ITMI20101599A1 - Impianto turbina a vapore - Google Patents
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Description
Descrizione di un brevetto d’invenzione a nome:
Impianto di turbina a vapore
SETTORE TECNICO
La descrizione si riferisce generalmente ad impianti di turbine a vapore e, più specificamente all''integrazione di impianti di turbina a vapore progettati e predisposti per fornire vapore di passaggio a consumatori di vapore intermittente ad elevato fabbisogno.
INFORMAZIONI GENERALI
Una delle sfide che devono affrontare gli impianti di turbine a vapore ad albero singolo con prelievi di vapore per consumatori ad elevato fabbisogno, Ã ̈ come operare in modo efficiente riducendo al minimo la tensione di coppia della punta dell'albero. Questa punta di coppia viene creata dalla differenza tra la resistenza creata da un generatore, in genere collocato sull'albero, ed una serie di turbine a vapore.
Un esempio di consumatore di vapore ad elevato fabbisogno, in questo caso un'unità di presa ed isolamento di carbonio, à ̈ descritto in EP 1688173. Diverse disposizioni di impianto di turbina a vapore per la fornitura efficiente di energia e vapore al consumatore di vapore ad elevato fabbisogno sono descritte inoltre in Zachary, J (giugno 2008) "Alternative per la riduzione di un'impronta di carbonio di un impianto a carbone: parte I" POWER 28-33 (Zachary). Le disposizioni descritte comprendono turbine a vapore ad albero singolo disposte in serie con turbine a vapore multiple a bassa pressione.
Un ulteriore esempio di un simile impianto a vapore viene descritto della domanda di brevetto USA numero US2010/0038917. Viene descritto un impianto di turbina a vapore ad albero singolo con prelievi di vapore per un consumatore ad elevato fabbisogno. RIASSUNTO
Un impianto di turbina a vapore ad albero singolo, configurato per l'estrazione del vapore di passaggio, Ã ̈ previsto che limita la coppia di punta dell'albero attraverso una turbina a vapore ad alta pressione dell'impianto in tutti i diversi modi di funzionamento.
La descrizione cerca di affrontare questo problema attraverso l'oggetto della rivendicazione indipendente. Forme di realizzazione vantaggiose sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.
Un aspetto della presente invenzione prevede una turbina a vapore ad albero singolo con turbine a vapore a bassa pressione ad entrambe le estremità dell'albero. Un generatore e una turbina a vapore ad alta pressione si trova tra le turbine a vapore a bassa pressione. Questa disposizione assicura che la coppia totale delle turbine a vapore a bassa pressione non passi attraverso la turbina a vapore ad alta pressione, consentendo in tal modo alla porzione dell'albero attraverso la turbina a vapore ad alta pressione di essere concepita per coppia inferiore.
Ulteriori aspetti prevedono frizioni e disposizioni di prelievo del consumatore di passaggio che hanno fornito flessibilità operativa e di manutenzione. Altri aspetti e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, presa in relazione ai disegni accompagnatori in cui a titolo di illustrazione ed esempio, sono illustrate le forme di realizzazione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
A titolo di esempio, forme di realizzazione della presente descrizione sono descritte più dettagliatamente qui di seguito con riferimento ai disegni accompagnatori, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di una forma di realizzazione esemplare di un impianto di turbina a vapore;
- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di un impianto di turbina a vapore che incorpora l'impianto di turbina a vapore della figura 1 e ha un albero con tre porzioni di albero;
- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica di un impianto di turbina a vapore che incorpora l'impianto di turbina a vapore della figura 1 ed ha un albero con una porzione e due prelievi.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Nella descrizione che segue, ai fini della spiegazione, numerosi dettagli specifici sono esposti per fornire una conoscenza approfondita delle forme di realizzazione esemplari. Sarà evidente, tuttavia, che forme di realizzazione possono essere messe in pratica senza questi dettagli specifici. In altri esempi, strutture e dispositivi sono mostrati in forma di blocco al fine di facilitare la descrizione delle forme di realizzazione esemplari.
Nel corso della descrizione, si fa riferimento a "treni a turbina a vapore ". In questa descrizione, un "treno a turbina a vapore" à ̈ definito come una serie di turbine a vapore con configurazioni di pressione diverse su un albero singolo 22. Il treno a turbina a vapore 12 può comprendere qualche o tutte le serie di turbine a vapore disposte sull'albero singolo 22.
Nel corso della descrizione, si fa riferimento al "consumatore di vapore ad elevato fabbisogno". Un consumatore di vapore ad alto fabbisogno" à ̈ definito come un consumatore di vapore che à ̈ in grado di richiedere un tasso di vapore equivalente ad una turbina a vapore a bassa pressione all'interno dell'impianto di vapore. Un esempio di un consumatore di vapore di questo tipo à ̈ una unità di presa del carbonio.
Si farà ora riferimento ai dettagli delle forme di realizzazione, i cui esempi sono illustrati nei disegni accompagnatori. Ove possibile, si utilizzeranno ovunque gli stessi numeri di riferimento al fine di far riferimento alle parti identiche o simili.
Figura 1 mostra un impianto di turbina a vapore illustrativo, composto da un albero 22, con una serie di turbine a vapore ed un generatore di 10 collocato su esso. Le turbine a vapore comprendono un treno a turbina a vapore 12 e prime e seconde turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b. Le turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b si trovano alle due estremità dell'impianto a turbina a vapore e sono in comunicazione di vapore con il treno a turbina a vapore 12 per mezzo di una linea di alimentazione 27. Un prelievo 24 per un consumatore di vapore ad alto fabbisogno si trova su questa linea di alimentazione 27.
Collocando la turbina a vapore a bassa pressione 30a ed il generatore 10 su estremità opposte dell'albero 22, il carico di coppia attraverso la turbina a vapore ad alta pressione 14 viene ridotto. Per ridurre ulteriormente la coppia attraverso la turbina a vapore ad alta pressione 14, il treno a vapore 12 di figura 2, la posizione della turbina a vapore ad alta pressione 14 e turbina a vapore a media pressione 16 possono essere scambiati in modo tale che la turbina a vapore a pressione media 16 piuttosto che turbina a vapore ad alta pressione 14 sia collocata adiacente ad un generatore 10.
Figura 2 mostra un impianto a turbina a vapore illustrativo che comprende un albero 22 che dispone di tre porzioni 22a, 22b, 22c unite da prime e seconde frizioni 20a, 20b. La prima frizione 20a unisce le prime e seconde porzioni di albero 22a, 22b, mentre una seconda frizione 20b unisce le prima e le terze porzioni di albero 22a, 22c. La seconda parte di albero 22b e la terza porzione di albero 22a hanno una prima turbina a vapore a bassa pressione 30a ed una seconda turbina a vapore a bassa pressione 30b, poste su di esse, rispettivamente, mentre la prima porzione di albero 22a comprende un generatore 10 ed un treno a turbina a vapore 12. In una forma di realizzazione illustrativa, il treno a turbina a vapore 12 si trova tra il generatore 10 e la prima turbina a vapore a bassa pressione 30a. Con l'utilizzo di frizioni 20a, 20b à ̈ possibile chiudere e mantenere una qualsiasi delle turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b, mentre il resto dell'impianto a vapore à ̈ operativo. Questo può essere fatto quando, per esempio, il vapore viene estratto attraverso il prelievo 24.
In una forma di realizzazione illustrativa, mostrata in figura 2, il treno a turbina a vapore 12 comprende una serie di turbine che, estendentisi dalla prima turbina a vapore a bassa pressione 30a, comprende una turbina a vapore a pressione intermedia 16 ed una turbina a vapore ad alta pressione 14. Unendo la turbina a vapore a pressione intermedia 16 alle turbine a vapore a bassa pressione 30b, 30a vi sono rispettive linee di alimentazione, 27a, 27b. In genere, queste linee hanno ciascuna una valvola a farfalla 26a, 26b, per lo strozzamento del flusso di vapore alle rispettive turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b che, se accoppiate operativamente al prelievo 24a, 24b (mostrato in figura 3), forniscono un mezzo per bilanciare efficacemente il carico tra le turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b.
Figura 3 mostra un altro impianto a turbina a vapore illustrativo che comprende un albero 22 con una frizione su cui due turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b si trovano alle due estremità dell'albero 22. Un generatore 10 ed un treno a turbina a vapore 12 comprendente una turbina a vapore a pressione intermedia 16 ed una turbina a vapore ad alta pressione, 14 sono situati tra le turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b posizionate alle due estremità dell'albero 22. Unendo la turbina a vapore a pressione intermedia 16 alle turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b vi sono rispettive linee di alimentazione 27a, 27b. La seconda della linea di alimentazione 27b comprende una valvola a farfalla 26b per lo strozzamento del flusso di vapore alla rispettiva turbina a vapore a bassa pressione 30b. Almeno una delle linee di alimentazione 27a, 27b à ̈ dotata di un prelievo 24a, 24b per un consumatore di vapore ad alto fabbisogno.
Un'ulteriore forma di realizzazione illustrativa fornisce un metodo di azionamento di un impianto elettrico di alimentazione. Il metodo prevede come prima cosa di fornire un impianto a turbina a vapore, come mostrato nelle figure 1-3 come precedentemente descritto e comprende l'individuazione di periodi di picco di prezzi dell'energia elettrica, per esempio l'ora di pranzo, le sere e nei giorni feriali, quando il picco dei prezzi dell'energia elettrica può essere fino a dieci volte superiore che durante le operazioni base di carico. Durante questi periodi individuati, il prelievo/i prelievi 24a, 24b per il consumatore di vapore ad alto fabbisogno, per esempio un impianto di presa di CO2, può/possono essere chiuso/i, risultando in carico di tutte le turbine a vapore, consentendo così la massima produzione di energia elettrica.
Al contrario, quando viene identificato un periodo di prezzi dell'energia elettrica più moderati, il prelievo/i prelievi 24a, 24b per il consumatore di vapore ad alto fabbisogno à ̈/sono aperto/i per fornire, ad esempio, un'unità di presa di CO2. Durante questa modalità operativa, poiché il vapore viene deviato da almeno una delle turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b la produzione di energia elettrica dell'impianto elettrico viene ridotta. Uno scopo di questo metodo illustrativo à ̈ quello di ottimizzare il vantaggio di azionare l'impianto a turbina a vapore massimizzando la produzione di energia elettrica durante il picco dei prezzi dell'elettricità , massimizzando al contempo la presa di CO2durante i prezzi dell'elettricità bassi.
In alternativa, il prelievo 24 e un impianto di presa di CO2possono essere azionati nel corso della domanda di griglia bassa come alternativa all'azionamento a velocità di avanzamento ridotta alla turbina a vapore a pressione media 16 e/o alla turbina a vapore ad alta pressione 14 che porterebbe ad un funzionamento a bassa efficienza. Questa configurazione di funzionamento ha il vantaggio ulteriore che la produzione di energia può essere aumentata molto rapidamente chiudendo il prelievo 24 e dirigendo il vapore alla turbina a vapore a bassa pressione 30a, 30B senza la necessità di aumentare il tasso di vapore all'impianto.
Anche se la descrizione à ̈ stata qui mostrata e descritta in quella che à ̈ pensata essere la forma di realizzazione illustrativa più pratica, sarà apprezzato dai tecnici del settore che la presente invenzione può essere concretizzata in altre forme specifiche senza discostarsi dalle caratteristiche essenziali della stessa. Ad esempio, le turbine a vapore descritte possono essere sia a flusso di vapore singolo che doppio. In alternativa, le turbine a vapore a bassa pressione 30a, 30b possono essere dimensionata in modo diverso, per fornire la capacità di ingozzamento in modo che la distribuzione del flusso di massa tra esse possa essere correlata alla richiesta del consumatore vapore. Le forme di realizzazione attualmente illustrate sono quindi considerate a tutti gli effetti essere illustrative e non limitate. La portata dell'invenzione à ̈ indicata dalle rivendicazioni allegate piuttosto che dalla descrizione di quanto precede e tutte le modifiche che rientrano nel significato e nella portata della stessa sono intese essere ivi comprese.
SEGNI DI RIFERIMENTO
10 Generatore
12 Treno a turbina a vapore
14 Turbina a vapore ad alta pressione
16 Turbina a vapore a pressione intermedia
20a, 20b Frizione
22, 22a, 22b, 22c Albero
24, 24a, 24b Prelievi
26a, 26b Valvola a farfalla
27, 27a, 27b Linea di alimentazione
28a, 28b Condotto di scarico
30a, 30b Turbina a vapore a bassa pressione.
Claims (7)
- Rivendicazioni 1. Un impianto turbina a vapore comprendente: un albero (22) con una prima ed una seconda estremità una prima (30a) ed una seconda (30b) turbina a vapore a bassa pressione rispettivamente alla prima e seconda estremità dell’albero (22) un generatore (10) sull’albero (22) tra la prima (30a) e seconda (30b) turbina a vapore a bassa pressione, e un treno (12) di turbine a vapore, sull’albero (22) tra la prima (30a) e seconda (30b) turbina a bassa pressione, che comprende almeno una turbina a vapore ad alta pressione (14).
- 2. L’impianto turbina a vapore secondo la rivendicazione 1 ulteriormente includente una prima linea di alimentazione (27a), che collega il treno di turbine a vapore (12) alla prima turbina a vapore a bassa pressione (30a), e un primo prelievo (24a), nella prima linea di alimentazione (27a), atto a alimentare un utente ad elevato consumo di vapore.
- 3. L’impianto turbina a vapore secondo la rivendicazione 1 o 2 includente: una seconda linea di alimentazione (27b) che unisce il treno di turbine a vapore (12) alla seconda turbina a vapore a bassa pressione (30b), e un secondo prelievo (24b), nella seconda linea di alimentazione (27b), atto ad alimentare un utente ad elevato consumo di vapore.
- 4. L’impianto turbina a vapore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, ulteriormente comprendente: una prima frizione (20a), sull’albero (22), tra la prima turbina a vapore a bassa pressione ed il generatore (10); e una seconda frizione (20b), sull’albero (22), tra la seconda turbina a vapore a bassa pressione e turbina a vapore del treno (12).
- 5. L’impianto turbina a vapore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui l’albero (22) non include una frizione.
- 6. L’impianto turbina a vapore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4 includente: una prima valvola di strozzamento (26a), nella prima linea di alimentazione (27a), a valle del primo prelievo (24a), e una seconda valvola di strozzamento (26b), nella seconda linea di alimentazione (27b), a valle del primo prelievo (24a).
- 7. L’impianto turbina a vapore secondo la rivendicazione 5 comprendente: una prima valvola di strozzamento (26a), nella prima linea di alimentazione (27a), a valle del primo prelievo (24a), e una seconda valvola di strozzamento (26b), nella seconda linea di alimentazione (27b), a valle del secondo prelievo (24b).
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