EP3610137A1 - Dampfturbine und verfahren zum betreiben derselben - Google Patents

Dampfturbine und verfahren zum betreiben derselben

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EP3610137A1
EP3610137A1 EP18708060.1A EP18708060A EP3610137A1 EP 3610137 A1 EP3610137 A1 EP 3610137A1 EP 18708060 A EP18708060 A EP 18708060A EP 3610137 A1 EP3610137 A1 EP 3610137A1
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EP
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steam
pressure inner
inner housing
low
steam turbine
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Definitions

  • the process steam can be deflected from the high-pressure inner housing in a main ⁇ flow direction and out to the outside of the high-pressure inner housing.
  • the desireddeef ⁇ fect the cooling pipe along an inner wall of the steam turbine outer casing and / or along an outer wall of the high-pressure ⁇ inner housing is arranged or designed from ⁇ .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine (1a; b), aufweisend ein Dampfturbinen-Außengehäuse (20), ein Hochdruck-Innengehäuse (30) mit einem ersten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt (31) und einem ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt (32) zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruck-Innengehäuse (30) vom ersten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt (31) zum ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt (32) in einer ersten Prozessdampf- Entspannungsrichtung (33), ein Niederdruck-Innengehäuse (40) mit einem zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (41) und einem zweiten Prozessdampf-Austrittsabschnitt (42) zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdruck-Innengehäuse (40) vom zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (41) zum zweiten Pro- zessdampf-Austrittsabschnitt (42) in einer zweiten Prozess- dampf-Entspannungsrichtung (43), und einen Zwischenüberhitzer (50), der stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses (30) und stromaufwärts des Niederdruck-Innengehäuses (40) angeordnet ist, wobei das Hochdruck-Innengehäuse (30) und das Nieder- druck-Innengehäuse (40) innerhalb des Dampfturbinen- Außengehäuses (20) angeordnet sind, wobei das Hochdruck- Innengehäuse (30) und das Niederdruck-Innengehäuse (40) der- art angeordnet sind, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt (31) des Hochdruck-Innengehäuses (30) dem zweiten Dampfein- trittsabschnitt (41) des Niederdruck-Innengehäuses (40) zuge- wandt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Dampfturbine (1a; 1b).

Description

Beschreibung
Dampfturbine und Verfahren zum Betreiben derselben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine sowie ein Verfahren zum Betreiben der Dampfturbine.
In Dampfkraftwerken wird zum Betrieb von Dampfturbinen als Arbeitsmedium Dampf verwendet. Der Wasserdampf wird in einem Dampfkessel erwärmt und strömt als Prozessdampf über Rohrlei- tungen in die Dampfturbine. In der Dampfturbine wird die zu¬ vor aufgenommene Energie des Arbeitsmediums in Bewegungsener¬ gie umgewandelt. Mittels der Bewegungsenergie wird ein Gene¬ rator betrieben, welcher die erzeugte mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Danach strömt der entspannte und abgekühlte Prozessdampf in einen Kondensator, wo er durch Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher kondensiert und als flüssiges Wasser erneut dem Dampfkessel zum Erhitzen zuge¬ führt wird. Übliche Dampfturbinen weisen wenigstens einen Hochdruckteil und wenigstens einen Niederdruckteil auf. Beim Niederdruck¬ teil sinkt die Temperatur des Prozessdampfes stark ab, wo¬ durch es zur teilweisen Kondensation des Prozessdampfes kommen kann. Der Niederdruckteil ist dabei sehr empfindlich hin- sichtlich eines Nässegehalts des Prozessdampfes. Erreicht der Prozessdampf im Niederdruckteil der Dampfturbine einen Nässe¬ gehalt von ca. 8 bis 10 Prozent, sind Maßnahmen zu ergreifen, die den Nässegehalt des Prozessdampfes vor dem Eintritt in den Niederdruckteil auf ein zulässiges Maß reduzieren.
Um die Effizienz eines Dampfkraftwerks zu erhöhen, wird der Prozessdampf hierzu vor dem Eintritt in den Niederdruckteil einer Zwischenüberhitzung zugeführt. In der Zwischenüberhit- zung wird der Prozessdampf erhitzt, sodass der Nässegehalt sinkt. Bei dieser Zwischenüberhitzung wird der gesamte Dampf- massenstrom nach dem Hochdruckteil aus der Dampfturbine ent¬ nommen, der Zwischenüberhitzung zugeführt und annähernd auf die Temperatur des Frischdampfs angehoben. Anschließend wird der Prozessdampf dem Niederdruckteil zugeführt. Ohne eine solche Zwischenüberhitzung müsste die Dampfturbine angehalten werden, da auskondensierte Wassertropfen auf die sich drehenden Turbinenschaufeln auftreffen könnten und dadurch Schaden an der Turbine verursachen würden.
Bei mehrstufigen Dampfturbinen wird zwischen den einzelnen Turbinenstufen eine solche Zwischenüberhitzung des Prozessdampfes durchgeführt. Dies führt zu einer höheren Effizienz, da mittels des überhitzten Wasserdampfs effizienter mechanische Energie in den Turbinenstufen erzeugbar ist.
Bei der Implementierung von Zwischenüberhitzungssystemen in Dampfturbinen wird das Material der Außenwand insbesondere zwischen den einzelnen Turbinenstufen hoch beansprucht. An der ersten Turbinenstufe wird der kältere Wasserdampf entnommen, dem Zwischenüberhitzer zugeführt und der aufgeheizte Prozessdampf der zweiten Turbinenstufe zugeführt. Dabei tre¬ ten in der Außenwand im Übergang zwischen der ersten Turbinenstufe und der zweiten Turbinenstufe hohe Temperaturdiffe¬ renzen auf. Da das Ende der ersten Turbinenstufe, aus der der kältere Prozessdampf entnommen wird, und der Beginn der zweiten Turbinenstufe, in welchem der heiße Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer zugeführt wird, eng beieinander liegen, treten hohe thermische Spannungen in der Außenwand auf. Dies kann zu Undichtigkeiten oder zu Rissen in der Außenwand führen. Ferner besteht die Gefahr, dass bei Entnahme des kalten Prozessdampfes aus der ersten Turbinenstufe Nassdampfparame- ter herrschen und dadurch an der Innenwand des Außengehäuses Kondensat beaufschlagt wird. Das Kondensat kühlt die Innen¬ seite der Außenwand zusätzlich ab. Somit wird die thermische Spannung an der Außenwand erhöht. Damit der überhitzte Pro¬ zessdampf keine schädlichen thermischen Spannungen verursacht, wird der überhitzte Prozessdampf zur Reduktion der thermischen Spannungen abgekühlt. Dies wird üblicherweise in vorgeschalteten Einströmgehäusen durchgeführt. Diese zusätz- liehen Einströmgehäuse können allerdings zu Energieverlusten führen .
Bei einer einschaligen bzw. eingehäusigen Dampfturbine mit Zwischenüberhitzung wird an zwei Stellen stark überhitzter
Prozessdampf in die Turbine geleitet. Dabei wird insbesondere das Dampfturbinen-Außengehäuse durch die auftretenden Tempe¬ raturen und Drücke thermisch stark belastet. Dampfturbinen mit Zwischenüberhitzung wurden bisher entweder als zweischalige Turbinengehäuse ausgeführt oder es wurden geringere Dampfparameter verwendet, so dass ein einschaliges Dampfturbinen-Außengehäuse nicht überlastet wurde. Die auftretenden, erforderlichen Parameter liegen jedoch häufig über den möglichen Parametern einschaliger Turbinengehäuse. Aus dem europäischen Patent EP 2 997 236 Bl geht eine Dampfturbine hervor, die der voranstehenden Problematik zumindest teilweise Rechnung trägt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, si¬ chere und effiziente Dampfturbine sowie ein Verfahren zum entsprechenden Betreiben der Dampfturbine zur Verfügung zu stellen .
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch die Dampfturbine gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren ge¬ mäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Dampfturbine beschrieben
sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. wer¬ den kann. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Dampfturbine zur Verfügung gestellt. Die Dampfturbine weist ein Dampfturbinen-Außengehäuse auf. Ferner weist die Dampfturbine ein Hochdruck-Innengehäuse mit einem ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt und einem ersten Prozess¬ dampf-Austrittsabschnitt zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruck-Innengehäuse vom ersten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt zum ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt in einer ersten Prozessdampf- Entspannungsrichtung auf. Weiterhin weist die Dampfturbine ein Niederdruck-Innengehäuse mit einem zweiten Pro¬ zessdampf-Eintrittsabschnitt und einem zweiten Prozess¬ dampf-Austrittsabschnitt zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdruck-Innengehäuse vom zweiten Prozess- dampf-Eintrittsabschnitt zum zweiten Prozessdampf- Austrittsabschnitt in einer zweiten Prozessdampf- Entspannungsrichtung auf. Außerdem weist die Dampfturbine einen Zwischenüberhitzer auf, der stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses und stromaufwärts des Niederdruck- Innengehäuses angeordnet ist, wobei das Hochdruck- Innengehäuse und das Niederdruck-Innengehäuse innerhalb des Dampfturbinen-Außengehäuses angeordnet sind. Das Hochdruck-Innengehäuse und das Niederdruck-Innengehäuse sind derart angeordnet, dass der erste Dampfeintrittsab- schnitt des Hochdruck-Innengehäuses dem zweiten Dampfein¬ trittsabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses zugewandt ist .
Darunter, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses dem zweiten Dampfeintrittsab¬ schnitt des Niederdruck-Innengehäuses zugewandt ist kann verstanden werden, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses in die entgegengesetzte Rich¬ tung oder im Wesentlichen in die entgegengesetzte Rich- tung wie der zweite Dampfeintrittsabschnitt des Nieder¬ druck-Innengehäuses zeigt bzw. ausgerichtet ist. Entspre¬ chend verläuft die erste Prozessdampf-
Entspannungsrichtung entgegengesetzt oder im Wesentlichen entgegengesetzt zur zweiten Prozessdampf- Entspannungsrichtung .
D.h., das Hochdruck-Innengehäuse und das Niederdruck- Innengehäuse sind derart angeordnet, dass eine Prozess¬ dampf-Flutrichtung durch das Hochdruck-Innengehäuse ent¬ gegengesetzt, insbesondere um 180° entgegengesetzt, zu einer Prozessdampf-Flutrichtung durch das Niederdruck- Innengehäuse verläuft.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Hochdruck- Innengehäuses und des Niederdruck-Innengehäuses wird sich grundlegend von der herkömmlichen Bauweise abgewandt. Bei Versuchen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, hat sich herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lagerabstand nicht nur verkürzt werden kann, sondern die Dampfturbine auch noch auf besonders sichere Weise betrieben werden kann. Auf¬ grund des verkürzten Lagerabstands kann die Dampfturbine entsprechend kompakt gebaut werden. Daraus resultiert wiederum eine besonders günstige Bauweise hinsichtlich der Rotordynamik der Dampfturbine.
Unter Verwendung der vorliegenden Dampfturbine kann über- hitzter Prozessdampf in Form von Frischdampf in das entgegen einer Dampfrichtung gedrehte Hochdruck-Innengehäuse zugeführt werden und bis auf Druck- und Temperaturniveau einer sogenannten kalten Zwischenüberhitzung entspannt werden. Nachdem der Prozessdampf aus dem Hochdruck- Innengehäuse ausgetreten ist, kann der Prozessdampf zum Zwischenüberhitzer geführt werden. Zwischenüberhitzer Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer kann nun in das in eine Hauptströmungsrichtung gewandte Niederdruck- Innengehäuse geleitet und dort bis auf Kondensation in der Dampfturbine entspannen.
Unter dem Niederdruck-Innengehäuse ist vorliegend ein In¬ nengehäuse zu verstehen, in welchem zumindest im Mittel ein niedrigerer Druck als im Hochdruck-Innengehäuse herrscht bzw. entsteht. D.h., unter dem Niederdruck- Innengehäuse kann auch insbesondere auch ein Mitteldruck- Innengehäuse verstanden werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist unter dem Niederdruck- Innengehäuse deshalb ein Mitteldruck-Innengehäuse zu ver¬ stehen .
Unter dem Prozessdampf ist Dampf, insbesondere Wasser- dampf, zu verstehen, der während des Betriebs der Dampfturbine durch Bauteile der Dampfturbine strömt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Hochdruck- Innengehäuses und des Niederdruck-Innengehäuses können erregende Kräfte im Niederdruck-Innengehäuse minimiert werden, da lediglich die Druckdifferenz aus der Zwischen- überhitzung wirkt. Prozessdampf kann zur weiteren Entspannung direkt in das nächste Bauteil, beispielsweise ein weiteres Niederdruck-Innengehäuse, geleitet werden und muss nicht erst umgeleitet werden. Bei der vorge¬ schlagenen Anordnung kann außerdem eine Dichtschale eingespart werden. An einem zweiten Prozessdampf- Austrittsabschnitt kann der Prozessdampf nämlich aus dem Niederdruck-Innengehäuse bzw. einem Mitteldruck- Innengehäuse direkt in ein Niederdruck-Innengehäuse bzw. ein weiteres Niederdruck-Innengehäuse geleitet werden, da die Prozessdampf-Entspannungsrichtung des Niederdruckbzw. Mitteldruck-Innengehäuses die gleiche Richtung wie die Prozessdampf-Entspannungsrichtung des weiteren Nie- derdruck-Innengehäuses aufweist.
Unter einer Entspannungsrichtung ist vorliegend eine Richtung zu verstehen, in welche sich der Prozessdampf im Wesentlichen bewegt bzw. geleitet wird. D.h., wenn sich der Prozessdampf in einem Dampfturbinenabschnitt bei¬ spielsweise von links nach rechts spiral- bzw.
helixförmig bewegt, ist darunter vereinfacht betrachtet eine lineare Entspannungsrichtung nach rechts zu verste- hen. Ferner ist vorliegend unter einer Entspannungsrichtung eine Druckrichtung von einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich bzw. in einen Druckbereich mit einem niedrigeren Druck als im Hochdruckbereich, zu verstehen. Entsprechend ist unter einem stromaufwärtigen Dampf- turbinenabschnitt ein Abschnitt zu verstehen, der entge¬ gen der Entspannungsrichtung angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einer Dampfturbine stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses ein Prozessdampf-Umlenkabschnitt zum Umlenken von Prozessdampf aus dem ersten Dampf- Austrittsabschnitt in eine Richtung entgegen der ersten Dampf-Entspannungsrichtung in eine Kühlleitung der Dampfturbine ausgestaltet ist, wobei die Kühlleitung in einem Bereich benachbart zum Hochdruck-Innengehäuse ausgestal¬ tet ist. Dadurch kann kühler Prozessdampf auf einfache und platzsparende Weise zum Kühlen des Dampfturbinen- Außengehäuses und somit zum Kühlen der Dampfturbine ver¬ wendet werden. Dies resultiert wiederum darin, dass die Dampfturbine vor Überhitzung geschützt und dadurch besonders sicher betrieben werden kann. Hierzu kann der Prozessdampf aus dem Hochdruck-Innengehäuse in eine Haupt¬ strömungsrichtung umgelenkt und außen um das Hochdruck- Innengehäuse geführt werden. Für den gewünschten Kühlef¬ fekt ist die Kühlleitung entlang einer Innenwandung des Dampfturbinen-Außengehäuses und/oder entlang einer Außen¬ wandung des Hochdruck-Innengehäuses angeordnet oder aus¬ gestaltet .
Ferner ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemäßen Dampfturbine die Kühlleitung zumindest abschnittsweise zwischen, insbesondere direkt zwischen, einer Innenwandung des Dampfturbinen-Außengehäuses und einer Außenwan¬ dung des Hochdruck-Innengehäuses angeordnet ist. D.h., der Prozessdampf kann zumindest abschnittsweise um das Hochdruck-Innengehäuse bzw. entlang des Hochdruck- Innengehäuses geführt und anschließend direkt oder indi- rekt durch das Dampfturbinen-Außengehäuse zum Zwischen¬ überhitzer abgeführt werden. Dadurch kann ein vorteilhafter Kühleffekt für das Dampfturbinen-Außengehäuse erzielt werden .
Weiterhin ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemä¬ ßen Dampfturbine die Kühlleitung zusätzlich oder alternativ zumindest abschnittsweise zwischen, insbesondere di¬ rekt zwischen, einer Innenwandung des Dampfturbinen- Außengehäuses und einer Außenwandung des Niederdruck- Innengehäuses angeordnet ist. D.h., der Prozessdampf kann ferner zumindest abschnittsweise um das Niederdruck- Innengehäuse bzw. entlang des Niederdruck-Innengehäuses geführt und anschließend durch das Dampfturbinen- Außengehäuse zum Zwischenüberhitzer abgeführt werden. Dadurch kann der Kühleffekt für das Dampfturbinen- Außengehäuse weiter verstärkt werden. Insgesamt betrach¬ tet wird dadurch ein besonders platzsparendes, effizient und zuverlässig funktionierendes Kühlsystem für die
Dampfturbine geschaffen.
Darüber hinaus ist es bei einer erfindungsgemäßen Dampfturbine möglich, dass an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses, an welchem der erste Prozessdampf-Eintrittsabschnitt ausgestaltet ist, eine
Hochdruck-Dichtschale zum Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Hochdruck-Innengehäuses und an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses, an welchem der zweite Prozessdampf- Eintrittsabschnitt ausgestaltet ist, eine Niederdruck- Dichtschale zum Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Niederdruck-Innengehäuses angeordnet sind, wobei die Hochdruck-Dichtschale und die Niederdruck- Dichtschale benachbart zueinander angeordnet sind. Bei Versuchen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden hat sich herausgestellt, dass eine Dampfturbine mit den beiden Dichtschalen in diesem Bereich einfach zu montieren, zu demontieren, zu warten und zu reparieren ist. Gleichwohl kann eine relativ kompakte Bauweise erzielt werden. Unter einer benachbarten Anordnung ist vorliegend eine Anordnung nebeneinander, d.h., nicht zwangsweise direkt nebeneinander, zu verstehen. D.h., zwischen den Dichtschalen können noch weiter Bauteile angeordnet sein bzw. die beiden Dichtschalen sind vorzugsweise mit geringem Abstand nebeneinander aber nicht direkt aneinander angeordnet.
Alternativ ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemä¬ ßen Dampfturbine an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses, an welchem der erste Pro¬ zessdampf-Eintrittsabschnitt ausgestaltet ist, und an ei¬ nem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses, an welchem der zweite Prozessdampf- Eintrittsabschnitt ausgestaltet ist, eine gemeinsame Dichtschale zum Abdichten der beiden Endabschnitte ange¬ ordnet ist. Durch diese Bauweise bzw. Maßnahme kann die Dampfturbine besonders kompakt bereitgestellt werden. Da¬ rüber hinaus kann auf die Verwendung einer weiteren
Dichtschalte verzichtet werden. Dies führt zu einer Ge¬ wichtsersparnis bei der Dampfturbine sowie zu einer Redu¬ zierung des logistischen Aufwands bei der Herstellung der Dampfturbine .
Außerdem kann bei einer erfindungsgemäßen Dampfturbine an einem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses ein Dichtsteg zum Abdichten eines Dampftur¬ binenbereichs zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses und dem Dampfturbinen- Außengehäuse ausgestaltet sein. Bei der vorliegenden Dampfturbine wird das Niederdruck-Innengehäuse während eines Betriebs mit Prozessdampf umströmt, während das Hochdruck-Innengehäuse zum Niederdruck-Innengehäuse durch den Dichtsteg getrennt ist, der vorzugsweise als inte¬ grierter Dichtsteg am stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses ausgestaltet ist. Unter Verwen¬ dung des Dichtstegs kann auf eine innere Dichtschale am stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses verzichtet werden. Der Dichtsteg weist ei¬ nen deutlich weniger komplexen Aufbau wie eine Dichtschale auf. An dieser Stelle sei erwähnt, dass vorliegend un- ter einer Dichtschale eine im Stand der Technik übliche
Dichtschale zu verstehen ist, welche vorliegend deshalb nicht im Detail beschrieben wird.
Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn der Zwischenüber- hitzer außerhalb des Dampfturbinen-Außengehäuses angeord¬ net ist. Dies ist insbesondere mit Blick auf die Montage, Demontage, Wartung und Reparatur der Dampfturbine von
Vorteil . Bei einer erfindungsgemäßen Dampfturbine ist es weiterhin möglich, dass das Hochdruck-Innengehäuse und das Niederdruck- Innengehäuse als separate Bauteile bereitgestellt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Dampfturbine nach dem Baukasten¬ prinzip einfach und kostengünstig aufgebaut werden kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich hierbei vorzugsweise auf die Entspannung eines Prozessdampfes in einem einzigen Dampfturbinen-Außengehäuse von einem Hochdruck bis zu einem Druck unterhalb eines Zwischenüberhitzungsdrucks . Eine Niederdruck- Entspannung kann in einem separaten Abschnitt derselben
Dampfturbine oder in einer separaten Niederdruck-Dampfturbine erfolgen .
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer wie vorstehend im Detail dargestellten Dampfturbine zur Verfügung gestellt. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsge¬ mäße Dampfturbine beschrieben worden sind. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- Leiten von Prozessdampf von einer Prozessdampfquelle
durch den ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt in das Hochdruck- Innengehäuse, Leiten des Prozessdampfes vom ersten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt zum ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt, und
Leiten des Prozessdampfes durch den ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt aus dem Hochdruck-Innengehäuse über den Prozessdampf-Umlenkabschnitt und die Kühlleitung zum Zwischenüberhitzer .
Durch das vorstehend dargestellte Verfahren kann die Dampf- turbine auf einfache und kompakte Weise gekühlt werden. Durch eine zuverlässige Kühlung der Dampfturbine kann diese auch auf sichere Weise betrieben werden. Mithin wird ein Verfahren zum zuverlässigen Kühlen einer Dampfturbine zur Verfügung gestellt .
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den An- Sprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch: ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
Figur 2 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Dampfturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist eine Dampfturbine la gemäß einer ersten Ausfüh¬ rungsform dargestellt. Die Dampfturbine la weist ein Dampf¬ turbinen-Außengehäuse 20 auf, in welchem sich ein Hochdruck- Innengehäuse 30, ein Niederdruck-Innengehäuse 40 in Form ei- nes Mitteldruck-Innengehäuses sowie ein weiteres Niederdruck- Innengehäuse 90 befinden. Stromaufwärts zum Hochdruck- Innengehäuse 30 ist eine Frischdampf- bzw. Prozessdampfquelle 10 zum Zuführen von Prozessdampf zum Hochdruck-Innengehäuse 30 angeordnet. Das Hochdruck-Innengehäuse 30 weist einen ers- ten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 31 und einen ersten Pro¬ zessdampf-Austrittsabschnitt 32 zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruck-Innengehäuse 30 vom ersten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt 31 zum ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt 32 in einer ersten Prozessdampf- Entspannungsrichtung 33 auf. Das Niederdruck-Innengehäuse 40 weist einen zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 41 und einen zweiten Prozessdampf-Austrittsabschnitt 42 zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdruck-Innengehäuse 40 vom zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 41 zum zweiten Pro- zessdampf-Austrittsabschnitt 42 in einer zweiten Prozess¬ dampf-Entspannungsrichtung 43 auf. Die Dampfturbine la weist ferner einen Zwischenüberhitzer 50 auf, der stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses 30 und stromaufwärts des Niederdruck- Innengehäuses 40 angeordnet ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind das Hochdruck-Innengehäuse 30 und das Niederdruck-Innengehäuse 40 derart angeordnet, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt 31 des Hochdruck- Innengehäuses 30 dem zweiten Dampfeintrittsabschnitt 41 des Niederdruck-Innengehäuses 40 zugewandt ist.
Stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses 30 weist die Dampf¬ turbine la einen Prozessdampf-Umlenkabschnitt 60 zum Umlenken von Prozessdampf aus dem ersten Dampf-Austrittsabschnitt 32 in eine Richtung entgegen der ersten Dampf- Entspannungsrichtung 33 in eine Kühlleitung 70 der Dampfturbine la auf. Die Kühlleitung 70 ist innerhalb des Dampfturbi¬ nen-Außengehäuses 20 in einem Bereich benachbart zum Hoch- druck-Innengehäuse 30 ausgestaltet. Die Kühlleitung 70 ist außerdem abschnittsweise zwischen einer Innenwandung des Dampfturbinen-Außengehäuses 20 und einer Außenwandung des Hochdruck-Innengehäuses 30 angeordnet. Darüber hinaus ist die Kühlleitung 70 abschnittsweise zwischen einer Innenwandung des Dampfturbinen-Außengehäuses 20 und einer Außenwandung des Niederdruck-Innengehäuses 40 angeordnet.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist an einem
stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses 30, an welchem der erste Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 31 aus¬ gestaltet ist, eine Hochdruck-Dichtschale 34 zum zumindest teilweisen Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Hochdruck-Innengehäuses 30 angeordnet. Außerdem ist an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses 40, an welchem der zweite Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 41 ausgestaltet ist, eine Niederdruck-Dichtschale 44 zum zumin¬ dest teilweisen Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Niederdruck-Innengehäuses 40 angeordnet. Die Hochdruck- Dichtschale 34 und die Niederdruck-Dichtschale 44 sind be¬ nachbart zueinander angeordnet. An einem stromabwärtigen Endabschnitt des Hochdruck-Innengehäuses 30, an welchem der ers¬ te Prozessdampf-Austrittsabschnitt 32 ausgestaltet ist, ist eine weitere Hochdruck-Dichtschale 35 zum zumindest teilwei- sen Abdichten des stromabwärtigen Endabschnitts des Hochdruck-Innengehäuses 30 angeordnet.
An einem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses 40 ist ein Dichtsteg 80 zum Abdichten eines Dampfturbinenbereichs zwischen dem stromabwärtigen Endab¬ schnitt des Niederdruck-Innengehäuses 40 und dem Dampfturbi¬ nen-Außengehäuse 20 ausgestaltet. Der Zwischenüberhitzer ist außerhalb des Dampfturbinen-Außengehäuses 20 angeordnet. Das Hochdruck-Innengehäuse 30 und das Niederdruck-Innengehäuse 40 sind als separate Bauteile in einem gemeinsamen Dampfturbi¬ nen-Außengehäuse 20 bereitgestellt. Mit Bezug auf Fig. 2 wird eine Dampfturbine lb gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Dampfturbine lb gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Dampfturbine la gemäß der ersten Ausführungsform. An Stelle der beiden separaten Dichtschalen bzw. der Hochdruck- Dichtschale 34 und der Niederdruck-Dichtschale 44 ist nur ei¬ ne einzige Dichtschale 100 zwischen dem Hochdruck- Innengehäuse 30 und dem Niederdruck-Innengehäuse 40 angeord¬ net .
Mit Bezug auf Fig. 1 wird anschließend noch ein Verfahren ge¬ mäß einer Ausführungsform beschrieben. Im Rahmen des Verfahrens wird zunächst Prozessdampf von der Prozessdampfquelle 10 durch den ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 31 in das Hochdruck-Innengehäuse 30 geleitet. Anschließend wird der
Prozessdampfes vom ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt 31 zum ersten Prozessdampf-Austrittsabschnitt 32 geleitet und danach durch den ersten Prozessdampf-Austrittsabschnitt 32 aus dem Hochdruck-Innengehäuse 30 über den Prozessdampf- Umlenkabschnitt 60 und die Kühlleitung 70 zum Zwischenüber¬ hitzer 50. Hierbei wird der Prozessdampf durch die Kühlleitung 70 zum Kühlen des Dampfturbinen-Außengehäuses 20 bzw. der Dampfturbine la entlang des Hochdruck-Innengehäuses 30 sowie entlang des Niederdruck-Innengehäuses 40 geleitet.
Nachdem der Prozessdampf im Zwischenüberhitzer 50 bei gleichem Druck auf eine vordefinierte Temperatur erhitzt wurde, wird der erhitzte bzw. überhitzte Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer 50 durch den zweiten Prozessdampf- Eintrittsabschnitt 41 in das Niederdruck- bzw. Mitteldruck- Innengehäuse geleitet. Von dort wird der Prozessdampf bei gleichbleibender Entspannungsrichtung in das weitere Niederdruck-Innengehäuse geleitet. Dort kann der Prozessdampf wei¬ ter entspannen und kondensieren. Bezugs zeichenliste
1 Dampfturbine
10 Prozessdampfquelle
20 Turbinen-Außengehäuse
30 Hochdruck-Innengehäuse
31 erster Prozessdampf-Eintrittsabschnitt
32 erster Prozessdampf-Austrittsabschnitt
33 erste Prozessdampf-Entspannungsrichtung
34 Hochdruck-Dichtschale
35 Hochdruck-Dichtschale
40 Niederdruck-Innengehäuse
41 zweiter Prozessdampf-Eintrittsabschnitt
42 zweiter Prozessdampf-Austrittsabschnitt
43 zweite Prozessdampf-Entspannungsrichtung
44 Niederdruck-Dichtschale
50 Zwischenüberhitzer
60 Prozessdampf-Umlenkabschnitt
70 Kühlleitung
80 Dichtsteg
90 Niederdruck-Innengehäuse
100 Dichtschale

Claims

Patentansprüche
1. Dampfturbine (la; lb) , aufweisend ein Dampfturbinen- Außengehäuse (20), ein Hochdruck-Innengehäuse (30) mit einem ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (31) und einem ersten Prozessdampf-Austrittsabschnitt (32) zum Leiten von Prozess¬ dampf durch das Hochdruck-Innengehäuse (30) vom ersten Pro¬ zessdampf-Eintrittsabschnitt (31) zum ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt (32) in einer ersten Prozessdampf- Entspannungsrichtung (33), ein Niederdruck-Innengehäuse (40) mit einem zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (41) und einem zweiten Prozessdampf-Austrittsabschnitt (42) zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdruck-Innengehäuse (40) vom zweiten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (41) zum zweiten Pro¬ zessdampf-Austrittsabschnitt (42) in einer zweiten Prozess¬ dampf-Entspannungsrichtung (43) , und einen Zwischenüberhitzer (50), der stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses (30) und stromaufwärts des Niederdruck-Innengehäuses (40) angeordnet ist, wobei das Hochdruck-Innengehäuse (30) und das Nieder¬ druck-Innengehäuse (40) innerhalb des Dampfturbinen- Außengehäuses (20) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hochdruck-Innengehäuse (30) und das Niederdruck- Innengehäuse (40) derart angeordnet sind, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt (31) des Hochdruck-Innengehäuses (30) dem zweiten Dampfeintrittsabschnitt (41) des Niederdruck- Innengehäuses (40) zugewandt ist.
2. Dampfturbine (la; lb) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
stromabwärts des Hochdruck-Innengehäuses (30) ein Prozess¬ dampf-Umlenkabschnitt (60) zum Umlenken von Prozessdampf aus dem ersten Dampf-Austrittsabschnitt (32) in eine Richtung entgegen der ersten Dampf-Entspannungsrichtung (33) in eine Kühlleitung (70) der Dampfturbine (la; lb) ausgestaltet ist, wobei die Kühlleitung (70) in einem Bereich benachbart zum Hochdruck-Innengehäuse (30) ausgestaltet ist.
3. Dampfturbine (la; lb) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (70) zumindest abschnittsweise zwischen, ins¬ besondere direkt zwischen, einer Innenwandung des Dampfturbi¬ nen-Außengehäuses (20) und einer Außenwandung des Hochdruck- Innengehäuses (30) angeordnet ist.
4. Dampfturbine (la; lb) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (70) zumindest abschnittsweise zwischen, ins¬ besondere direkt zwischen, einer Innenwandung des Dampfturbi¬ nen-Außengehäuses (20) und einer Außenwandung des Nieder¬ druck-Innengehäuses (40) angeordnet ist.
5. Dampfturbine (la) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruck- Innengehäuses (30), an welchem der erste Prozessdampf- Eintrittsabschnitt (31) ausgestaltet ist, eine Hochdruck- Dichtschale (34) zum zumindest teilweisen Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Hochdruck-Innengehäuses
(30) und an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses (40), an welchem der zweite Prozessdampf- Eintrittsabschnitt (41) ausgestaltet ist, eine Niederdruck- Dichtschale (44) zum zumindest teilweisen Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnitts des Niederdruck-Innengehäuses
(40) angeordnet sind, wobei die Hochdruck-Dichtschale (34) und die Niederdruck-Dichtschale (44) benachbart zueinander angeordnet sind.
6. Dampfturbine (lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruck- Innengehäuses (30), an welchem der erste Prozessdampf- Eintrittsabschnitt (31) ausgestaltet ist, und an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruck-Innengehäuses
(40) , an welchem der zweite Prozessdampf-Eintrittsabschnitt
(41) ausgestaltet ist, eine gemeinsame Dichtschale (100) zum zumindest teilweisen Abdichten der beiden Endabschnitte angeordnet ist.
7. Dampfturbine (la; lb) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruck- Innengehäuses (40) ein Dichtsteg (80) zum Abdichten eines Dampfturbinenbereichs zwischen dem stromabwärtigen Endab¬ schnitt des Niederdruck-Innengehäuses (40) und dem Dampftur¬ binen-Außengehäuse (20) ausgestaltet ist.
8. Dampfturbine (la; lb) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenüberhitzer außerhalb des Dampfturbinen- Außengehäuses (20) angeordnet ist.
9. Dampfturbine (la; lb) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hochdruck-Innengehäuse (30) und das Niederdruck- Innengehäuse (40) als separate Bauteile in einem einzigen Dampfturbinen-Außengehäuse (20) bereitgestellt sind.
10. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine (la; lb) nach einem der voranstehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte:
Leiten von Prozessdampf von einer Prozessdampfquelle (10) durch den ersten Prozessdampf-Eintrittsabschnitt (31) in das Hochdruck-Innengehäuse (30),
Leiten des Prozessdampfes vom ersten Prozessdampf-
Eintrittsabschnitt (31) zum ersten Prozessdampf-
Austrittsabschnitt (32), und
Leiten des Prozessdampfes durch den ersten Prozessdampf- Austrittsabschnitt (32) aus dem Hochdruck-Innengehäuse (30) über den Prozessdampf-Umlenkabschnitt und die Kühl¬ leitung (70) zum Zwischenüberhitzer (50).
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