JP2016525668A - 蒸気タービンのためのタービン復水器 - Google Patents

Abstract

本発明は、蒸気タービンからの排蒸気を液化するための復水器パイプを有する領域と、復水器壁で形成された、排蒸気を受容するための空間と、タービン復水器のこの空間に迂回蒸気（Ｄ）を導入するための迂回蒸気導入装置（１）とを有するタービン復水器であって、迂回蒸気導入装置（１）は、タービン復水器（２）にまで及ぶリング状のノズル（４）を備え、当該ノズル（４）の出口端部は不均一な縁部（Ｒ）を備えるタービン復水器に関する。

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載のタービン復水器に関する。

タービン復水器は、蒸気タービンの排蒸気を液化するのに使われる。ガスタービンと蒸気タービンの複合設備でエネルギー需要の負荷ピークをカバーできるようにするために、今日そのような設備は、大部分の時間ガスタービン最小負荷だけで運転される。それから必要な場合に、ガスタービンは非常に迅速に回転数が上げられ得る。

しかし最小負荷で作られるガスタービンの廃熱は、さらに運ばれて行かなくてはならないが、これはガスタービンに後置される廃熱蒸気発生器を介して行われる。しかし廃熱蒸気発生器内で作られた蒸気は、後置される蒸気タービンとジェネレータとを介して発電に消費され得ないので、この過剰生産された蒸気は、蒸気タービンを迂回して迂回蒸気導入装置を介して直接タービン復水器に誘導される。

その際そのような迂回蒸気導入装置は通常、迂回蒸気量を制御するための迂回弁と、迂回蒸気を減圧するためのスロットル装置である有孔ケージと、迂回蒸気を冷却するための噴水装置とが装備されている。しかしそのような迂回蒸気導入装置でスロットル調節され得る熱落差はふつう、非常に大きい。迂回弁上流の蒸気圧は通常、４５バールまでであるが、タービン復水器内のカウンター圧力は約０．１バールで示され得る。圧力レベルが高いこの迂回蒸気流が、迂回蒸気導入装置から出て、蒸気圧力レベルが明らかにより低いタービン復水器へ入ると、流入する迂回蒸気の縁部領域において、大きな速度勾配が生じる。それから急激な減圧は、圧力落差に応じて局所的に、極超音速流れ場ができるという結果になる。その上、例えば隣接するタービン翼、復水器パイプ又は復水器壁のような光を当てられる部材がさらに振動を励起されるという危険がある。これらによって、設備の運転時に、音響反射が増大し、それで場合によっては規定の最高値を超えることになる。

本発明の課題は、音響反射の減少を可能にするタービン復水器を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有するタービン復水器によって解決される。

迂回蒸気導入装置からタービン復水器への蒸気の入口領域において、出口端部に不均一な縁部を有するリング状のノズルが備わっていることによって、入ってくる迂回蒸気流の横断面に亘って混合が改善され、それによって、タービン復水器に流入する迂回蒸気の縁部領域において速度勾配がそれほど大きくなくなる。流入する迂回蒸気の縁部領域において支配的なふつうは真っ直ぐな大きい速度勾配は、これと結び付く大きな圧力落差によって、タービン復水器に入る際に強い乱流をもたらしかねないが、不均一に形成された縁部によって減少される。規則的に又はまた不規則に、迂回蒸気導入装置の流出端部にある縁部の上に取り付けられた突起及び／又は凹所によって、迂回蒸気が出る際にすでに局所的に変化し、それでその横断面に亘ってより良好に混合されるということが引き起こされる。これは結果として、速度勾配の減少とひいてはそれほど強くはない乱流の形成とをもたらす。これらは基本的に音響反射に寄与するので、混合の改善と、それによって引き起こされる、流入する迂回蒸気の縁部領域における速度勾配の低下とによって、音響反射を効果的に減少できる。

好適には、シェブロンノズル形状のノズルの縁部領域は、鋸歯状又は歯車歯状の出口縁部を有して形成されている。これによって、流入する迂回蒸気の横断面全体に亘って特に効果的な混合がもたらされ、続いてもたらされる、均一な速度勾配の減少が、音響反射の特に効果的な削減を招く。

本発明のさらなる有利な発展形態は、従属請求項から明らかとなる。

本発明の例示的な実施例を表わす。

本発明について、図面に基づいて例示的に説明する。図１は、迂回蒸気Ｄが迂回蒸気導入装置１からタービン復水器２に導入される、タービン復水器の領域を概略的に示している。スロットル装置として利用されるいわゆるスパージャーパイプ３−すなわち極めて一般的には有孔ケージ−を介して、迂回蒸気Ｄがタービン復水器に導入される。その後に、有孔ケージ３の出口において、迂回蒸気Ｄは高速で孔を通ってタービン復水器２に流入する（図中に破線で示す）。これにより、特に流入する迂回蒸気Ｄの縁部領域において特に大きな速度勾配が生じる。

本発明に従えば、入口領域には、言い換えれば本明細書で説明している実施例における迂回蒸気導入装置１の有孔ケージ３の直下流には、リング状のノズル４が設けられており、タービン復水器２の内部に向いているノズル４の縁部は、鋸歯状に形成されており、王冠状の形態とされる。不均一な縁部を具備するこのような実施形態は、例えば航空機用エンジン工学の分野では“シェブロンノズル”という名称で知られている。鋸歯Ｚによって不均一に形成された縁部によって、特に導入された迂回蒸気の縁部領域において支配的な大きい速度勾配は、流入する迂回蒸気の周囲に亘って局所的に成立しなくなり、これにより局所的に変化する。縁部領域における横断面の全体に亘って均一でなくなった当該速度勾配が、混合の不均質性を高めるので、音響反射を効果的に低減させることができる。従って、設備の立地に従って要求される音響反射の限界を、設備がガスタービン最小負荷で運転しているにすぎない運転状態に適合させることができる。

縁部の全周に亘って等間隔に又は不等間隔に分配配置されるように配置されている突起及び／又は凹所を有している縁部が、鋸歯又は歯車歯の選択された形状及び構造に従って形成されている。この場合には、鋸歯又は歯車歯は、例えば三角状の形態や台形状の形態のような任意の形態とされ、必要に応じて、ノズルの軸線方向Ａにおいて湾曲している場合がある。その際、噴出迂回蒸気とタービン復水器２の内部の周囲蒸気との乱流混合を極めて均一にすると、大きな広帯域騒音ひいては大きな音響反射が発生するので、このような乱流混合を可能な限り効果的に抑制することが、常に重要である。

たとえ本発明が前述の実施例において、復水器パイプとその上にある、隣接する蒸気タービンからの排蒸気を受容するための通過空間である復水器ドームとを有するいわゆる「下側排気（Down-Exhaust）」タービン復水器との関連でのみ記述されたとしても、本発明は基本的に、あらゆる種類のタービン復水器に使用できる。それで、蒸気を導入するためのノズルの本発明に係る形成は、軸流タービン復水器、側面に設けられた「片側排気（Single-Side-Exhaust）」復水器又は両側側面に設けられた「両側排気（Double-Side-Exhaust）」復水器での復水器結合部としても、使用できる。

１ 迂回蒸気導入装置
２ タービン復水器
３ 有孔ケージ
４ ノズル
Ａ （ノズル４の）軸線
Ｄ 迂回蒸気
Ｒ 縁部
Ｚ 鋸歯

Claims (4)

1. 蒸気タービンのためのタービン復水器（２）であって、前記蒸気タービンからの排蒸気を液化するための復水器パイプを有している領域と、排蒸気を受容するためのチャンバであって、復水器壁で形成されている前記チャンバと、前記タービン復水器（２）の前記チャンバの内部に迂回蒸気（Ｄ）を導入するための迂回蒸気導入装置（１）とを備えている前記タービン復水器（２）において、
   前記迂回蒸気導入装置（１）は、前記タービン復水器（２）の内部に延在しているリング状のノズル（４）を備えており、前記ノズル（４）の出口端部は、不均一な縁部（Ｒ）を備えていることを特徴とするタービン復水器（２）。
2. 前記縁部（Ｒ）は、鋸歯状又は歯車歯状の出口縁部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービン復水器（２）。
3. 前記縁部（Ｒ）は、前記縁部（Ｒ）の全周に亘って亘って等間隔に分配配置されている鋸歯（Ｚ）又は歯を有していることを特徴とする請求項２に記載のタービン復水器（２）。
4. 前記縁部（Ｒ）の前記鋸歯（Ｚ）又は歯は、少なくとも部分的に、前記ノズルの軸線方向（Ａ）に対して傾いていることを特徴とする請求項３に記載のタービン復水器（２）。

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