EP0110101A1 - Sattdampfturbinenanlage - Google Patents

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EP0110101A1
EP0110101A1 EP83110462A EP83110462A EP0110101A1 EP 0110101 A1 EP0110101 A1 EP 0110101A1 EP 83110462 A EP83110462 A EP 83110462A EP 83110462 A EP83110462 A EP 83110462A EP 0110101 A1 EP0110101 A1 EP 0110101A1
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EP
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reheater
saturated steam
pressure
connecting line
low
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Peter Dr. von Böckh
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General Electric Switzerland GmbH
ABB Asea Brown Boveri Ltd
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
ABB Asea Brown Boveri Ltd
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    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
    • F22G1/005—Steam superheating characterised by heating method the heat being supplied by steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01D13/02—Working-fluid interconnection of machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/26—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam
    • F01K3/262—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam by means of heat exchangers
    • F01K3/265—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam by means of heat exchangers using live steam for superheating or reheating

Definitions

  • the present invention relates to a saturated steam turbine system according to the preamble of the claim.
  • the steam coming from the high-pressure turbine is dried and then overheated.
  • the steam can then be expanded in the low-pressure turbine until final wetting.
  • the steam is usually dried and superheated in combined water separator reheaters.
  • the reheaters are designed as tube bundle heat exchangers, the steam to be heated flowing around the tubes and being heated by the steam condensing in the tubes.
  • heating is carried out with live steam, while in the case of multi-stage superheating, tap and live steam are used.
  • Reheaters of the horizontal design usually work with 1-2% purge steam, based on the total heating steam consumption.
  • the one to avoid operational cases required safety devices, which can lead to the destruction of the tube bundle, for example, by gushing and / or plug flow, are extensive and complex.
  • the flushing steam requirement is lower, but their space requirement is considerably larger.
  • thermodynamic efficiency is therefore much better than in systems without reheaters.
  • the object of the present invention is to be seen in creating a saturated steam turbine plant in which a better efficiency than with two-stage water separation can be achieved without an intermediate superheater, and in which the intermediate superheater can be arranged in any installation position without any particular effort.
  • the advantage of the arrangement according to the invention can be seen in particular in the shorter line routing between the high-pressure and low-pressure part, and in the small space requirement of the reheater bundles, since their installation and installation downstream of the high-speed water separator mean that the installation position is arbitrary, i.e. according to the space available, and the flow cross-section of the reheater is approximately the same compared to the connecting line. Furthermore, the total pressure loss is reduced by this arrangement, and the acceleration and deceleration phases in the working steam are eliminated. In conventional superheating, about 10%, but in the inventive arrangement of the reheater, only about 5% live steam is required.
  • 1 and 2 1 denotes a high-pressure turbine, the exhaust steam of which is fed via connecting lines 2 to low-pressure turbines 3.
  • two low-pressure turbines 3 are provided, the high-pressure turbine l, the two low-pressure turbines 3 and a generator 4 are connected by a common shaft 5.
  • a high-speed water separator 6 and a reheater bundle 7 are arranged downstream of the high-pressure turbine 1 in the underflow and upstream connecting lines 2, which require little space and whose flow cross section differs only insignificantly from the cross section of the connecting lines.
  • a flap valve 8 is provided between each reheater bundle 7 and the respective low-pressure turbine 3, but it is easily possible to omit the flap valves 8 without causing damage to the low-pressure turbines 3 due to excessive speeds.
  • FIG 3 shows a possible arrangement of the reheater bundle 7 with a trap flap 8 in the connecting line 2 between the low-pressure turbine 3 and the entry of the working steam from the high-speed water separator (not shown).
  • the working steam flows through the superheater tubes 9 arranged in the intermediate superheater 7 in the direction of the arrow in a cross flow the condensate flows off.
  • the intermediate superheaters for example L-shaped or U-shaped, and also spiral-shaped to compensate for the differential expansions that occur.
  • the reheater can be easily adapted to the local conditions.
  • Heater 7 in the connecting lines 2 Due to the arrangement of the intermediate according to the invention Heater 7 in the connecting lines 2, a multi-stage superheating is possible without additional space requirement, and since the reheater 7 forms part of the connecting lines 2, any installation position is possible.

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Abstract

In einer aus einer Hochdruck- (1) mindestens einer Niederdruckturbine (3) und einem Generator (4) bestehenden Sattdampfturbinenanlage, in welcher zwischen der Hochdruck- (1) und der Niederdruckturbine (3) in der Verbindungsleitung (2) ein Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheider (6) vorgesehen ist, ist stromabwärts desselben zwischen die Unterström- und Überströmverbindungsleitung (2) ein Zwischenüberhitzer (7) mit geringem Platzbedarf angeordnet. Der Zwischenüberhitzer (7) ist im Kreuzstrom vom Heizdampf geschaltet und weist annähernd denselben Durchflussquerschnitt auf wie die Verbindungsleitung (2), so daß er ein Teil derselben ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sattdampfturbinenanlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches.
  • Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Niederdruckturbine in derartigen Anlagen und zur Vermeidung von Erosion-Korrosion wird der aus der Hochdruck-Turbine kommende Dampf getrocknet und anschliessend überhitzt. In der Niederdruck- Turbine kann dann der Dampf bis zum Endnässen entspannt werden. Die Trocknung und Ueberhitzung des Dampfes erfolgt üblicherweise in kombinierten Wasserabscheider-Zwischenüberhitzern. Die Zwischenüberhitzer sind als Rohrbündelwärmeaustauscher ausgebildet, wobei der zu überhitzende Dampf die Rohre umströmt und vom in den Rohren kondensierenden Dampf aufgeheizt wird. Bei einer einstufigen Ueberhitzung erfolgt die Beheizung mit Frischdampf, während bei einer mehrstufigen Ueberhitzung Anzapf- und Frischdampf verwendet wird.
  • Zwischenüberhitzer der horizontalen Bauweise arbeiten üblicherweise mit 1-2 % Spüldampf, bezogen auf den gesamten Heizdampfverbrauch. Die zur Vermeidung von Betriebsfällen erforderlichen Sicherheitseinrichtungen, die beispielsweise durch Schwall- und/oder Pfropfenströmung zur Zerstörung der Rohrbündel führen können, sind umfangsreich und aufwendig. Bei Zwischenüberhitzern der vertikalen Bauweise ist zwar der Spüldampfbedarf geringer, jedoch ist deren Platzbedarf wesentlich grösser.
  • Zwischenüberhitzer werden zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades eingesetzt. Der thermodynamische Wirkungsgrad ist dadurch wesentlich besser als bei Anlagen ohne Zwischenüberhitzer.
  • Es ist auch bekanntgeworden, in Verbindung mit Hochgeschwindigkeitsabscheidern eine zweistufige Wasserabscheidung ohne Ueberhitzung vorzunehmen'(B. Andrieu: "Evolution des condenseurs, des postes d'eau et des separateurs de vapeur". AINI Liege, Centrales electriques modernes - 1981).
  • Bei der zweistufigen Wasserabscheidung ohne Ueberhitzung treten zwar die bekannten Probleme des Zwischenüberhitzers nicht auf, jedoch wird der Wirkungsgrad der Turbinengruppe verringert. Ausserdem ist eine zusätzliche Mitteldruck-Turbine, sowie erosion-korrosionsfestes Material für die Mittel- und Niederdruckturbinen erforderlich.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, eine Sattdampfturbinenanlage zu schaffen, bei welcher ein besserer Wirkungsgrad als mit zweistufiger Wasserabscheidung ohne Zwischenüberhitzer erzielt werden kann, und bei welcher die Zwischenüberhitzer ohne besonderen Aufwand in beliebiger Einbaulage angeordnet werden können.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Kennzeichen des Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen ergeben sich aus den Kennzeichen der abhängigen Unteransprüche.
  • Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung ist insbesondere in der kürzeren Leitungsführung zwischen Hochdruck-und Niederdruckteil, sowie im geringen Platzbedarf der Zwischenüberhitzerbündel zu erblicken, da durch deren Ausbildung und den Einbau stromabwärts des Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheiders die Einbaulage beliebig, d.h. den Platzgegebenheiten entsprechend, erfolgen kann und der Durchflussquerschnitt des Zwischenüberhitzers gegenüber der Verbindungsleitung annähernd gleich ist. Weiterhin wird der Gesamtdruckverlust durch diese Anordnung herabgesetzt, und es entfallen die Beschleunigungs- und Abbremsphasen beim Arbeitsdampf. Bei der klassischen Ueberhitzung werden etwa 10 %, bei der.erfindungsgemässen Anordnung des Zwischenüberhitzers jedoch nur etwa 5 % Frischdampf erforderlich.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 und 2 eine beispielsweise Anordnung einer erfindungsgemässen Sattdampfturbinenanlage,
    • Fig. 3 eine Detail-Anordnung eines Zwischenüberhitzers in einer Verbindungsleitung.
  • Gemäss den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine Hochdruck-Turbine bezeichnet, deren Abdampf über Verbindungsleitungen 2 Niederdruckturbinen 3 zugeführt wird. Im vorliegenden Fall sind zwei Niederdruckturbinen 3 vorgesehen, wobei die Hochdruck- turbine l, die beiden Niederdruckturbinen 3 und ein Generator 4 durch eine gemeinsame Welle 5 verbunden sind. In den Unterström- und Oberström-Verbindungsleitungen 2 ist jeweils stromabwärts der Hochdruckturbine 1 ein Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheider 6 und ein Zwischenüberhitzerbündel 7 angeordnet, das einen geringen Platzbedarf erfordert und dessen Durchflussquerschnitt nur unwesentlich von dem Querschnitt der Verbindungsleitungen abweicht. Zwischen jedem Zwischenüberhitzerbündel 7 und der jeweiligen Niederdruck- turbine 3 ist je eine Abfangklappe 8 vorgesehen, jedoch ist es ohne weiteres möglich, die Abfangklappen 8 wegzulassen, ohne dass Schäden durch Ueberdrehzahlen an den Niederdruckturbinen 3 entstehen.
  • In der Fig. 3 ist eine mögliche Anordnung des Zwischenüberhitzerbündels.7 mit Abfangklappe 8 in der Verbindungsleitung 2 zwischen der Niederdruckturbine 3 und dem Eintritt des Arbeitsdampfes vom Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheider (nicht dargestellt) gezeigt. Der Arbeitsdampf durchströmt.in Pfeilrichtung im Kreuzstrom die im Zwischenüberhitzer 7 angeordneten Ueberhitzerrohre 9. Durch einen Stutzen 10 tritt Heizdampf in den Zwischenüberhitzer 7 ein, umströmt die Ueberhitzerrohre 9, erwärmt den die Ueberhitzerrohre durchströmenden Arbeitsdampf und kondensiert an den Ueberhitzerrohren 9. Durch einen Austrittsstutzen 11 fliesst das Kondensat ab.
  • Es ist auch möglich, zur Kompensation der auftretenden Differenzdehnungen die Zwischenüberhitzer beispielsweise L- oder U-förmig, sowie spiralförmig auszubilden. Dadurch können die Zwischenüberhitzer auf einfache Weise den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Zwischenüberhitzer 7 in den Verbindungsleitungen 2 ist eine mehrstufige Ueberhitzung ohne zusätzlichen Platzbedarf möglich, und da der Zwischenüberhitzer 7 einen Teil der Verbindungsleitungen 2 bildet, ist eine beliebige Einbaulage möglich.

Claims (3)

1. Sattdampfturbinenanlage, im wesentlichen bestehend aus einer Hochdruck-Turbine (1), mindestens einer Niederdruck-Turbine (3) und einem Generator (4), wobei in der Verbindungsleitung (2) zwischen der Hochdruck- Turbine (1) und der Niederdruck-Turbine (3) mindestens ein Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheider (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Hochgeschwindigkeits-Wasserabscheiders (6) zwischen der Unterström- und Ueberström-Verbindungsleitung (2) mindestens ein im Kreuzstrom von Heizdampf angeströmter Zwischenüberhitzer mit geringem Platzbedarf (7) angeordnet ist.
2. Sattdampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenüberhitzer (7) annähernd denselben Durchflussquerschnitt aufweist wie die Verbindungsleitung (2).
3. Sattdampfturbinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenüberhitzer (7) ein Teil der Verbindungsleitung (2) ist.
EP83110462A 1982-11-24 1983-10-20 Sattdampfturbinenanlage Expired EP0110101B1 (de)

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CH6845/82 1982-11-24

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