JPH0357802A - ハイブリッドランキンサイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸収式復水器を有するハイブリッドランキン
サイクル装置に関する。

〔従来の技術〕

吸収式復水器を有するハイブリッドランキンサイクルは
、吸収液（たとえば、臭化リチウム液）を用いて蒸気タ
ービン卵動流体（たとえば、水蒸気）を吸収することに
より、蒸気タービン出口圧力を低下し、蒸気タービン出
力を増加するサイクルである（特開昭６３−０３０６４
８号公報）。

しかし、このハイブリッドランキンサイクルの蒸気ター
ビン出口圧力は、従来のランキンサイクルより低くなる
。このため，従来の蒸気タービンを用いると、蒸気ター
ビンの軸径か細くでき、機械的振動を抑制できる効果を
有するが、軸受けパッキン部からの空気漏れ込みによる
性能低下が生じる点が配慮されていなかった。

第５図に、大容量蒸気原動所のハイブリッドランキンサ
イクルに、従来の蒸気タービンを用いたシステムの一例
を示す。この蒸気原動所は、ボイラ、蒸気タービン、発
電機、吸収式復水器及び熱交換器から主に構威される。

ボイラは、ボイラ１本体、過熱器２及び再熱器３を有す
る。蒸気タービンは高圧タービン５、中圧タービン６及
び複数の低圧タービン７，８から構或される。

この一構戒例を、吸収液に臭化リチウム液、蒸気タービ
ン邪動流体に水蒸気を用いて説明すると以下のようにな
る。ボイラ１には希釈臭化リチウム液３３が供給され、
加熱されて沸騰し、水蒸気２３を発生するとともに、自
らは濃縮臭化リチウム液３５となる。発生した水蒸気２
３は過熱器２で更に高温となって、高圧タービン５に導
入される。高圧タービン５に導入された水蒸気２４は、
タービンを廓動し、中圧中温の水蒸気２５となった後、
再熱器３に導入され，中圧高温の水蒸気２６となる。こ
の中圧高温の水蒸気２６は、中圧夕一ビン６に導入され
る。中圧タービン６に導入された水蒸気２６は、タービ
ンを肛動し、低圧中温の水蒸気２７となった後、２分さ
れ、低圧タービン７，８に導入される。低圧タービン７
，８に導入された水蒸気２７は、タービンを駆動し、減
圧下の低温の水蒸気２８となった後，吸収式復水器１８
に導入され、濃縮臭化リチウム液３６に吸収される。こ
の濃縮臭化リチウム液３６は、ボイラ１から熱交換器１
９を経てきたものであり、水蒸気２８を吸収し、希釈臭
化リチウム液３１となる。

この希釈臭化リチウム液３工は、熱交換器１９を経て、
ボイラエに戻される。

この従来の蒸気タービンは、３ケ所の軸受１１，１２，
１３で支持されている。そして、軸受けとタービンの間
には、蒸気の噴出及び空気の漏れ込みがないようにパッ
キン１４，１５，１６．１７が設置されている。水蒸気
圧が高い個所では蒸気が外部へ漏れないように、ラビリ
ンスパッキンが用いられ、水蒸気圧が減圧状態となる個
所では空気が内部へ漏れ込まないように水封じパッキン
が用いられる。

しかし、このハイブリッドランキンサイクルに、従来の
蒸気タービンを用いると、水封じパッキンのシーリング
では空気の内部への漏れ込みを十分防止できない問題が
生じる。これは、このハイブリッドランキンサイクルで
は、低圧タービン７，８の蒸気出口圧力は、水封じパッ
キン１６．１７に用いられる約３０℃の水の飽和圧力よ
り十分低い圧力である。このため、水封じパッキン１６
．１７に用いられた水は沸騰し、蒸気となって蒸気ター
ビン内部に入り、このとき、溶存していた空気も蒸気タ
ービン内に入る。そして，この蒸気タービン内に入った
漏れ込み空気は、吸収式復水器１８における水蒸気２８
の吸収能力を低下させる。

そのため、蒸気タービン出口圧力の上昇が生じて、蒸気
タービン出力の低下となる。尚、同図において９は発電
機、２０はポンプ、２１は冷却水ライン、２２は燃料＋
空気の流入ラインを示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術になる蒸気タービンをハイブリッドランキ
ンサイクルに用いると、蒸気タービンの軸受けパッキン
からの空気漏れ込みを十分抑制することができず、計画
どおりの蒸気タービン出力を得ることができない問題が
あった。

本発明の目的は、ハイブリッドランキンサイクルに適し
、軸受けシール部からの空気漏れ込みを抑制できる蒸気
タービンを備えたハイブリッドランキンサイクル装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は，最も圧力が低くなる低圧タービンの出口近
傍にはこのタービンの軸受け及びパッキンをＭ９ａせず
，代って入口近傍に軸受け及びパッキンを設置すること
により、達或される。

すなわち、本発明に係るハイブリッドランキンサイクル
装置は、蒸気を発生するボイラと、前記蒸気が導入され
て廓動される蒸気タービンと、この蒸気タービンを出た
蒸気が導入されて濃縮吸収剤溶液に吸収される吸収式復
水器と、を備えたハイブリッドランキンサイクル装置に
おいて、前記蒸気タービンが複数であるものは最も低圧
のタービンの蒸気入口近傍に、前記蒸気タービンが単数
であるものはそのタービンの蒸気入口近傍に当該タービ
ンの軸受及びパッキンを有することを特徴とするもので
ある。

また，本発明は、蒸気を発生するボイラと、前記蒸気が
導入されて岨動される蒸気タービンと、この蒸気タービ
ンを出た蒸気が導入されて濃縮吸収剤溶液に吸収される
吸収式復水器と、を備えたハイブリッドランキンサイク
ル装置において、前記蒸気タービン内部の圧力が外部よ
り低い部分に配設されるパッハンを水より飽和圧力が低
い溶液による溶液封じパッキンとしたことを特徴とする
ハイブリッドランキンサイクル装置である。

〔作用〕

ハイブリッドランキンサイクルにおいて，低圧タービン
の入口近傍にこのタービンの軸受け及びパッキンを設置
すると、水封じパッキンに用いられる常温の水の沸騰が
無くなる。これは、この水の温度に対する飽和圧力がこ
の低圧タービンの入口の圧力より低くなって、沸騰が生
じなくなるためである。それによって、この水封じパッ
キンからの空気の漏れ込みがなくなるので、蒸気タービ
ンの出力低下は生じない。

または、低圧タービンの入口の圧力が大気圧より高くな
り、空気の漏れ込みが生じなくなる。このときは、水封
じパッキンに代って、ラビリンスパッキンが用いられる
。

溶液封じパッキンを用いると、水より沸騰しにくい特徴
によって上記空気の漏れ込みを防止できる。

〔実施例〕

第１図に，本発明の一実施例になる蒸気タービンを組み
込んだハイブリッドランキンサイクルの蒸気原動所の一
例を示す。この蒸気原動所の構或は、前記した従来技術
による蒸気タービンを用いる蒸気原動所と変わらない。

相異点は、蒸気タービンにある。

この本発明の一実施例になる蒸気タービンは、高圧ター
ビン５、中圧タービン６及び２個の低圧タービン７，８
から構成されるが、低圧タービン７，８を支持する軸受
１２，１３及びパッキン５０，５１は、低圧タービン７
，８の入口側に設置される。

この一実施例を、吸収液に臭化リチウム液、蒸気タービ
ン郭動流体に水蒸気を用いたときについて記す．ボイラ
ｌで発生した蒸気２３は，過熱器２で更に高温となって
、高圧タービン５に導入される。高圧タービン５に導入
された水蒸気２４は、タービンを駆動し，中圧中温の水
蒸気２５となった後、再熱器３に導入され、中圧高温の
水蒸気２６となる。この中圧高温の水蒸気２６は，中圧
タービン６に導入される。中圧タービン６に導入された
水蒸気２６は、タービンを綻動し、低圧中温の水蒸気２
７となった後、２分され、低圧タービン７，８に導入さ
れる。低圧タービン７，８に導入された水蒸気２７は、
タービンを酩動し，減圧下の低温の水蒸気２８となった
後、吸収式復水器１８に導入され、濃縮臭化リチウム液
３６に吸収される． 本発明の一実施例になる蒸気タービンでは、高圧タービ
ン５の蒸気出口側，中圧タービン６の出口側と低圧ター
ビン７の入口側の間及び低圧タービン８の入口側に、そ
れぞれ軸受１１，１２．１３が設置されている。これら
軸受と各タービンの間にはパッキン１４，１５，５０．
５１が設置されている。これらのパッキンには、タービ
ン内部圧力が大気圧より高い場所ではラビリンスパッキ
ンが用いられ、大気圧より低い場所では水封じパッキン
が用いられる。

このとき、ほとんど同圧力となる中圧タービン６の蒸気
出口と低圧タービン７の蒸気入口は、軸受１７をはさん
で面していることから、両者のタービン６，７を同ケー
シング内に入れると、パッキン１５及びパッキン５０の
設置を不要にできる。

なお、これまで、蒸気タービン關動流体には水蒸気、こ
の流体を吸収する溶液には臭化リチウム液の組み合せを
用いたシステムについて記述したが、この組み合せ以外
に、水蒸気と塩化リチウム、アンモニアガスと水の組み
合せ等がある。

本発明になる一実施例によれば、低圧タービンの出口圧
力が極端に低くなるハイブリッドランキンサイクルにお
いて、蒸気タービン内部八の空気の漏れ込みを防止でき
る効果がある。このため、吸収式復水器における水蒸気
吸収力の低下をなくし、タービン出力の低下をなくす効
果が得られる。

本発明の他の実施例は、水封じパッキンに代って、溶液
封じパッキンを使用するものである。

溶液封じパッキンに使用する溶液とは、蒸気タービン郭
動流体の吸収液（たとえば、臭化リチウム液）である。

この実施例の効果は、吸収液の飽和圧力が低いことから
、溶液封じパッキンにおいて沸ｍｉｔｔをな＜シ，空気
の漏れ込みを無くすることが可能となることが挙げられ
る。したがって、従来技術の蒸気タービンのように低圧
タービンの蒸気出口近傍に設置されたパッキンにおいて
も、本実施例になる溶液封じパッキンを用いると、この
パッキンにおける沸騰がなくなり、空気の漏れ込みをな
くす効果が得られる。

第４図に、臭化リチウム溶液の飽和温度一圧力線図を示
す。温度が一定のとき、臭化リチウム溶液の濃度が高く
なるに伴って、沸騰開始圧力が低くなる。たとえば、臭
化リチウム濃度がＯ％（水）と５６％の溶液について比
較すると温度が４０℃の条件下で、Ｏ％溶液（水）は−
０．９４ａｔｇより低い圧力下では沸騰するが、５６％
溶液は−〇．９９ａｔｇより低い圧力下でしか沸騰しな
い。

したがって，蒸気タービンの軸受けパッキンにおいて、
従来技術の水封じパッキンを用いると水が沸騰し、水中
の溶存空気の漏れ込みが生じる。

しかし、吸収溶液を用いた溶液封じパッキンを用いると
沸騰がなくなり、空気の漏れ込みをなくすことができる
。

（実施例１） 第１図に示すような、蒸気タービン出力が比較的大きく
、高圧、中庄及び低圧のタービンから構或される蒸気タ
ービンを有するハイブリッドランキンサイクルでは、実
施例かつぎのようになる。

高圧タービン入口蒸気は圧力が１０２ａｔｇ、温度が５
３８℃とし，吸収式復水器に供給される吸収液には６０
％臭化リチウム溶液を用い、この臭化リチウム溶液は水
蒸気を吸収すると５６％になるとする。吸収式復水器の
冷却水の温度は入口が３０℃、出口が３５℃とする．器
内圧力が減圧下となる低圧タービン入口の軸受けパッキ
ン等には、水封じパッキンを用いる。

このとき、高圧タービンへ供給された蒸気は、出口では
、圧力が約１０ａｔｇ、温度が約２３０℃の蒸気になる
。この蒸気は、再熱器で再び加熱され、１０ａｔｇ、５
３８℃となって、中圧タービンへ供給される。この蒸気
は、中圧タービン出口では、圧力が約一Ｑ．５ａｔｇ．
　＠度が約１５０℃となった後、低圧タービンに供給さ
れる。この蒸気は、低圧タービン出口では，圧力が約−
〇．９９ａｔｇ、温度が約１０℃の蒸気となる。

このハイブリッドランキンサイクルの蒸気タービンでは
、パッキン１４は，タービン内の約１０ａｔｇの蒸気の
大気中への漏れを防ぐため，ラビリンスパッキンが用い
られる．パッキンエ５及びパッキン５０．５１は、ター
ビン内が−Ｑ．５ａｔｇ（飽和温度８０℃）の減圧状態
となるため，空気の漏れ込みを防ぐため、水封じパッキ
ンが用いられる．この水封じパッキンには約３０℃の水
が用いられるが、この水の温度は、パッキン設置近傍の
タービン内蒸気の凝縮温度より低い。したがって、この
水封じパッキンでは空気の漏れ込みは生じない。

一方、従来技術になる蒸気タービンでは、低圧タービン
の蒸気出口の圧力が約−０．９９ａｔｇ（飽和温度工０
℃）の強い減圧状態の場所に約３０℃の水を用いる水封
じパッキンを設置することになる。そして、この水封じ
パッキンでは水封の水が沸騰し，この水に溶解していた
空気がタービン内に入る。

（実施例２） 第２図に示すような，中圧タービン５９及び低圧タービ
ン６０．６１から構或される蒸気タービンを有するハイ
ブリッドランキンサイクルでは、実施例かつぎのように
なる。

中圧タービン入口蒸気の圧力が４０ａｔｇ、温度が４　
８　０　’Ｃとし、吸収式復水器に供給される吸収液は
６０％臭化リチウム溶液であり、この臭化リチウム溶液
は水蒸気を吸収すると５６％になる。

吸収式復水器の冷却水の温度は入口が３５゜Ｃ、出口が
４０℃とする。低圧タービン入口の軸受のパッキン５４
．５５には、ラビリンスパッキンを用いる。

このとき，中圧タービンへ供給された蒸気は、このター
ビンを開動して、出口では圧力が約３ａｔｇ、温度が約
１６０℃の蒸気となり、低圧タービン６０．６１に導入
される。低圧タービン６０，６１に導入された水蒸気は
、このタービンを踵動して、出口では，圧力が約−Ｑ，
９８ａｔｇ．温度が約１５℃の蒸気となる。

このハイブリッドランキンサイクルの低圧タービンの入
口圧力は大気圧より高くなることから、ラビリンスパッ
キンを用いることにより、タービン内蒸気の大気中への
漏れ、タービン内部への空気の漏れ込みを無くすことが
できる。

（実施例３） 第３図に示すような、１段の蒸気タービンからなる蒸気
タービンを有するハイブリッドランキンサイクルにおけ
る実施例は、つぎのようになる。

タービン入口蒸気の圧力が１５ａｔｇ、温度が４００℃
とし、吸収式復水器に供給される吸収液は６０％臭化リ
チウム溶液であり、この臭化リチウム溶液は水蒸気を吸
収すると５６％になる。吸収式復水器の冷却水の温度は
、入口が３５℃、出口が４０’Ｃとする。このタービン
の軸受のパッキン５６には、ラビリンスパッキンを用い
る。

このとき、タービンへ供給された蒸気は、タービンを酩
動して、出口では、圧力が約−０．９８ａｔｇ．　＠度
が約１５℃の蒸気となる。

このハイブリッドランキンサイクルのタービン入口圧力
は大気圧より高くなることから，ラビリンスパッキンを
用いることにより、タービン内の蒸気の大気中への漏れ
，タービン内部への空気の漏れ込みを無くすことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ハイブリッドランキンサイクルの蒸気
タービンの軸受けパッキン部からの空気の漏れ込みを無
くすことができるので、この空気の混入による吸収式復
水器の吸収力の低下，蒸気タービンの出力低下を抑制で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る蒸気タービンの一実施例を組み
込んだハイブリッドランキンサイクル装置の構或図、第
２図及び第３図は、本発明に係る蒸気タービンの異なる
他実施例を示す構或図、第４図は，本発明の他の実施例
として、溶液封じパッキンに使用する溶液の一つの臭化
リチウム溶液の飽和状態の温度／圧力／濃度関係を示す
図、第５図は、従来技術になる蒸気タービンの一例を組
み込んだハイブリッドランキンサイクルの構或を示す図
である。 １・・・ボイラ、５〜８・・・蒸気タービン、１１〜１
３・・・軸受，１４〜工７・・・パッキン、１８・・・
吸収式復水器、４０〜４３・・・軸受、５０〜５６・・
・パッキン，５９〜６２・・・蒸気タービン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気を発生するボイラと、前記蒸気が導入されて駆
   動される蒸気タービンと、この蒸気タービンを出た蒸気
   が導入されて濃縮吸収剤溶液に吸収される吸収式復水器
   と、を備えたハイブリッドランキンサイクル装置におい
   て、前記蒸気タービンが複数であるものは最も低圧のタ
   ービンの蒸気入口近傍に、前記蒸気タービンが単数であ
   るものはそのタービンの蒸気入口近傍に当該タービンの
   軸受及びパッキンを有することを特徴とするハイブリッ
   ドランキンサイクル装置。 ２、蒸気を発生するボイラと、前記蒸気が導入されて駆
   動される蒸気タービンと、この蒸気タービンを出た蒸気
   が導入されて濃縮吸収剤溶液に吸収される吸収式復水器
   と、を備えたハイブリッドランキンサイクル装置におい
   て、前記蒸気タービン内部の圧力が外部より低い部分に
   配設されるパッキンを水より飽和圧力が低い溶液による
   溶液封じパッキンとしたことを特徴とするハイブリッド
   ランキンサイクル装置。