EP2801703A1 - Dampfturbinenanlage mit Sperrdampfleitung - Google Patents

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EP2801703A1
EP2801703A1 EP20130166955 EP13166955A EP2801703A1 EP 2801703 A1 EP2801703 A1 EP 2801703A1 EP 20130166955 EP20130166955 EP 20130166955 EP 13166955 A EP13166955 A EP 13166955A EP 2801703 A1 EP2801703 A1 EP 2801703A1
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EP
European Patent Office
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steam
vapor
sealing
spindle
plant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20130166955
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rachid Dhima
Dirk Knudsen
Vitus Tapprich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F01D11/06—Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/72—Application in combination with a steam turbine

Definitions

  • the invention relates to a system comprising a turbomachine, a sealing steam line for supplying sealing vapor and a Wrasendampf effet for discharging Wrasendampf.
  • a facility such as As a rule, a steam turbine plant comprises a turbomachine designed as a steam turbine, which essentially has a rotatable rotor and a stationary housing.
  • the rotor is in this case rotatably mounted within the housing.
  • the steam turbine is supplied with steam via a steam generator.
  • a steam turbine comprises several sub-turbines, such as e.g. a high pressure, medium pressure and / or low pressure turbine part. There are embodiments in which the aforementioned sub-turbines are housed in separate housings.
  • the steam is fed via inflow into the steam turbine and discharged through outlets from the steam turbine.
  • the steam generally has high temperatures and high pressures, which means that as a result of the rotatable mounting of the rotor, a leakage steam could escape from the turbine interior into the atmosphere. Therefore, today the steam turbines are subjected to a so-called sealing steam, which counteracts a sealing steam to the effluent steam in the storage area at the ends of the steam turbine.
  • the steam turbines are supplied with steam via quick-closing and / or control valves.
  • the control valve regulates the steam supply, the quick-acting valve in the case of a quick closing, such. a fault that stops steam supply abruptly.
  • Valves designed for this application have a longitudinally displaceable poppet that can be moved against a valve sleeve. Since the steam is also in the valve under a high pressure and a high temperature, inevitably creates a leakage steam, which can flow out of the valve. Therefore, when the turbine's quick-closing and / or valve is closed, steam will escape through the gland. In this case, MAM system lines are provided which divert the spindle leak steam into the shaft seal steam system.
  • this hot spindle steam causes higher costs for the shaft seal steam system, because of the high temperature of the spindle flash steam, the use of high-quality expensive materials is necessary.
  • the hot spindle leak steam can damage individual components of the steam turbine, such as e.g. the shaft or housing when the spindle leak steam enters the turbine through the shaft seals. This is despite all then the case when the steam boiler or the heat recovery steam generator is in operation and the steam turbine is stopped.
  • the material of the shaft seal system is designed for the high temperatures of the spindle leak steam, resulting in increased costs.
  • auxiliary cooling steam is fed into the shaft seal vapor system.
  • the object of the invention is to provide a system comprising a turbomachine, with a safe operation is possible.
  • a system comprising a turbomachine, a sealing steam line for supplying sealing steam, a Wrasendampftechnisch for discharging Wrasendampf, wherein a Spindelleckdampf effet is provided, which is fluidly connected to the Wrasendampf admir and designed to conduct spindle leak steam.
  • an ejection device is arranged in the spindle outlet steam line, which is designed to spray off the spindle leak steam with a spray-off agent.
  • water is used as a spray.
  • the temperature of the spindle leak steam is reduced by the spray device, which means that materials can be used in the vapor steam line and in the spindle outlet steam line, which are significantly less expensive.
  • a plurality of steam steam lines are connected to the turbomachine and connected to a vapor steam manifold, wherein the spindle steam line is fluidically connected to the Wrasendampfsammeltechnisch.
  • a control device is connected to the ejection device, wherein the control device is designed to control the amount of Abspritzschs.
  • the temperature reduction can be controlled with the control device, which results in that the temperature in the Wrasendampf orchid can be adjusted.
  • the figure shows schematically a plant.
  • the figure shows a plant 1 comprising a first turbine part 2, a two-flow turbine part 3 and a further twin-bladed turbine part 4.
  • the sub-turbines 2, 3 and 4 are supplied via steam supply lines not shown with steam.
  • sealing steam lines 5 are provided in the storage area, which are supplied with sealing steam via an auxiliary steam generator 6 and a sealing steam valve 7.
  • the sealing steam line 5 is acted upon by a spindle leak steam 8.
  • the Wrasendampf mixed with the sealing steam and the atmospheric air is passed through Wrasendampftechnischen 9 in a Wrasendampfsammeltechnisch 10.
  • the Spindelleckdampf nie is thus fluidly connected to the Wrasendampfsammel endeavor 10 and for conducting formed by spindle outlet steam.
  • Several vapor steam lines 9 are connected to the steam turbine 2, 3 and 4 and connected to a Wrasendampfsammeltechnisch 10, wherein the Spindelleckdampf effet 13 is fluidically connected to the Wrasendampfsammel effet 10.
  • the steam vapor mixed with the spindle leak steam is then finally collected in a steam vapor condenser 14.
  • the spray device 12 has a control device, not shown, with which the amount of Abspritzschs is controlled so as to optimize the temperature of the spindle leak steam.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) umfassend eine Strömungsmaschine (2, 3, 4), eine Sperrdampfleitung zum Zuführen von Sperrdampf und eine Wrasendampfleitung (9) zum Abführen von Wrasendampf, wobei die Spindelleckdampfleitung mit der Wrasendampfleitung strömungstechnisch verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage umfassend eine Strömungsmaschine, eine Sperrdampfleitung zum Zuführen von Sperrdampf und eine Wrasendampfleitung zum Abführen von Wrasendampf.
  • Eine Anlage wie z.B. eine Dampfturbinenanlage umfasst in der Regel eine als Dampfturbine ausgebildete Strömungsmaschine, die im Wesentlichen einen rotierbaren Rotor und ein feststehendes Gehäuse aufweist. Der Rotor ist hierbei drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert. Die Dampfturbine wird über einen Dampferzeuger mit Dampf versorgt. Aus thermodynamischen Gründen umfasst eine Dampfturbine mehrere Teilturbinen, wie z.B. eine Hochdruck-, Mitteldruck- und/oder Niederdruckteilturbine. Es existieren Ausführungsformen, in der die vorgenannten Teilturbinen in separaten Gehäusen untergebracht sind.
  • Der Dampf wird über Einströmstutzen in die Dampfturbine geführt und über Ausströmstutzen aus der Dampfturbine ausgeleitet. Der Dampf weist hierbei in der Regel hohe Temperaturen und hohe Drücke auf, was dazu führt, dass in Folge der drehbaren Lagerung des Rotors ein Leckdampf aus dem Turbineninneren in die Atmosphäre gelangen könnte. Daher werden heutzutage die Dampfturbinen mit einem sogenannten Sperrdampf beaufschlagt, der im Lagerbereich an den Enden der Dampfturbine einen Sperrdampf dem ausströmenden Dampf entgegenwirkt.
  • Damit der Sperrdampf wiederum nicht in die Atmosphäre gelangt, wird eine sogenannte Wrasendampfabsaugung berücksichtigt, mit der mittels eines leichten Unterdruckes gegenüber der Atmosphäre einerseits Luft aus der Atmosphäre und andererseits ein geringer Anteil an Sperrdampf abgesaugt wird zu einem sogenannten Wrasendampf. Dieser Wrasendampf wird in einem Wrasendampfkondensator kondensiert und die Luft in einem komplizierten Verfahren vom Dampf getrennt.
  • Die Dampfturbinen werden über Schnellschluss- und/oder Stellventile mit Dampf versorgt. Das Stellventil regelt die Dampfzufuhr, wobei das Schnellschlussventil im Falle eines Schnellschlusses, wie z.B. einer Störung, die Dampfzufuhr schlagartig stoppt. Für diese Anwendung ausgebildete Ventile weisen einen in Längsrichtung verschiebbaren Ventilkegel auf, der gegen eine Ventilbuchse bewegt werden kann. Da der Dampf auch in dem Ventil unter einem hohen Druck und einer hohen Temperatur steht, entsteht zwangsläufig ein Leckdampf, der aus dem Ventil strömen kann. Wenn das Schnellschluss-und/oder das Stellventil der Turbine geschlossen wird, wird Dampf durch die Stopfbuchse daher entweichen. Für diesen Fall sind MAM-System-Leitungen vorgesehen, die den Spindelleckdampf in das Wellendichtungsdampfsystem ableiten.
  • Allerdings verursacht dieser heiße Spindelleckdampf höhere Kosten für das Wellendichtungsdampfsystem, da wegen der hohen Temperatur des Spindelleckdampfes der Einsatz von hochwertigen teuren Materialien notwendig ist. Der heiße Spindelleckdampf kann einzelne Komponenten der Dampfturbine beschädigen, wie z.B. die Welle oder das Gehäuse, wenn der Spindelleckdampf durch die Wellendichtungen in die Turbine eindringt. Dies ist trotzallem dann der Fall, wenn sich der Dampferzeugerkessel oder der Abhitzedampferzeuger in Betrieb befindet und die Dampfturbine stillgesetzt wird.
  • Somit wird das Material des Wellendichtungssystems für die hohen Temperaturen des Spindelleckdampfes ausgelegt, was zu erhöhten Kosten führt. Um Schäden entgegen zu treten, wird in diesem Fall, wenn die Temperatur im Wellendichtungsdampfsystem zu weit ansteigt, kühlender Hilfsdampf in das Wellendichtungsdampfsystem eingespeist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage umfassend eine Strömungsmaschine anzugeben, mit der ein sicherer Betrieb möglich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anlage umfassend eine Strömungsmaschine, eine Sperrdampfleitung zum Zuführen von Sperrdampf, eine Wrasendampfleitung zum Abführen von Wrasendampf, wobei eine Spindelleckdampfleitung vorgesehen ist, die mit der Wrasendampfleitung strömungstechnisch verbunden und zum Leiten von Spindelleckdampf ausgebildet ist.
  • Somit wird der neue erfindungsgemäße Weg eingeschlagen, den Spindelleckdampf, der aus dem Ventil kommt, nicht mehr dem Sperrdampf zuzuführen, sondern den Spindelleckdampf in die Wrasendampfleitung zu führen.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist in der Spindelleckdampfleitung eine Abspritzvorrichtung angeordnet, die zum Abspritzen des Spindelleckdampfes mit einem Abspritzmittel ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise wird Wasser als Abspritzmittel verwendet. Somit wird erfindungsgemäß die Temperatur des Spindelleckdampfes durch die Abspritzvorrichtung verringert, was dazu führt, dass in der Wrasendampfleitung und in der Spindelleckdampfleitung Materialien verwendet werden können, die deutlich kostengünstiger sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind mehrere Wrasendampfleitungen mit der Strömungsmaschine verbunden und mit einer Wrasendampfsammelleitung verbunden, wobei die Spindelleckdampfleitung mit der Wrasendampfsammelleitung strömungstechnisch verbunden ist. Somit wird berücksichtigt, dass eine Anlage aus mehreren Teilturbinen ausgebildet sein kann und eine kostengünstige Lösung darin gefunden werden kann, in dem eine Wrasendampfsammelleitung angeordnet wird, die die einzelnen Wrasendampfleitungen aus den Teilturbinen kommend sammelt und zu einem Wrasendampfkondensator führt. Bevor der Wrasendampf zum Wrasendampfkondensator geführt wird, wird der Wrasendampf über die erfindungsgemäße Spindelleckdampfleitung und der Abspritzvorrichtung mit dem Spindelleckdampf vermischt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Steuereinrichtung mit der Abspritzvorrichtung verbunden, wobei die Steuereinrichtung zum Steuern der Menge des Abspritzmittels ausgebildet ist. Somit lässt sich die Temperaturverringerung mit der Steuereinrichtung steuern, was dazu führt, dass die Temperatur in der Wrasendampfleitung eingestellt werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Figur näher dargestellt.
  • Die Figur zeigt in schematischer Weise eine Anlage.
  • Die Figur zeigt eine Anlage 1 umfassend eine erste Teilturbine 2, eine zweiflutige Teilturbine 3 und eine weitere zweiflutige Teilturbine 4. Die Teilturbinen 2, 3 und 4 werden über nicht näher dargestellte Dampfzuleitungen mit Dampf versorgt. In den Endbereichen sind im Lagerbereich Sperrdampfleitungen 5 vorgesehen, die über einen Hilfsdampferzeuger 6 und einem Sperrdampfventil 7 mit Sperrdampf versorgt werden. Zusätzlich wird gemäß dem Stand der Technik, was durch die wolkenartige Einkreisung dargestellt wird, die Sperrdampfleitung 5 mit einem Spindelleckdampf 8 beaufschlagt. Der mit dem Sperrdampf und der Atmosphärenluft vermischte Wrasendampf wird über Wrasendampfleitungen 9 in eine Wrasendampfsammelleitung 10 geführt.
  • In diese Wrasendampfsammelleitung 10 wird erfindungsgemäß nun mehr Spindelleckdampf 11 über eine Abspritzvorrichtung 12, die zum Abspritzen des Spindelleckdampfes 11 mit einem Abspritzmittel, das Wasser ist, ausgebildet.
  • Die Spindelleckdampfleitung ist somit mit der Wrasendampfsammelleitung 10 strömungstechnisch verbunden und zum Leiten von Spindelleckdampf ausgebildet. Mehrere Wrasendampfleitungen 9 sind mit der Dampfturbine 2, 3 und 4 verbunden und mit einer Wrasendampfsammelleitung 10 verbunden, wobei die Spindelleckdampfleitung 13 mit der Wrasendampfsammelleitung 10 strömungstechnisch verbunden ist. Der mit dem Spindelleckdampf vermischte Wrasendampf wird dann schließlich in einem Wrasendampfkondensator 14 gesammelt.
  • Die Abspritzvorrichtung 12 verfügt über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung, mit der die Menge des Abspritzmittels gesteuert wird, um somit die Temperatur des Spindelleckdampfes zu optimieren.

Claims (6)

  1. Anlage (1) umfassend
    eine Strömungsmaschine (2, 3, 4),
    eine Sperrdampfleitung zum Zuführen von Sperrdampf,
    eine Wrasendampfleitung (9) zum Abführen von Wrasendampf, gekennzeichnet durch
    eine Spindelleckdampfleitung, die mit der Wrasendampfleitung (9) strömungstechnisch verbunden ist und
    zum Leiten von Spindelleckdampf ausgebildet ist.
  2. Anlage (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Strömungsmaschine (2, 3, 4) als Dampfturbine ausgebildet ist.
  3. Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei in der Spindelleckdampfleitung eine Abspritzvorrichtung (12) angeordnet ist, die zum Abspritzen des Spindelleckdampfes mit einem Abspritzmittel ausbildet ist.
  4. Anlage (1) nach Anspruch 3,
    wobei als Abspritzmittel Wasser vorgesehen ist.
  5. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Wrasendampfleitungen (9) mit der Strömungsmaschine (2, 3, 4) verbunden sind und mit einer Wrasendampfsammelleitung (10) verbunden sind,
    wobei die Spindelleckdampfleitung mit der Wrasendampfsammelleitung (10) strömungstechnisch verbunden ist.
  6. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinrichtung mit der Abspritzvorrichtung verbunden ist,
    wobei die Steuereinrichtung zum Steuern der Menge des Abspritzmittels ausgebildet ist.
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