JP3866288B2 - 蒸気タービンの低圧タービン部の冷却方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、水・蒸気循環路に接続されている蒸気タービンの低圧タービン部を特に無負荷運転の際に冷却材をその低圧タービン部を貫流させて冷却する方法に関する。本発明は更にこの方法を実施するための装置に関する。
加熱蒸気タービンを備えたタービン設備はしばしば、一つあるいは各低圧タービン部が無負荷運転の際に中圧タービン部から断熱され、蒸気を供給されず、従って作動しないように設計されている。しかし低圧タービン部が完全に断熱および遮断されている場合、加熱蒸気タービンの低圧タービン部における羽根は強く加熱されるおそれがある。
通風損失による許容できない羽根の加熱を防止するために、ドイツ特許出願公開第４１２９５１８Ａ１号明細書において、タービンに設けられた抽気口を通して低圧タービン部に冷却蒸気および／又は復水を導入することが知られている。しかしこの場合、冷却蒸気内に含まれる熱が通風によって生ずる損失熱と一緒に蒸気タービンに後置接続されている復水器を介して放出され、従って加熱目的に利用されないので、比較的大きな熱損失が生ずる。通風によって生ずる羽根の温度上昇を抑えるために相応した量の冷却蒸気が必要とされるので、その熱損失は比較的大きい。
本発明の課題は、特に無負荷運転および／又は低負荷運転の際に低圧タービン部を特に効果的に冷却する方法を提供することにある。更に本発明の課題はこの方法を特に簡単な手段で実施する装置を提供することにある。
本方法に関する上述の課題は本発明に基づいて、冷却材として蒸気タービンに後置接続されている復水器から取り出された復水が利用され、その冷却材の少なくとも一つの部分流が低圧タービン部の貫流後に冷却の際に吸収した熱を水・蒸気循環路に放熱して冷却され、それから水・蒸気循環路に再び導入されることによって解決される。
本発明は、無負荷運転あるいは低負荷運転の際に低圧タービン部を冷却するために適した冷却材がその効果的な冷却特性に加えて、別の特性としてタービン最終段の通風による損失熱の大部分を回収する能力を有するという考えから出発している。そのために冷却材は相応した低い温度を有していなければならない。低圧タービン部の無負荷運転の際も復水器は必要な真空を維持するために運転されているので、復水を冷却材として利用することが特に適しており、また特に復水は適当な温度を有している。
冷却材は好適には密閉回路で案内される。その際冷却材は低圧タービン部の一つあるいは各案内羽根に存在する通路を通して導かれると有利である。その代わりに、冷却材を低圧タービン部のハウジングの内部に設けられた通路を通して、即ち内側ハウジングの外側輪郭あるいは内側輪郭に沿って導くこともできる。
温められあるいは加熱された冷却材の部分流は冷却された後で復水器の流出側に導かれ、残りの部分流が復水器の流入側に直接導かれると有利である。
加熱された冷却材が水・蒸気循環路に導入されると、これはその圧力および温度に関して、加熱された冷却材の最終温度を制御することによって適当な場所で行われる。冷却材の最終温度を特に適正に調整すれば、低圧タービン部に導入される冷却材の流量が調整される。
水・蒸気循環路に接続されている蒸気タービンの低圧タービン部が、蒸気タービンに後置接続されている復水器の流出側に接続されている冷却材配管に接続されていることにより冷却されるようにした蒸気タービンの低圧タービン部の冷却装置に関しては、上記の課題は本発明に基づいて、冷却材配管の流れ方向において低圧タービン部の下流に熱交換器の一次側が接続され、この熱交換器の二次側が水・蒸気循環路に接続されることによって解決される。
加熱された冷却材に含まれる熱はこれを回収するためにその熱交換器あるいは冷却器によって特に適正に絶縁され、例えば第１の低圧予熱器の後ろにおける低い復水圧がかかっているような適当な個所で水・蒸気循環路に放出される。
その場合、冷却材配管が復水器の直ぐ下側に設けられている復水集合容器あるいはホットウェルに接続されていると有利である。加熱された冷却材を適当な個所で水・蒸気循環路に戻す際に、冷却材配管が水・蒸気循環路に接続されている復水ポンプの吐出側に接続されていると有利である。その代わりにあるいはそれに加えて、冷却材配管に循環ポンプが接続される。復水器のホットウェルに冷却材配管が直接接続されている独立した冷却回路に冷却材が案内されるときには、特に循環ポンプが利用されると有利である。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は蒸気タービンの低圧タービン部の案内羽根を復水ポンプの下流で取り出された復水によって冷却する低圧タービン部の冷却装置の概略構成図、および
図２は復水ホットウェルを介して導かれている冷却回路を備えた低圧タービン部の冷却装置の概略構成図である。
図１および図２において同一部材には同一符号が付されている。
図１には、双流形低圧タービン部２とこの低圧タービン部の下側に配置された復水器４と復水Ｋの集合容器あるいはホットウェル６とを備えた蒸気タービン１の最終段だけが概略的に示されている。このホットウェルは復水管８を介して一部しか示されていない水・蒸気循環路１２における復水ポンプ１０に接続されている。復水管８は第１の予熱器１４および第２の予熱器１６を介して同様に水・蒸気循環路１２に接続されている給水タンク１８に開口している。
蒸気タービン１の運転中に復水Ｋは復水器４のホットウェル６から復水管８および復水ポンプ１０を通って、更に予熱器１４および１６を通って給水タンク１８に流入し、そこに集められ、通常の仕方で脱気される。この復水Ｋはそこから給水Ｓとして水・蒸気循環路１２に接続されている蒸気タービン１用の蒸気を発生するための蒸気器および過熱器に図示しない仕方で導かれる。蒸気は蒸気タービン１において仕事をするため膨張され、続いて復水器４に導かれ、そこで凝縮する。復水４はホットウェル６内に集められる。
復水器４のホットウェル６からの復水Ｋの部分流ｔ₁は、復水ポンプ１０の吐出側で復水管８に接続されている冷却材配管２２を介して低圧タービン部２に導かれる。その場合、単位時間当たり冷却材配管２２を介して導かれる復水の量あるいは冷却水Ｋ′の量、即ち冷却材流量が調整される。冷却材Ｋ′はこの実施例において低圧タービン部２の図では二つしか示されていない案内羽根２４を貫流する。このために図示していない仕方で案内羽根２４の内部に冷却回路において互いに接続されている通路が設けられている。この代わりにあるいはこれに加えて、冷却材Ｋ′は低圧タービン部２の内側ハウジング２６の内部にも設けられている内側ハウジング２６の外側輪郭あるいは内側輪郭である通路を貫流する。これは矢印２８で示されている。
冷却材配管２２の流入側に、単位時間当たり低圧タービン部２に導入される冷却材Ｋ′の量を調整するため、即ち復水部分流ｔ₁を調整するための弁３０が設けられている。冷却材配管２２は流出側が、即ち冷却材Ｋ′の流れ方向において低圧タービン部２の下流側が第２の予熱器１６を介して導かれ、給水タンク１８に開口している。低圧タービン部２と第２の予熱器１６との間において冷却材配管２２に逆止弁３２が設けられている。
冷却材配管２２を介して導かれる冷却材Ｋ′の部分流ｔ₁は、案内羽根２４および／又は内側ハウジング２６を貫流する際に、無負荷運転あるいは低負荷運転の際に通風によって生ずる熱を低圧タービン部２から吸収し、この熱を第２の予熱器１６において給水タンク１８に導入すべき復水Ｋに放出する。その際に冷却された冷却材Ｋ′は給水タンク１８においてこれに直接導かれた復水Ｋと混合される。
低圧タービン部２の冷却によって温められた又は加熱された冷却水Ｋ′の最終温度Ｔ_K'を調整するために、弁３０によって冷却材流量が変化される。そのために冷却回路の内部において冷却材配管２２に接続されている低圧タービン部２の流出側における加熱された冷却水Ｋ′の実際最終温度Ｔ_K'が温度センサ３４で測定される。測定された最終温度Ｔ_K'および所定の目標温度を参考にして冷却材部分流ｔ₁の流量を調整するための制御量が制御装置３６によって求められ、この制御量が信号線３８を介して可制御弁３０に与えられる。
図２の実施例において低圧タービン部２の冷却は、復水Ｋが冷却材Ｋ′として復水器４のホットウェル６から冷却材配管２２′に接続されている循環ポンプ４０を介して低圧タービン部２の案内羽根２４に搬送されることによって特に簡単に行われる。冷却の際に自然に加熱された冷却材Ｋ′の部分流ｔ₂は弁４４が挿入されている部分流配管４２を介して復水器４の外壁を介して導かれる。その際加熱された冷却材Ｋ′はその熱を復水器４を貫流する冷却水Ｗに放出する。単位時間当たりホットウェル６から取り出される冷却材Ｋ′の量は冷却材配管２２′に接続されている弁３０′によって調整される。この弁３０′は温度センサ３４で測定された加熱された冷却材Ｋ′の最終温度Ｔ_K'に関係して制御装置３６によって制御される。
加熱された冷却水Ｋ′の残りの部分流ｔ₃は弁４８、５０で調整されて熱交換器あるいは加熱器１６′を介して導かれ、その際に熱を適当な個所で蒸気タービン１の水・蒸気循環路１２に放出する。図２の実施例においては従って冷却材Ｋ′は復水器４を介して直結されている独立した冷却回路５２内を導かれる。
タービン翼の腐食を防止するために、案内羽根２４はその冷却通路を介して蒸気で加熱することもできる。その際蒸気は公知のようにここでは図示しない仕方でタービン抽気口から取り出される。

Claims (10)

1. 水・蒸気循環路（１２）に接続されている蒸気タービン（１）の低圧タービン部（２）を冷却材（Ｋ′）が貫流し、その冷却材（Ｋ′）として蒸気タービン（１）に後置接続されている復水器（４）から取り出された復水（Ｋ）が利用され、その冷却材（Ｋ′）の少なくとも一つの部分流（ｔ₁、ｔ₃）が低圧タービン部（２）の貫流後に水・蒸気循環路（１２）に放熱してまず冷却され、それから水・蒸気循環路（１２）に再び導入される蒸気タービンのタービン低圧部の冷却方法。
2. 冷却材（Ｋ′）が低圧タービン部（２）の一つあるいは各案内羽根（２４）を貫流することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 冷却材（Ｋ′）が低圧タービン部（２）の内側ハウジング（２６）の内部に設けられた通路を貫流することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 冷却材（Ｋ′）が独立した冷却回路（５２）内を導かれ、低圧タービン部（２）の貫流後に復水器（４）に戻されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 加熱された冷却材（Ｋ′）の最終温度（Ｔ_K'）を調整するために冷却材流（ｔ₁）が調整されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 水・蒸気循環路（１２）に接続されている蒸気タービン（１）の低圧タービン部（２）が、蒸気タービン（１）に後置接続されている復水器（４）の流出側に接続されている復水（Ｋ’）の冷却材配管（２２、２２′）に接続され、この冷却材配管（２２、２２′）の流れ方向において低圧タービン部（２）の下流に熱交換器（１６、１６′）の一次側が接続され、その二次側が復水（Ｋ′）に含まれる熱を伝達するために水・蒸気循環路（１２）に接続されていることを特徴とする蒸気タービンの低圧タービン部の冷却装置。
7. 冷却材配管（２２、２２′）が復水器（４）のホットウェル（６）に接続されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 冷却材配管（２２）が水・蒸気循環路（１２）に接続されている復水ポンプ（１０）の吐出側に接続されていることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
9. 冷却材配管（２２′）に循環ポンプ（４０）が接続されていることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
10. 冷却の際に加熱された冷却材（Ｋ′）の最終温度（Ｔ_K'）を調整するための手段が設けられていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１つに記載の装置。

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