1 und 2 nur ein Beispiel ist. Die tatsächliche Anzahl an erforderlichen zusätzlichen Stufen wird von dem für Carbon-Capture erforderlichen Massenfluß von Prozeßdampf abhängen, der wiederum von der Größe des Kraftwerks und den Parametern des gewählten spezifischen Carbon-Capture-Systems abhängen wird.
Wenngleich 1 und 2 eine Turbine vom Typ mit Scheibe und Leitrad bzw. vom Impulstyp darstellen, kann die Erfindung gleichermaßen auf Turbinen vom Reaktionstyp angewendet werden, bei denen äußere Abschnitte der statischen Schaufeln direkt in dem Turbinengehäuse fixiert sind und die Füße der sich bewegenden Schaufeln in Nuten auf einem trommelartigen Rotor montiert sind.
Durch die vorliegende Erfindung lassen sich mehrere Vorteile erzielen:

– die Turbine besitzt eine optimale Leistung sowohl vor wie auch nach der Modifikation;
– die Modifikationskosten sind minimiert;
– die Anzahl der Komponenten, die während der Modikfiation verschrottet werden müssen, ist minimiert;
– die Wirtschaftlichkeit der Anlage über die Lebensdauer ist relativ zu einer Anlage, die nicht von Anfang an mit einer Turbine für Carbon-Capture-Ready ausgestattet ist, verbessert.

Die vorliegende Erfindung wurde oben lediglich beispielhaft beschrieben, und Modifikationen können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung wie beansprucht erfolgen. Die Erfindung besteht auch aus allen hierin beschriebenen oder in den Zeichnungen gezeigten oder impliziten Merkmalen oder einer beliebigen Kombination aus beliebigen solchen Merkmalen oder einer beliebigen Generalisierung von beliebigen solcher Merkmale oder Kombinationen, was sich auf Äquivalente davon erstreckt. Somit sollten der Umfang und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch keine der obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt werden. Jedes in der Spezifikation, einschließlich den Ansprüchen und Zeichnungen, offenbarte Merkmal kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die den gleichen, äquivalenten oder ähnlichen Zwecken dienen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Jede Erörterung des Stands der Technik durch die Spezifikation hinweg ist kein Eingeständnis, daß solcher Stand der Technik weithin bekannt ist oder Teil des üblichen allgemeinen Wissens auf dem Gebiet bildet.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind in der ganzen Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „umfassen", „umfassend" und dergleichen in einem inklusiven im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne zu verstehen; das heißt, in dem Sinne von „enthaltend, aber nicht begrenzt auf".
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Dampfturbine 1 für ein Kraftwerk für fossile Brennstoffe, das Carbon-Capture-Ready ist, enthält eine Mitteldruckturbine (IP – Intermediate Pressure) 10, die so hergestellt ist, daß sie mit einem bestimmten Expansionsverhältnis arbeitet und eine Niederdruckturbine mit einem bestimmten Volumenstrom an Dampf versorgt. Die IP-Turbine 10 wird mit zusätzlichen Längen r und c bei ihrem Rotor 12 und ihrem Gehäuse 14 hergestellt, um den späteren Zusatz von zusätzlichen Turbinenstufen zu ermöglichen, die dahingehend effektiv sind, das Expansionsverhältnis und den Volumenstrom der Turbine an ihrem Ausgang zu vergrößern, ohne ihre Gesamtherstellungslänge zu vergrößern. Nach dem Zusatz der zusätzlichen Stufen kann der resultierende zusätzliche Volumenstrom an Prozeßdampf von dem IP-Turbinenausgang abgelassen werden, um einen Carbon-Capture-Prozeß nach der Verbrennung zu bedienen, ohne die Fähigkeit der IP-Turbine zu beeinflussen, die Niederdruckturbine mit dem ursprünglichen Volumenstrom an Dampf zu versorgen.

Claims

Eine Dampfturbine, die so konfiguriert ist, daß eine spätere Modifikation zum Betrieb in einem Carbon-Capture-Modus als Teil eines Kraftwerks, das Carbon-Capture-Einrichtungen enthält, erleichtert wird, wobei die Turbine folgendes umfaßt: einen Turbinenrotor; ein Turbinengehäuse und mehrere Turbinenstufen; wobei in einem anfänglichen Hergestellungszustand der Turbine der Turbinenrotor und das Turbinengehäuse jeweils – um jeweilige Längen r und c – länger sind als erforderlich, um die mehreren Turbinenstufen aufzunehmen, wobei die Längen r und c ausreichen, um mindestens eine weitere Turbinenstufe am Ausgang der Turbine während der späteren Modifikation aufzunehmen, so daß die Turbine nach der Modifikation mit einem vergrößerten Expansionsverhältnis und einem vergrößerten Volumenstrom an ihrem Ausgang arbeitet.
Dampfturbine nach Anspruch 1, bei der die zusätzlichen Längen r und c ausreichen, um mindestens zwei weitere Turbinenstufen am Ausgang der Turbine aufzunehmen.
Turbine nach Anspruch 1 oder 2, bei der in dem anfänglichen Herstellungszustand der Turbine die zusätzlichen Längen r und c des Turbinenrotors bzw. des Turbinengehäuses mindestens teilweise voradaptiert sind, um die zusätzliche(n) Stufe(n) aufzunehmen.
Turbine nach Anspruch 3, bei der die Adaptation zum Aufnehmen der zusätzlichen Stufe(n) in die zusätzliche Länge r des Turbinenrotors und/oder die zusätzliche Länge c des Turbinengehäuses eingearbeitete Merkmale zum Aufnehmen von komplementären Merkmalen in der/den weiteren Turbinenstufen umfaßt.
Turbine nach Anspruch 4, bei der Verkleidungsmittel an dem Turbinenrotor und/oder dem Turbinengehäuse vorgesehen sind, um Turbulenzen in der Strömung durch die Turbine aufgrund des Vorliegens von unbenutzten Merkmalen in den zusätzlichen Längen des Turbinenrotors und/oder des Turbinengehäuses zu vermeiden.
Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dampfturbine eine Mitteldruckdampfturbine ist, die dahingehend betrieben werden kann, Dampf von einer Hochdruckdampfturbine zu empfangen und Dampf an eine Niederdruckdampfturbine mit einem ersten Volumenstrom zu liefern.
Kraftwerk nach Anspruch 6, bei dem nach Modifikation die Mitteldruckdampfturbine so betrieben werden kann, daß sie Prozeßdampf mit einem zweiten Volumenstrom liefert, während sie Dampf mit dem ersten Volumenstrom an die Niederdruckdampfturbine liefert.
Kraftwerk für Carbon-Capture-Ready mit einem Kessel und einer Dampfturbine umfassend mehrere Stufen, wobei zum Ermöglichen einer Modifikation des Kraftwerks nach der Konstruktion zum Integrieren eines Carbon-Capture-Prozesses, der Prozeßdampf erfordert, die Dampfturbine länger als notwendig ist zum Aufnehmen der mehreren Turbinenstufen um eine zusätzliche Länge, die ausreicht, um mindestens eine weitere Turbinenstufe am Ausgang der Turbine während der Modifikation nach der Konstruktion aufzunehmen, so daß die Turbine nach der Modifikation mit einem größeren Expansionsverhältnis und einem vergrößerten Volumenstrom an ihrem Ausgang betrieben werden kann, wodurch Dampf von dem Turbinenausgang abgelassen werden kann, um den erforderlichen Prozeßdampf zu liefern.
Kraftwerk nach Anspruch 8, bei dem die zusätzliche Länge ausreicht, um mindestens zwei weitere Turbinenstufen am Ende der Turbine aufzunehmen.
Kraftwerk nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die zusätzliche Länge mindestens teilweise vorangepaßt ist, um die zusätzliche(n) Stufe(n) aufzunehmen.
Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dampfturbine eine Mitteldruckdampfturbine ist, die dahingehend betrieben werden kann, Dampf von einer Hochdruckdampfturbine zu empfangen und Dampf an eine Niederdruckdampfturbine mit einem ersten Volumenstrom zu liefern.
Kraftwerk nach Anspruch 11, bei dem nach Modifikation die Mitteldruckdampfturbine so betrieben werden kann, daß sie Prozeßdampf mit einem zweiten Volumenstrom liefert, während sie Dampf mit dem ersten Volumenstrom an die Niederdruckdampfturbine liefert.