JP2017522483A - 蒸気タービンの暖機又は保温方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段（４）と、前記初期圧力レベル又は前記中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、前記圧力段（４）の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段（５）と、前記終圧段（５）の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器（６）と、を有する蒸気タービン（２）を暖機又は保温するための方法であって、前記蒸気タービン（２）の外側で生成された蒸気が、前記圧力段（４）に導入される方法において、前記蒸気は、前記圧力段（４）を貫流した後に、前記終圧段（５）を迂回して、前記凝縮器（６）に直接供給される方法に関する。

Description

本発明は、蒸気タービンの暖機又は保温方法に関するものであり、当該蒸気タービンは、初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段と、初期圧力レベル又は中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、当該圧力段の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段と、当該終圧段の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器と、を有しており、蒸気タービンの外側で生成された蒸気は、圧力段に導入される。

さらに、本発明は、蒸気タービンを暖機又は保温するためのシステムに関するものであり、当該蒸気タービンは、初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段と、初期圧力レベル又は中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、当該圧力段の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段と、当該終圧段の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器と、を有している。

本発明は、さらに、発電プラント、特に少なくとも１つの蒸気タービンを有する複合ガス／蒸気タービン発電プラント又は蒸気発電プラントに関する。

例えば特許文献１に示されているように、蒸気タービンの損傷を回避するために、２段若しくは多段蒸気タービンの部材を、蒸気タービンの運転前に暖めるか、又は、蒸気タービンの中間モードにおいて保温しなければならないことが知られている。そのために設けられた暖機又は保温構想の利用によって、蒸気タービンを含む発電プラントの作動時間を短縮することが可能になり、設備の建設者及び運営者に大きな利点がもたらされる。

蒸気タービンの部材の保温は、外部で生成された蒸気、例えば補助蒸気、シール蒸気等を、蒸気タービンの部材に供給することによって行われ得る。その際に用いられる蒸気の典型的な温度は、約２５０℃から約３００℃であり得る。当該蒸気は、例えば多段蒸気タービンの中圧段に導入可能であり、当該蒸気は、蒸気タービンの中圧段の下流に接続された低圧段の方向に膨張し得る。

一般的に、蒸気タービンの低圧段の部材は、３００℃の流出温度に対応できるようには設計されていない。従って、蒸気タービンの暖機又は保温に用いられる蒸気を低圧段に導入する際には、低圧段の部材に重大な制限が生じ、それによって、低圧段の寿命が大幅に縮まる可能性がある。それを回避するために、低圧段の部材は、蒸気タービンの暖機又は保温の間に、例えば水噴射（いわゆるボンネット噴射）及び／又は二段階噴射によって冷却され得る。しかしながら、これは、冷却のための付加的な費用を伴っている。

西独国特許出願公開第６０７２７３号明細書

本発明の課題は、蒸気タービンの暖機又は保温を、より少ない費用で可能にすることにある。

本発明に係る、初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段と、初期圧力レベル又は中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、当該圧力段の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段と、当該終圧段の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器と、を有する蒸気タービンの暖機又は保温方法によると、蒸気タービンの外側で生成された蒸気が圧力段に導入され、当該蒸気は、圧力段を貫流した後、終圧段を迂回し、凝縮器に直接供給される。

本発明によると、蒸気タービン又はその圧力段に導入された蒸気は、終圧段を通過しないように誘導される。それによって、蒸気タービンの暖機又は保温の際に、低圧段の設計に対応した終圧段の部材の境界条件が維持される。終圧段の部材は、蒸気又は蒸気に伴う高温に曝露されないので、終圧段の部材の寿命は損なわれることがない。加えて、上述の従来の方法では必要であった終圧段の部材の冷却は、行う必要がないので、本発明に係る方法を用いて、蒸気タービンの暖機又は保温を、より少ない費用で行うことが可能である。特になぜなら、冷却系を使用する必要がないからである。本発明に基づいて終圧段を迂回することによって、終圧段は、蒸気タービンの暖機又は保温の間に、圧力段から流体技術的に分離する。

当該圧力段は、３段蒸気タービンの中圧段であり得る。当該蒸気タービンでは、蒸気は、蒸気タービンの中圧段に直接導入されるか、又は、蒸気は、蒸気タービンの当該中圧段の上流に接続された高圧段に導入され、高圧段から中圧段に誘導される。その際、終圧段は、蒸気タービンの低圧段として構成され得る。代替的に、当該圧力段は、２段蒸気タービンの高圧段であり、当該終圧段は、蒸気タービンの高圧段の下流に接続された低圧段であり得る。

終圧段の下流に接続された凝縮器内では、蒸気に含まれる液体を凝縮し、液体循環に供給することが可能であり、それによって、新たに、蒸気の生成に用いることができる。代替的に、凝縮された液体を、他の方法で用いること、又は、排出しても良い。

本発明に係る方法は、蒸気発電プラント又は複合ガス／蒸気タービン発電プラントの蒸気タービンの暖機又は保温に利用可能である。

蒸気は、圧力段を貫流した後、圧力段から真空を用いて放出される。これは、蒸気を圧力段から排出するための容易かつ効果的な選択肢である。蒸気を圧力段から排出するために、当該圧力段には、排出接続部が配置されており、当該排出接続部は、流体を誘導することができるように、凝縮器と接続されている。代替的に、排出接続部は、圧力段と終圧段との間のオーバーフロー管に、又は、終圧段に合流する蒸気供給管に配置され得る。真空は、適切な手段を用いて形成及び調整することが可能であり、このために当該手段は、蒸気タービンの暖機又は保温の間に、対応して作動又は始動する。

好ましくは、蒸気は、少なくとも１つの送風機を用いて、圧力段から排出される。その際、当該送風機の吸入側は圧力段に対向しているが、圧力側は凝縮器に対向している。

好ましくは、圧力段と終圧段との間のオーバーフロー管に配置された絞り弁は、蒸気を圧力段に導入する間、閉止される。それによって、蒸気が終圧段に到達することが防止され得る。さらに、蒸気を圧力段から排出する効率も向上する。なぜなら、蒸気の排出の際、終圧段からの流体の逆流が阻止されるからである。

初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段と、初期圧力レベル又は中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、当該圧力段の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段と、当該終圧段の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器と、を有する蒸気タービンの、本発明に係る暖機又は保温システムは、
‐蒸気を生成し、当該蒸気を圧力段に導入するための少なくとも１つの装置；
‐圧力段を貫流した後に蒸気を圧力段から排出し、圧力段から排出された蒸気を終圧段を迂回して凝縮器に直接供給するための少なくとも１つの装置、
を含んでいる。

方法に関して上述した利点及び実施形態が、当該システムと対応して結び付けられている。当該装置は、補助蒸気、シール蒸気等を生成するために設置され得る。

当該装置は、蒸気を圧力段から排出するための、少なくとも１つの手段を有している。当該手段は、例えば換気装置又は送風機であり得る。

好ましくは、当該システムは、圧力段と終圧段との間のオーバーフロー管に配置された絞り弁によって形成された、少なくとも１つの遮断装置を含んでおり、当該遮断装置は、蒸気を圧力段に導入している間、閉止可能である。当該システムは、これらの装置及び当該遮断装置を作動するための電子制御装置を有していて良く、当該電子制御装置は、当該システムの部材を上述のように制御する。

本発明に係る発電プラント、特に複合ガス／蒸気タービン発電プラント又は蒸気発電プラントは、少なくとも１つの蒸気タービンと、上述の態様の内１つに基づくか、又は、それらの任意の組み合わせに基づく、少なくとも１つのシステムと、を含んでいる。システム又は方法に関して上述した利点が、当該発電プラントと対応して結び付けられている。

以下に、本発明に係るシステムの好ましい一実施形態を、添付の概略的な図面を用いて説明する。

本発明に係るシステムの実施例を概略的に示した図である。

本図は、３段蒸気タービン２を暖機又は保温するための、本発明に係るシステム１の実施例を概略的に示しており、当該蒸気タービンは、初期圧力レベル又は高圧レベルで動作する高圧段３と、中間圧力レベル又は中圧レベルで動作する圧力段４又は中圧段と、終圧レベル又は低圧レベルで動作する、圧力段４の下流に流体技術的に接続された終圧段５と、終圧段５の下流に接続された凝縮器６と、を有している。高圧段３、圧力段４、及び、終圧段５は、共通のローターシャフト７を通じて機械的に連結されている。

システム１は、蒸気を生成し、当該蒸気を圧力段４又は中圧段に導入するための装置８を含んでいる。そのために、装置８は、蒸気生成ユニット９を有しており、当該蒸気生成ユニットは、蒸気を主生成物又は副生成物として生成する。さらに、装置８は、圧力段４に合流する供給管１０を含んでおり、当該供給管には、電気的に作動可能な弁１１が配置されており、当該弁は、蒸気タービン２の暖機又は保温のために開口する。

システム１は、さらに、圧力段４又は中圧段を貫流した後に、圧力段４から蒸気を排出し、圧力段４から排出された蒸気を、終圧段５又は低圧段を迂回して、凝縮器６に直接供給するための装置１２を含んでいる。蒸気を圧力段４から排出するために、装置１２は、手段１３を、圧力段４から蒸気を排出するための送風機の形で含んでおり、当該送風機は、装置１２の排出管１４に配置されている。排出管１４は、圧力段４に直接接続されている。排出管１４の代わりに、鎖線で示された排出管１５が存在していても良く、排出管１５は、圧力段４と終圧段５との間のオーバーフロー管１６を、凝縮器６と流体を誘導できるように接続している。オーバーフロー管１６には、絞り弁によって形成された遮断装置１７が配置されており、当該遮断装置は、蒸気を圧力段４に導入している間は閉じられている。

本発明を、好ましい実施例によって、詳細に図示かつ説明してきたが、本発明は、記載された実施例に限定されるものではなく、当業者は、本発明の保護範囲を離れることなく、その他の変型例を引き出すことができる。

１ システム
２ 蒸気タービン
３ 高圧段
４ 圧力段
５ 終圧段
６ 凝縮器
７ ローターシャフト
８ 装置
９ 蒸気生成ユニット９
１０ 供給管
１１ 弁
１２ 装置
１３ 手段
１４，１５ 排出管
１６ オーバーフロー管
１７ 遮断装置

Claims (6)

1. 初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段（４）と、前記初期圧力レベル又は前記中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、前記圧力段（４）の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段（５）と、前記終圧段（５）の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器（６）と、を有する蒸気タービン（２）を暖機又は保温するための方法であって、
   前記蒸気タービン（２）の外側で生成された蒸気が、前記圧力段（４）に導入され、
   前記蒸気は、前記圧力段（４）を貫流した後に、前記終圧段（５）を迂回して、前記凝縮器（６）に直接供給される方法において、
   前記蒸気は、前記圧力段（４）を貫流した後、前記圧力段（４）から真空を利用して排出されることを特徴とする方法。
2. 前記蒸気が、少なくとも１つの送風機を用いて、前記圧力段（４）から排出される、請求項１に記載の方法。
3. 前記圧力段（４）と前記終圧段（５）との間のオーバーフロー管（１６）に配置された絞り弁が、蒸気を前記圧力段（４）に導入している間は閉じられる、請求項１又は２に記載の方法。
4. 初期圧力レベル又は中間圧力レベルで動作する少なくとも１つの圧力段（４）と、前記初期圧力レベル又は前記中間圧力レベルよりも低い終圧レベルで動作する、前記圧力段（４）の下流に流体技術的に接続された少なくとも１つの終圧段（５）と、前記終圧段（５）の下流に接続された少なくとも１つの凝縮器（６）と、を有する蒸気タービン（２）を暖機又は保温するためのシステム（１）であって、
   蒸気を生成し、前記蒸気を前記圧力段（４）に導入するための少なくとも１つの装置（８）と；
   前記圧力段（４）を貫流した後に蒸気を前記圧力段（４）から排出し、前記圧力段（４）から排出された蒸気を、前記終圧段（５）を迂回して、前記凝縮器（６）に直接供給するための少なくとも１つの装置（１２）であって、蒸気を前記圧力段（４）から排出するための少なくとも１つの手段（１３）を有する装置（１２）と
   を含むシステム（１）。
5. 前記圧力段（４）と前記終圧段（５）との間のオーバーフロー管（１６）に配置された絞り弁によって形成された少なくとも１つの遮断装置（１７）を有しており、前記遮断装置が、蒸気を前記圧力段（４）に導入している間は閉止可能である、請求項４に記載のシステム（１）。
6. 少なくとも１つの、請求項４又は５に記載のシステム（１）を有する蒸気タービン（２）を少なくとも１つ有する発電プラント、特に複合ガス／蒸気タービン発電プラント又は蒸気発電プラント。

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