DE499437C - Verfahren zum Betriebe von mehrstufigen Dampfturbinen, die mit Hoechstdruckdampf arbeiten und in der ersten Stufe teilweise beaufschlagt sind - Google Patents

Description

Es gibt Fälle, wo mindestens im ersten Tedl einer Dampfturbine kleine Dampfvotomen zu verarbeiten sind, so daß sich! dort für die Erzielung eines graten "Wirkungsgrades ungünstige Dampf- und bauliche Verhältnisse ergeben. Das trifft z. B. für Turbinen kleiner Leistung zu, in Verbindung mit ^eichen es zwecks Hebung dies Wirkungsgrades bereits vorgeschlagen worden ist, entspannten frischdampf, der eine hohe Geschwindigkeit besitzt, dazu zu verwenden, um anderen Dampf geringerer Geschwindigkeit, der bereits in der Dampfturbine Arbeit geleistet hat, zu verdichten und zu beschleunigen, worauf das dabei entstandene Dampfgemisch in einer Turbine Arbeit verrichtet. Duirch diese Maßnahmen wurde entweder eine Herabsetzung der Umdrehungszahl der Dampfturbine oder eine vorteilhafte Regielung der letzte-

ao ren oder ein Arbeiten mit vergrößertem

Dampfgewicht und einem — > ο, ι bezweckt.

^co

Ferner wurde eine gleichzeitige Verdichtung des durch die Turbine hindurchgehenden expandierten Dampfes angestrebt, was aber nur unter Inkaufnahme positiver Arbeitsverluste möglich war.

Im Gegensatz dazu bezweckt vorliegende

Erfindung bei mehrstufigen Dampfturbinen, die mit Höchstdruckdampf arbeiten und in der ersten Stufe teilweise beaufschlagt sind, an allen Stellen einer solchen Dampfturbine für ein verhältnismäßig großes Dampfvolumen zu sorgen, damit die Schaufeln nirgends allzu klein bemessen werden müssen und mit größerer Beaufschlagung als bisher gearbeitet werden kann. Bekanntlich ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, mit Höchstdruckdampf zu arbeiten, d. h. mit Dampf, dessen Druck in der Nähe des kritisehen Druckes liegt, also mit Dampf von etwa 224 Atm. Druck, wie er in dem bekannten Benson-Kessel erzeugt wird. Bisher wurde dieser Dampf sehr hoher Spannung entweder einfach vor seiner Ausnutzung in einer Dampfturbine bis unter 100 Atm. herabgedrosselt, weil man es gar nicht wagte, ihn in einer Turbine zu verarbeiten, oder es wurde der größte Teil des zur Verfügung stehenden Wärmegefälles in einer sogenannten Vorschaltturbine ausgenutzt. Beiden Vorgehen haften wesentliche Nachteile an. Wird der hochgespannte Frischdampf auf einen Turbineneinlaßdruck herabgedrosselt, der nicht mehr das Vorsehen einer besonders teuren Turbine bedingt, so geht ein Teil des Wärmiegefiälles, soweit positive Arbeitsleistung in Betracht kommt, verloren, was den Gesamtwirkungsgrad der Anlage herabdrückt. Wird dagegen ein Teil des WärmegefäUes des ^⁰

Dampfes vion sehr hohem Druck in einer Vorschaltturbine verarbeitet, so bedingt das das Vorsehen einer Turbine sehr teurer Bauart, die dabei nach den Übelstand aufweist daß in einer solchen Turbine wegen der klelinen Schaufelhöhen und der kleinen Dampfvolumen kein so guter Wirkungsgrad wie bei Normalturbinen, d.h. Turbinen, in denen.keine 60 Atm. übersteigenden Drücke vorkommen, erreicht werden kann. Vorliegender Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß sich die erwähnten Üfaelstände, d.h. die Energieverluste 'infolge Drosselung, und die Erfordernis, eine sehr teure und doch nur mit verhältnismäßig niedrigem Wirkungsgrad arbeitende Turbine für das Verarbeiten der obersten Gefällstufen von Höchstdruckdatnpf vorsehen zu müssen, in einfacher Weise dadurch beseitigen lassen, daß der Höchstdruckdampf vorerst ohne Arbeitsleistung und lediglich zur Erhöhung seiner Geschwindigkeit auf einen Druck entspannt wird, der sich noch in Normalturbinen verarbeiten läßt, und daß dieser entspannte Dampf von hoher Geschwindigkeit in an sich bekannter Weise zur Beschleunigung einer bereits durch die erste Laufschaufelung der Turbine hindurchgegangenen Dampfmenge ohne Verdichtung dieser Dampfmenge verwendet und das dabei entstandene Dainpfgemisch in die erste Laufschaufelung der genannten Turbine geleitet wird. Auf diese Weise ist es möglich, bei Verwendung von Höchstdruckdampf das Dampfvolumen, welches hei höchstgespanntem Dampf sehr klein ist, derart zu vergrößern — und zwar ohne· daß dabei an Arbeit nennenswert einzubüßen ist —, daß die Länge der Schaufehl und die Beaufschlagung in der ersten Stufe in dem für die Erzielung eines guten Wirkungsgrades erfoirderljiciuen Maße vergrößert werden können. Es ist also möglich, mit Turbinen auszukommen, die betriebssicher laufen und an und für sich schon einen guten Wirkungsgrad 'ergeben. Bei einer zur Ausführung des neuen Verfahrens bestimmten Dampfturbiniesnanlage ragt erfindungsgemäß in jeden Kanal der ersten Leitvorrichtung der Turbine mindestens eine mit dem Frischdampf betriebene Strahldüse. Auf der Zeichnung ist ein Teil einer Dampfturbinenanlage, die das- neue Verfahren veranschaulicht, schematisich und beispielsweise dargestellt. Es zeigt:

Abb. ι einen senkrechten Schnitt nach der linie I-I der Abb. 2 durch die zwei ersten Stufen einer mehrstufigen Scheibenradturbine mit teilweise beaufschlagter erster Stufe und Abb. 2 einen waagerechten Schnitt nach

der linie II-II der Abb. 1.

ι bezeichnet eine im Gehäuse 2 der Dampfturbine angeordnete Dampfverteilkarnmer, die an einen nicht dargestellten Dampferzeuger angeschlossen ist. 3 und 4 sind -zwei Leitvorrichtungen; der Leitvorrichtung 3 ist ein Laufrad 5 und der Leitvorrichtung 4 ein Laufrad 6 zugeordnet. In jeden Kanal 7 der ersten Leitvorrichtung 3 ragt eine Strahldüse 8, die mit aus der Kammer 1 zuströmendem Frischdampf gespeist wird. Zwischen der Laufschauf elung des Rades 5 und der Leitvorrichrung 4. ist ein größerer Zwischenraum¹11 vorgesehen, der durch in der Leitvorrichtung 3 vorgesehene Kanäle 9 mit einer dieser Leitvorrichtung 3 vorgelagerten Kammer 10 in Verbindung steht.

In den Düsen 8 wird nun ein Teil des Drukkes des hochgespannten Frischdampfes vor dem eigentlichen Eintritt in die erste Leitvorrichtung 3 der Turbine in Geschwindigkeit umgesetzt und hierauf nach dem Austritt aus den Düsen 8 durch Strahlwirkung zur Beschleunigung eines durch die Kanäle 9 und die Räume 11, 10 in Umlauf gehaltenen Teiles des bereits durch die Laufschaufelung des Rades 5 hindurchgegangenen Dampfes ohne Verdichtung dieser Dampfmenge verwendet. Das dabei entstehende Dampfge- -Bsisdh wird veranlaßt, mit kleinerer Geschwindigkeit als derjenigen des Frischdampfes durch eine gemeinsame Laufschaufelung, d,li, das Laufrad S, zu strömen, worauf ein Teil dieses Gemisches durch die weiteren Stufen der Turbine strömt, während der Rest infolge der voiH entspanntien Frischdampf ausgeübten Strahlwirkung in die Kammer 10 übertritt.

Gewünschtenfalls können die Düsen 8 auch dazu verwendet werden, um einen. Teil des Dampfes in Umlauf zu halten, der bereits durck mehr als eine Laufschaufelung hindurchgegangen ist.

Die aus den Düsen 8 austtietendan Strahlen bewirken, daß eine verhältnismäßig große Dampfmenge durch die erste Laufschaufelung hindurchgeht, so daß die betreffenden Schaufein, selbst wenn die spezifische Dampfdtichte des- teilweise entspannten, Frischdampfes noch groß ist, annehmbar lang bemessen werden können. ;

Ist die Austrittsgeschwindigkeit des Dampfgemisches aus der Laufschaufjelung, duirch die es hindurchgegangen ist, groß, so kann ein Teil dieses Dampf gemisches durch geeignete Dampfkanäle, deren Mittellinie beispielsweise in einer waagerechten Ebene gelegen ein kann, so den Düsen 8 zugeführt werden, daß jener Teil, wenn er mit dem entspanntem Frischdampf in Berührung kommt, bereits eine verhältnismäßig große Geschwindigkeit besitzt. Letztere erfährt dann in der Leitvorrichtung durch die Strahlwirkung des aus den Düsen 8 austretenden Frischdampfes eine

weitere Erhöhung, so daß die Geschwindigkeit des Gemischtes beim Eintritt in die erste Laufschaufelung eine große sein wird. Anstatt den aus den Düsen 81 ausströmenden Frischdampf in der dargestellten Weise auf Dampf einwirken zu lassen, der bereits durch mindestens eine Laufschaufelung der Turbine hindurchgegangen ist, kann er auch zum Einwirken, d. h. zur Beschleunigung einer

ίο Dampfmenge verwendet werden, die einer zweiten Frischdampfquelle niedrigeren Drukkes entnommen wird. Der Frischdampf niedrigeren Druckes kann in einem solchen Falle vor seiner Beschleunigung durch den Hochdruckdampf bereits eine teilweise Entspannung erfahren.

Der mindestens teilweise entspannte Frischdampf hoher Spannung kann vor seiner Arbeitsleistung in den Laufschaufeluingen auch gleichzeitig zur Beschleunigung von Frischdampf niedrigerer Spannung und von Dampf, der schon in der Turbine gearbeitet hat, verwendet werden.

Das Dampfgemisch, welches nach demAustritt des teilweise entspannten Frischdampfes hoher Spannung aus der Entspannuingsvorrichtung entsteht, kann unmittelbar einer Laufschaufelung zugeführt oder vor dem Eintritt in eine solche noch einer Entspannung unterworfen werden.

Anstatt in jeden Leitkanal 7 nur eine Düse 8 ragen zu lassen, können in Verbindung mlit jedem Kanal 7, falls man mit dünnen Strahlen arbeiten will, auch mehrere Düsen 8 vor

gesehen sein. Für die Umsetzung des Druk- 35 kes des hochgespannten Frischdampfes in Geschwindigkeit zwecks Erzielung einer Strahlwirkung kann irgendeine bekannte Entspannungsvorriehtung zur Verwendung kommen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Betriebe von mehrstufigen Dampfturbinen, die mit Höchstdruckdampf arbeiten und in der ersten Stufe teilweise beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dear Höchstdruckdampf zunächst ohne Arbeitsleistung und. lediglich zur Erhöhung seiner Geschwiindigkeit auf einen Druck, der sich noch in Normalturbinen verarbeiten läßt, entspannt wird, worauf dieser entspannte Dampf von hoher Geschwindigkeit in an sich bekannter Weise zur Beschleunigung einer bereits durch die erste Laufschaufelung der Turbine · hindurchgegangienen Dampf menge ohne Verdichtung dieser Dampfmenge verwendet und das dabei entstandene Dampfgem&sch in die erste Laufschaufelung der genannten Turbine geleitet wird.
2. 2. Dampfturbänenanlage ziuir Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichniet, daß in jeden Kanal der ersten Leitvorrichtung der Turbine mindestens eine mit dem Frischdampf betriebene Strahldüse ragt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen