JP2004353603A - Steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に蒸気の高温化に対処してタービンノズルボックスの強度保証を高く維持させる蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気の高温化は、ランキンサイクルの特性を巧みに利用するものであり、蒸気温度を高くすればする程、プラント熱効率を向上させることができるとされている。
【0003】
このため、蒸気タービンは、ひところの比較的低温、低圧の蒸気条件から蒸気温度538℃/566℃または538℃/538℃の一段再熱にほぼ定着しつつある。
【0004】
しかし、最近のように、CO2やNOx等の汚染物質による温暖化現象や環境破壊等が地球規模レベルでクローズアップされている今日、蒸気タービンの分野でも燃料の消費をより一層少なくさせて単機容量を増加させる研究開発が進められており、その一つに中圧タービンを第1中圧タービンと第2中圧タービンとに区分けし、区分けした第1中圧タービンをトップタービンとして配置し、第2中圧タービンを従来と同様にボトムタービンとして配置したコンベンショナルな蒸気タービン部に組み込むとともに、第1中圧タービンにボイラの再熱器からの再熱蒸気を温度700℃以上にして供給することが提案されている(特許文献1参照)。
【0005】
再熱蒸気温度700℃以上の場合、トップタービンとして配置する第1中圧タービンには、解決すべき多くの問題が残されている中で、その一つとして再熱蒸気供給管に接続するタービンノズルボックスの強度がある。
【0006】
このタービンノズルボックスは、ボイラの再熱器から供給される再熱蒸気を再熱蒸気供給管を介してタービン段落に供給する際の蒸気室として機能をするものであるが、何分にも超高温の再熱蒸気に直接晒されるだけに高い強度保証が要求される。現在、高い強度保証を確保することに対し、模索中である。
【0007】
【特許文献1】
特願2003−125672号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来、火力発電プラントでは、タービンノズルボックスをコンベンショナルな蒸気タービン部のうち、高圧タービンの蒸気入口側に設置し、温度538℃〜566℃の主蒸気に対処させ、高い強度を維持させていた。
【0009】
しかし、高圧タービンに設置しているタービンノズルボックスを、そのままトップタービンとしての第1中圧タービンに設置しても、再熱蒸気の温度が700℃以上と著しく高くなってくると、高い強度保証を維持させることが難しくなりつつある。
【0010】
このため、蒸気タービンには、タービンノズルボックスを第1中圧タービンに設置しても強度保証を高く維持できる新たな技術の実現化が望まれており、その解決手段として蒸気による冷却の採用が進められている。
【0011】
しかし、蒸気冷却の採用と言えども、蒸気タービンにとっては未開発の分野であり、試行錯誤を繰り返している。
【0012】
本発明は、このような背景技術に基づいてなされたものであり、超高温の再熱蒸気に対処してタービンノズルボックスに高い強度保証を維持させる蒸気タービンを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、中圧タービンを第1中圧タービンと第2中圧タービンとに区分けし、区分けした第1中圧タービンをトップタービンとして配置し、ボトムタービンとして配置した蒸気タービン部に前記第2中圧タービンを組み込んだ蒸気タービンにおいて、前記蒸気タービン部の蒸気を前記第1中圧タービンに収容したタービンノズルボックスに冷却蒸気として供給するとともに、前記タービンノズルボックスの壁内側面に遮蔽板を設けたものである。
【0014】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、タービンノズルボックスは、壁内部に冷却蒸気通路を備えるとともに、この冷却通路から壁内側面に設けた遮蔽板に向って冷却蒸気を噴出させる噴出口を備えたものである。
【0015】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項3に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、前記タービンノズルボックスの壁内側面の全域を断続的に覆う構成にしたものである。
【0016】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項4に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、前記タービンノズルボックスの壁内側面の全域を密閉して覆う構成にしたものである。
【0017】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項5に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、平板状の耐熱板であることを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項6に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、波状板であることを特徴とするものである。
【0019】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項7に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、支持部で支持させる構成にしたものである。
【0020】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項8に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面を覆う遮蔽板は、前記タービンノズルボックスの壁内面に対し、層状に配置し、層状に配置した各遮蔽板間に通路を形成する構成にしたものである。
【0021】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項9に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面の全域を密閉して覆う遮蔽板は、冷却蒸気を投入する冷却蒸気投入口と冷却蒸気を回収する冷却蒸気回収口とを備えたものである。
【0022】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項10に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面の全域を密閉して覆う遮蔽板は、複数に区分けして配置するとともに、複数に区分けした遮蔽板毎に冷却蒸気投入口と冷却蒸気回収口とを備えたものである。
【0023】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項11に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面の全域を密閉して覆う遮蔽板は、前記タービンノズルボックスの壁内面に対し、層状に配置し、層状に配置した各遮蔽板間に通路を形成するとともに、冷却蒸気投入口から各通路に投入する冷却蒸気を回収する冷却蒸気回収口を備えたものである。
【0024】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項12に記載したように、タービンノズルボックスの壁内側面の全域を密閉して覆う遮蔽板は、前記タービンノズルボックスの壁内面に対し、仕切りを設けるとともに、各仕切りに冷却蒸気通過口を備えたものである。
【0025】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項13に記載したように、仕切りに設けた冷却蒸気通過口は、前記仕切りに対し、互い違いに蛇行して配置する構成にしたものである。
【0026】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項14に記載したように、冷却蒸気は、蒸気タービン部の高圧タービンの高圧タービン抽気であることを特徴とするものである。
【0027】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項15に記載したように、冷却蒸気は、トップタービンとして配置する第1中圧タービンの中圧タービン抽気であることを特徴とするものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【0029】
本発明に係る蒸気タービンの実施形態の説明に先立ち、まず、温度700℃以上の超高温再熱蒸気を用いる蒸気タービンプラントの実施形態を、図1を引用して説明する。
【0030】
本実施形態に係る蒸気タービンプラントは、コンベンショナルな蒸気タービン部1のうち、中圧タービン2を第1中圧タービン2aと第2中圧タービン2bとに区分けし、区分けした第1中圧タービン2aをトップタービンとして配置し、温度700℃以上の再熱蒸気に膨張仕事をさせるとともに、第1中圧タービン2aに超高温再熱蒸気を供給して強度的に充分に保証できるように、ボトムタービンとして配置したコンベンショナルな蒸気タービン部1のうち、高圧タービン3の中間段落からの高圧タービン抽気を冷却蒸気として用い、この冷却蒸気を高圧タービン抽気系5を介して第1中圧タービン2aに供給する蒸気冷却系4を設ける一方、第1中圧タービン2aで膨張仕事を終えた中圧タービン排気を中圧タービン排気系12を介して給水系14の給水を加熱させる過熱器6を設けている。
【0031】
ボトムタービンとして配置したコンベンショナルな蒸気タービン部1は、互いを軸結合させて高圧タービン3、第2中圧タービン2b、複流タイプの低圧タービン7、発電機8を備え、ボイラ9から発生した主蒸気を高圧タービン3に供給し、ここで膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えた高圧タービン排気を低温再熱系10を介してボイラ9の再熱器11に供給され、ここで温度700℃以上の再熱蒸気に生成され、生成された再熱蒸気をトップタービンとしての第1中圧タービン2aに供給している。
【0032】
第1中圧タービン2aは、再熱蒸気に膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えた中圧タービン排気を中圧タービン排気系12を介して過熱器6に供給するとともに、残りを蒸気タービン部1の第2中圧タービン2bに供給し、再び膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えた中圧タービン排気を低圧タービン7に供給し、ここでも膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機8を駆動している。
【0033】
また、本実施形態に係る蒸気タービンプラントは、復水系13と給水系14とを備えている。
【0034】
復水系13は、復水の流れに沿って順に、復水器15、復水ポンプ16、第1低圧給水加熱器17、第2低圧給水加熱器18、第3低圧給水加熱器19、第4低圧給水加熱器20を備え、低圧タービンからの低圧タービン排気を復水器15で凝縮して復水にし、この復水を復水ポンプ16で圧送させ、第1〜第4低圧給水加熱器17,18,19,20で低圧タービン7からの低圧抽気蒸気を熱源として順次、予熱(再生)させている。
【0035】
一方、給水系14は、給水の流れに沿って順に、脱気器21、給水ポンプ22、第1高圧給水加熱器23、第2高圧給水加熱器24、第3高圧給水加熱器25、第4高圧給水加熱器26、過熱器27を備え、脱気器21で復水系13の第4低圧給水加熱器20から供給される復水を蒸気タービン部1の第2中圧タービン3bからの中圧抽気蒸気を熱源として加熱脱気させて給水にし、この給水を給水ポンプ22で昇圧させ、第1〜第4高圧給水加熱器23,24,25,26で蒸気タービン部1の第2中圧タービン3bからの中圧タービン抽気、高圧タービン3からの高圧タービン抽気、高圧タービン3からの高圧タービン排気、過熱器6からの過熱蒸気等を熱源として順次予熱させた後、ボイラ9に戻している。
【0036】
他方、ボトムタービンとして配置したコンベンショナルな蒸気タービン部1に対し、トップタービンとして配置した第1中圧タービン2aには、蒸気タービン部1の高圧タービン3の中間段落から抽気する冷却蒸気として使用する高圧タービン抽気が低温再熱系10、蒸気冷却系4を介して供給されている。
【0037】
また、第1中圧タービン2aは、図2に示すように、外部ケーシング32と内部ケーシング33との2重ケーシング構造にするとともに、再熱蒸気管27から供給される超高温の再熱蒸気を一旦集め、集めた再熱蒸気を内部ケーシング33に収容するタービンロータ34の軸方向に沿って多段落に設けたタービンノズル29とタービン動翼30とで構成するタービン段落28に噴出させるタービンノズルボックス31を備えている。
【0038】
このタービンノズルボックス31は、図3および図4に示すように、一側面を再熱蒸気管27に接続し、タービン段落28に臨む他側面を、ノズル口(絞り口)35を備えた蒸気室36を形成するとともに、蒸気室36を形成する壁37の内部に設けた冷却蒸気通路38と、冷却蒸気通路38からの冷却蒸気を壁37の壁内側面に向って噴出させる噴出口39と、支持部40で支持され、壁面37の壁内側面全体を断続的に覆い、冷却蒸気流出口45を備えた遮蔽板41とで構成される。
【0039】
この遮蔽板41は、例えば、平板状の耐熱板、具体的には耐酸化性に優れたオーステナイト系合金SUS310等が使用される。
【0040】
このような構成を備える第1中圧タービン2aにおいて、タービンノズルボックス31には、図1に示すように、蒸気タービン部1の高圧タービン3の中間段落から抽気する高圧タービン抽気が高圧タービン抽気系5、蒸気冷却系4を介して冷却蒸気として供給される。なお、冷却蒸気は、高圧タービン抽気を用いたが、これに限らず第1中圧タービン2aの中圧タービン抽気でもよく、またはボイラで加熱中の蒸気でもよい。
【0041】
タービンノズルボックス31に供給された冷却蒸気は、図3および図4に示すように、壁37の内部に形成する冷却蒸気通路38を流れる間に壁37を冷却させた後、噴出口39から遮蔽板41に向って噴出し、ここからさらに冷却蒸気流出口45を介して蒸気室36に向って噴出する。
【0042】
図14は、タービンノズルボックス31に超高温の再熱蒸気が供給されたときの遮蔽板41を設けた場合の壁37に与える温度分布線図で、横軸にタービンノズルボックス31の壁37、壁37の内面側の遮蔽板41のそれぞれの各位置を模式的に示し、縦軸に温度を示している。
【0043】
この図から、遮蔽板41があるために、タービンノズルボックス31の壁37に超高温の再熱蒸気から与えられる熱が少なくなっていることがわかった。
【0044】
このように、本実施形態は、タービンノズルボックス31の壁37の内部に冷却蒸気を流す冷却蒸気通路38を形成し、超高温の再熱蒸気とタービンノズルボックス31の壁37との温度差を少なくさせるとともに、タービンノズルボックス31の壁内側面を遮蔽板41で断続的に覆い、タービンノズルボックス31の壁37への超高温の再熱蒸気から与えられる熱を遮蔽させる構成にしたので、タービンノズルボックス31の壁37に発生する熱応力等を少なくさせることができ、高い強度保証を維持させて蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【0045】
なお、本実施形態では、タービンノズルボックス31の外側を覆う遮蔽板41を平板状の耐熱板を用いたが、この例に限らず、例えば、図5に示すように、遮蔽板42を伸縮材で作製された波状板を用いてもよい。熱移動を効果的に吸収する点で有効である。
【0046】
また、本実施形態では、タービンノズルボックス31の壁内側面を断続的に覆う遮蔽板41を、壁37の内面から同じ高さにして支持部40で支持させているが、この例に限らず、例えば、図6に示すように、支持部41を他の支持部40b,40cよりも高くし、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面と遮蔽板41との空間部43をより広く確保して噴出口39から噴出する冷却蒸気の圧力を回復させてもよく、さらに、例えば、図7に示すように、遮蔽板41a,41b,41c,…を支持する支持部40a,40b,40c,…を順次、タービンノズルボックス31の壁内側面から蒸気室36に向って高くし、層状に配置した遮蔽板41a,41b,41c,…で通路44a,44b,…を形成し、遮蔽板41a,41b,41c,…の内径側、外径側の両面に冷却蒸気を流して冷却させてもよい。
【0047】
図8および図9は、本発明に係る蒸気タービンに適用するタービンノズルボックス31の第2実施形態を示す断面図である。
【0048】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を遮蔽板41で密閉にして覆い、密閉にした遮蔽板41を支持部40で支持させるとともに、タービンノズルボックス31の壁37の内部に設けた冷却蒸気通路38と遮蔽板41との間に形成する空間部47に冷却蒸気通路38からの冷却蒸気を噴出させる噴出口4bと、噴出させた冷却蒸気を再び冷却蒸気通路38に回収させる回収口48とを備えたものである
このように、本実施形態は、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を密閉にして覆う遮蔽板41を設けるとともに、密閉した空間部47と冷却蒸気通路38との間に冷却蒸気の噴出と回収とのそれぞれを行わせる噴出口46と、回収口48とを備え、タービンノズルボックス31の壁37に超高温の再熱蒸気から与えられる熱を遮蔽させる構成にしたので、タービンノズルボックス31に発生する熱応力を低く抑えることができ、蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【0049】
なお、本実施形態に係る蒸気タービンは、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を覆う遮蔽板41を密閉形にし、密閉した空間部47と冷却蒸気通路38との間に冷却蒸気の噴出と回収とのそれぞれを行わせる噴出口46と、回収口47とを備えたが、この例に限らず、例えば、図10に示すように、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を遮蔽板41で密閉にして覆い、その密閉する遮蔽板41を第1遮蔽板41a、第2遮蔽板41b、…と細く複数に区分けし、区分けした遮蔽板41a,41b,…のそれぞれに形成する空間部47a,47b,…と冷却蒸気通路38との間に噴出口46と回収口48とを設けてもよく、さらに、例えば、図11に示すように、遮蔽板41a,41b,41c,…を支持する支持部40a,40b,40c,…を順次タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面から蒸気室36に向って高くし、層状に配置した遮蔽板41a,41b,41c,…で通路44a,44b,…を形成し、遮蔽板41a,41b,41c,…の内径側、外径側の両面に冷却蒸気を流して冷却させてもよい。
【0050】
図12は、本発明に係る蒸気タービンに適用するタービンノズルボックス31の第3実施形態を示す一部切欠概念図である。
【0051】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を遮蔽板41で密閉にして覆い、密閉にした遮蔽板41に、例えば図1に示した高圧タービン3からの高圧タービン抽気を冷却蒸気として供給する冷却蒸気供給口49と、タービンノズルボックス31の壁37を冷却させた後の冷却蒸気を、例えば、第1中圧タービン2aの中間段落に回収させる冷却蒸気回収口50とを設けたものである。なお、遮蔽板41は、支持部40で支持される。
【0052】
このように、本実施形態は、遮蔽板41で密閉するタービンノズルボックス31の壁37の壁内側面に冷却蒸気を直接供給して冷却させるので、比較的圧力損失を少なくさせてタービンノズルボックス31の壁37を良好に冷却させることができる。
【0053】
なお、本実施形態は、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を密閉にして覆う遮蔽板41に冷却蒸気供給口49と冷却蒸気回収口50とを設け、タービンノズルボックス31の壁37に、直接、冷却蒸気を供給したが、この例に限らず、例えば、図13に示すように、タービンノズルボックス31の壁37の壁内側面全域を遮蔽板41で密閉にして覆うとともに、密閉にした空間部分に仕切り51,51,…を複数設け、各仕切り51,51,…の互い違いの蛇行位置に冷却蒸気通過口52,52,…を設け、冷却蒸気を蛇行させてタービンノズルボックス31の壁37を冷却させてもよい。
【0054】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気タービンは、タービンノズルボックスの壁の壁内側面全域を遮蔽板で覆うとともに、タービンノズルボックスの壁を遮蔽板で覆って形成する空間部分に冷却蒸気を直接供給し、タービンノズルボックスの壁に超高温の再熱蒸気からの熱を直接与えない構成にしたので、超高温の再熱蒸気の熱に基づく過度な熱応力等の発生もなく、タービンノズルボックスに高い強度保証を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】中圧タービンを第1中圧タービンと第2中圧タービンとに区分けし、区分けした第1中圧タービンをトップタービンとして配置し、第1中圧タービンに超高温の再熱蒸気を供給する蒸気タービンプラントの概略系統図。
【図2】図1で示した第1中圧タービンの概略縦断面図。
【図3】本発明に係る蒸気タービンに適用するタービンノズルボックスの第1実施形態を示す概略断面図。
【図4】図3のX部の部分拡大断面図。
【図5】図3におけるタービンノズルボックスの第1変形例を示す部分断面図。
【図6】図3におけるタービンノズルボックスの第2変形例を示す部分断面図。
【図7】図3におけるタービンノズルボックスの第3変形例を示す部分断面図。
【図8】本発明に係る蒸気タービンに適用するタービンノズルボックスの第2実施形態を示す概略断面図。
【図9】図8のY部の部分拡大断面図。
【図10】図9におけるタービンノズルボックスの第1変形例を示す概念図。
【図11】図9におけるタービンノズルボックスの第2変形例を示す概念図。
【図12】図9におけるタービンノズルボックスの第3変形例を示す概念図。
【図13】図9におけるタービンノズルボックスの第4変形例を示す概念図。
【図14】タービンノズルボックスの壁内側面を遮蔽板で覆った場合、再熱蒸気のタービンノズルボックス壁に与える温度分布線図。
【符号の説明】
1 蒸気タービン部
2 中圧タービン
2a 第1中圧タービン
2b 第2中圧タービン
3 高圧タービン
4 蒸気冷却系
5 高圧タービン抽気系
6 過熱器
7 低圧タービン
8 発電機
9 ボイラ
10 低温再熱系
11 再熱器
12 中圧タービン排気系
13 復水系
14 給水系
15 復水器
16 給水ポンプ
17 第1低圧給水加熱器
18 第2低圧給水加熱器
19 第3低圧給水加熱器
20 第4低圧給水加熱器
21 脱気器
22 給水ポンプ
23 第1高圧給水加熱器
24 第2高圧給水加熱器
25 第3高圧給水加熱器
26 第4高圧給水加熱器
27 再熱蒸気管
28 タービン段落
29 タービンノズル
30 タービン動翼
31 タービンノズルボックス
32 外部ケーシング
33 内部ケーシング
34 タービンロータ
35 ノズル口
36 蒸気室
37 壁
38 冷却蒸気通路
39 噴出口
40,40a,40b… 支持部
41,41a,40b… 遮蔽板
42 遮蔽板
43 空間部
44a,44b… 通路
45 冷却蒸気流出口
46 噴出口
47 空間部
48 回収口
49 冷却蒸気供給口
50 冷却蒸気回収口
51 仕切り
52 冷却蒸気通過口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam turbine, and more particularly, to a steam turbine that copes with a high temperature of steam and maintains a high strength guarantee of a turbine nozzle box.
[0002]
[Prior art]
The higher temperature of the steam skillfully utilizes the characteristics of the Rankine cycle, and it is said that the higher the steam temperature, the higher the thermal efficiency of the plant.
[0003]
For this reason, the steam turbine is almost settled at the single-stage reheating of the steam temperature of 538 ° C./566° C. or 538 ° C./538° C. due to the relatively low temperature and low pressure steam conditions.
[0004]
However, recently, global warming phenomena and environmental destruction due to pollutants such as CO 2 and NOx have been highlighted on a global scale. Research and development to increase the capacity has been promoted, and one of them is to classify the intermediate pressure turbine into a first intermediate pressure turbine and a second intermediate pressure turbine, and arrange the divided first intermediate pressure turbine as a top turbine, Incorporating the second intermediate-pressure turbine in a conventional steam turbine section arranged as a bottom turbine in the same manner as before, and supplying reheated steam from the reheater of the boiler to the first intermediate-pressure turbine at a temperature of 700 ° C. or higher. Has been proposed (see Patent Document 1).
[0005]
In the case where the reheat steam temperature is 700 ° C. or higher, the first intermediate pressure turbine arranged as the top turbine has many problems to be solved. One of the problems is a turbine connected to the reheat steam supply pipe. There is the strength of the nozzle box.
[0006]
This turbine nozzle box functions as a steam chamber when the reheat steam supplied from the reheater of the boiler is supplied to the turbine stage via the reheat steam supply pipe, but it takes more than a minute. High strength assurance is required just because of direct exposure to high temperature reheated steam. We are currently exploring securing a high strength guarantee.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2003-125672
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, in a thermal power plant, a turbine nozzle box has been installed on a steam inlet side of a high-pressure turbine in a conventional steam turbine section, and has been adapted to cope with main steam having a temperature of 538 ° C to 566 ° C to maintain high strength.
[0009]
However, even if the turbine nozzle box installed on the high-pressure turbine is installed on the first intermediate-pressure turbine as the top turbine as it is, if the temperature of the reheated steam becomes significantly higher than 700 ° C., a high strength is guaranteed. Is becoming more difficult to maintain.
[0010]
For this reason, it is desired for a steam turbine to realize a new technology capable of maintaining a high strength assurance even when the turbine nozzle box is installed in the first intermediate-pressure turbine. Is underway.
[0011]
However, the use of steam cooling is an undeveloped field for steam turbines, and trial and error has been repeated.
[0012]
The present invention has been made based on such background art, and an object of the present invention is to provide a steam turbine capable of coping with superheated reheated steam and maintaining a high strength guarantee in a turbine nozzle box.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention divides the intermediate-pressure turbine into a first intermediate-pressure turbine and a second intermediate-pressure turbine, and divides the intermediate-pressure turbine into first and second intermediate-pressure turbines. In a steam turbine in which the intermediate-pressure turbine is arranged as a top turbine and the second intermediate-pressure turbine is incorporated in a steam turbine section arranged as a bottom turbine, a turbine nozzle in which steam in the steam turbine section is accommodated in the first intermediate-pressure turbine The cooling nozzle is supplied to the box as cooling steam, and a shield plate is provided on the inner surface of the wall of the turbine nozzle box.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a steam turbine, wherein the turbine nozzle box includes a cooling steam passage inside the wall, and the cooling passage passes from the cooling passage to the inner surface of the wall. And a jet port for jetting the cooling steam toward the shielding plate provided in the above.
[0015]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in
[0016]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in
[0017]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in
[0018]
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is characterized in that, as described in claim 6, the shielding plate that covers the inner surface of the wall of the turbine nozzle box is a corrugated plate. Things.
[0019]
Further, in order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is configured such that the shielding plate for covering the inner surface of the wall of the turbine nozzle box is supported by the support portion, as described in claim 7. It is.
[0020]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in claim 8, a shielding plate that covers the inner surface of the wall of the turbine nozzle box is provided on the inner surface of the wall of the turbine nozzle box. Are arranged in layers, and a passage is formed between the shielding plates arranged in layers.
[0021]
In the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in claim 9, the shielding plate for sealingly covering the entire inner surface of the wall of the turbine nozzle box supplies cooling steam. And a cooling steam recovery port for recovering the cooling steam.
[0022]
Further, in order to achieve the above object, in the steam turbine according to the present invention, as described in
[0023]
Further, in order to achieve the above object, in the steam turbine according to the present invention, as described in
[0024]
Further, in order to achieve the above-mentioned object, in the steam turbine according to the present invention, as described in
[0025]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in
[0026]
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is characterized in that, as described in
[0027]
Further, in the steam turbine according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a steam turbine according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
[0029]
Prior to the description of the embodiment of the steam turbine according to the present invention, first, an embodiment of a steam turbine plant that uses ultrahigh-temperature reheated steam having a temperature of 700 ° C. or higher will be described with reference to FIG.
[0030]
In the steam turbine plant according to the present embodiment, of the conventional steam turbine section 1, the
[0031]
A conventional steam turbine unit 1 arranged as a bottom turbine is provided with a high-
[0032]
The first intermediate-
[0033]
Further, the steam turbine plant according to the present embodiment includes a condensing
[0034]
The condensing
[0035]
On the other hand, the
[0036]
On the other hand, in contrast to the conventional steam turbine section 1 arranged as a bottom turbine, the first
[0037]
Further, as shown in FIG. 2, the first
[0038]
As shown in FIGS. 3 and 4, this
[0039]
As the shielding
[0040]
In the first intermediate-
[0041]
The cooling steam supplied to the
[0042]
FIG. 14 is a temperature distribution diagram applied to the
[0043]
From this figure, it was found that the presence of the
[0044]
As described above, in the present embodiment, the cooling
[0045]
In this embodiment, a flat heat-resistant plate is used for the shielding
[0046]
Further, in the present embodiment, the shielding
[0047]
8 and 9 are sectional views showing a second embodiment of the
[0048]
In the steam turbine according to the present embodiment, the entire inner surface of the wall of the
[0049]
In the steam turbine according to the present embodiment, the shielding
[0050]
FIG. 12 is a partially cutaway conceptual view showing a third embodiment of a
[0051]
In the steam turbine according to the present embodiment, the entire inner surface of the
[0052]
As described above, in the present embodiment, the cooling steam is directly supplied to the inner surface of the
[0053]
In the present embodiment, a cooling
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the steam turbine according to the present invention covers the entire inner surface of the wall of the turbine nozzle box with the shielding plate, and supplies the cooling steam to the space formed by covering the turbine nozzle box wall with the shielding plate. Since the heat is supplied directly from the superheated reheated steam to the wall of the turbine nozzle box, there is no excessive thermal stress due to the heat of the superheated reheated steam. The box can maintain a high strength guarantee.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 divides an intermediate-pressure turbine into a first intermediate-pressure turbine and a second intermediate-pressure turbine, and arranges the divided first intermediate-pressure turbine as a top turbine; Schematic diagram of a steam turbine plant for supplying steam.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the first intermediate pressure turbine shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a turbine nozzle box applied to the steam turbine according to the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a part X in FIG. 3;
FIG. 5 is a partial sectional view showing a first modified example of the turbine nozzle box in FIG. 3;
FIG. 6 is a partial sectional view showing a second modification of the turbine nozzle box in FIG. 3;
FIG. 7 is a partial sectional view showing a third modification of the turbine nozzle box in FIG. 3;
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the turbine nozzle box applied to the steam turbine according to the present invention.
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view of a Y part in FIG. 8;
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a first modification of the turbine nozzle box in FIG. 9;
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a second modification of the turbine nozzle box in FIG.
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a third modification of the turbine nozzle box in FIG.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing a fourth modification of the turbine nozzle box in FIG. 9;
FIG. 14 is a temperature distribution diagram of reheat steam applied to the turbine nozzle box wall when the inner side surface of the turbine nozzle box is covered with a shielding plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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