JPH06200705A

JPH06200705A - 排気部減圧機構付タービンシステム

Info

Publication number: JPH06200705A
Application number: JP36027492A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kawarai; 武夫河原井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-31
Filing date: 1992-12-31
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸気タービン又はガスタービン等の出力を向
上させたタービンシステムの提供。【構成】タービン１に、作動流体としての高圧蒸気を
導入する蒸気配管２及び仕事をした蒸気を排出する排気
部３を、それぞれ接続する。上記排気部３には排気部減
圧機構５を介して後段の復水器を接続する。上記復水器
は給水ポンプ等を経由してボイラまで接続する。前記排
気部減圧機構５は、駆動軸６を介して外部から与えられ
る回転力によって作動し、排気部３側を吸引して低圧と
し、復水器側に排出して圧力を高めるように作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種タービンの損失を
減少せしめ効率向上を図るための排気部減圧機構付ター
ビンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】汽力発電所に於ける蒸気タービンは化石
燃料を熱源として運転される。そしてこれらの化石燃料
は有限であり、かつその大部分は輸入に依存している。
したがって各部の損失を低減して、可能な限り効率向上
を図る必要がある。現行技術では、そのため、超臨界圧
の系を利用し、更に再生サイクルや再熱サイクルを採用
している。

【０００３】この再生サイクルは、タービン内での蒸気
の膨張過程に於いて少量の蒸気を取り出し（抽気）、こ
の抽気によって給水の加熱を行ない、ボイラ損失を低減
しようとするものである。この抽気は理論的にはできる
だけ多段の方が良いが、実際には設備が複雑になり、設
備費が嵩んで現実的ではないため、通常は五〜八段程度
の抽気を行なっている。

【０００４】一方、再熱サイクルは、高圧タービン内で
仕事をし膨張した蒸気は湿り度を増して摩擦損が増加す
るため、タービン外に取り出し、ボイラ排ガスの煙道に
おかれた再熱気を通して再び過熱蒸気とし、当該タービ
ン又はやや圧力の下がった中圧タービンや低圧タービン
に導き、これらを動かして、総合的な効率改善を行なう
ものである。一般に、現在の大型タービンは、両者を組
み合わせた再熱再生サイクルを利用している。

【０００５】このような努力をしているにもかかわら
ず、現在のところタービンシステムの熱効率は４０％を
超えるところまでは到達していない。したがって更なる
効率の向上を図るためには、従来とは異なる取り組みが
必要になる。

【０００６】現在実用化されている蒸気タービンでは、
大型コンピュータを始めとする、各種支援ツールを援用
して、材料の改良、設計並びに加工技術の最適化、運転
条件の見直し等々の努力を重ねているが、前記のよう
に、総合熱効率４０％の壁を破るのは容易ではない。こ
のような事情はガスタービンに於いても同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来技術の問題点を解消し、蒸気タービンやガスター
ビンの効率向上に寄与し得る熱効率の改善された新規の
タービンシステムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の構成の要旨とす
るところは、タービン排気側と後段機器との間に、ター
ビン排気を吸引し、後段機器に対して強制送気を行なう
排気部減圧機構を挿入した排気部減圧機構付タービンシ
ステムである。

【０００９】上記排気部減圧機構は、タービンの種類に
よって種々であるが、強力な減圧ファン、減圧ブロア又
は減圧ポンプ等を採用することができる。

【００１０】

【作用】本発明の排気部減圧機構付タービンシステム
は、以上のような構成であるから、これを運転すると、
タービン排気側が排気部減圧機構により強力に排気減圧
されることになるものである。そのためタービン吸気側
の圧力と、タービン排気側の圧力との間に強制的に大き
な圧力差が形成される。したがってこのタービンシステ
ムでは、吸気側圧力と排気部に於いて減圧された圧力分
とが加算された圧力が有効作動圧力となって入力蒸気圧
力と排気圧力との差が大きくなり、この圧力差の増大に
よって、蒸気又はガスの有効利用が可能となる。

【００１１】この作用は、あたかも反動式水車における
吸出管に類似するもので、水車ランナから水面までの約
８〜９ｍの距離が有効落差として作用するのに相当す
る。本発明は、各種タービンに適用可能であるが、特に
作動流体が低圧である場合に採用が容易である。即ち、
排気部の強制減圧のための所用動力が小さくても済む場
合に、より容易かつ有効である。

【００１２】前記排気部減圧機構は、例えば、蒸気駆動
の小型タービンを動力源とする減圧ファンとして構成す
ることができる。この減圧ファンを介して取り出される
主蒸気タービンの排気は、後段機器である気・液変換の
ための復水器に於いて蒸気から液体に変化させられる。

【００１３】しかして本発明の排気部減圧機構付タービ
ンシステムは、作動流体をクローズドシステムで使用す
る復水タービンに適用可能であることはもとより、排気
である蒸気を工場内で消費するような背圧タービンであ
っても有効である。この場合は、排気側減圧装置は下流
に対しては加圧装置となり、蒸気の有効利用が可能とな
る。

【００１４】

【実施例】以下、添付図を参照しつつ本発明の一実施例
を開示する。図１は、本発明の排気部減圧機構付タービ
ンシステムを蒸気タービンに適用した基本構成図であ
る。ガスタービンの場合は、作動流体は高温ガスであ
り、後段機器は熱交換器やガス冷却器となる。

【００１５】図１に示したように、タービン１は、作動
流体としての高圧蒸気を蒸気配管２から導入し、該ター
ビン１で仕事を終えた蒸気は、これに接続した排気部３
から排出されるようになっている。また上記排気部３は
排気部減圧機構５を介して後段機器に接続している。な
お図中４はタービン１の回転軸、６は排気部減圧機構５
の駆動軸である。

【００１６】この実施例のタービンシステムは、復水タ
ービンでとして構成したので、前記排出部３に上記排気
部減圧機構５を介して接続する後段機器は、図示してい
ない復水器及び給水ポンプ等である。排気は、これらの
装置を経由してボイラまで循環するようになっている。

【００１７】前記排気部減圧機構５は、具体的には、前
記したように、減圧ファンやポンプで構成することがで
きる。この減圧ファンやポンプは、前記駆動軸６を介し
て外部から与えられる回転力によって作動し、排気部３
側を低圧とし、復水器側の圧力を高めるように作用する
ものである。高温及び高圧状態で使用されるものである
ため、材質及び加工等の面で十分な配慮が必要である。

【００１８】また前記減圧ファンは、種々の形式のもの
が適用可能であるが、作動流体の温度、圧力及び流速等
を勘案して選定すべきである。

【００１９】ところで前記排気部減圧機構５の駆動軸６
に与えられる動力は、例えば、作動蒸気として、タービ
ン１の適宜箇所から抽気されたそれを用い、これによっ
て駆動される小型タービンから得るものとすることがで
きる。あるいは主作動流体である蒸気とは全く関係の無
い動力源とすることもできる。

【００２０】この実施例では、以上のように構成したの
で、次のように動作する。前記蒸気配管２から高圧作動
流体としての高圧蒸気が導入される。上記高圧蒸気はケ
ーシング内でタービンブレードに衝突し、保有エネルギ
ーを機械的回転力に変換させる。こうしてタービン１に
生じた機械的回転力は前記回転軸４から取り出される。

【００２１】こうしてタービン１で仕事を終えた蒸気
は、これに接続した排気部３から排出される。続いて排
出蒸気は、ここに接続している排気部減圧機構５を介し
て図示していない復水器に送気され、気液変換され、給
水ポンプ等を経由してボイラまで循環する。

【００２２】前記排気部減圧機構５を構成する減圧ファ
ン等の作用により、一方で、前記排気部３側を吸引して
低圧とし、他方で、復水器側に排気してその圧力を高め
る。即ち、この排気部減圧機構５は、前記排気部３から
排出される作動流体圧力がＰである場合に、圧力ｐ’へ
の減圧を行なうものである。その結果、タービン１の入
力側圧力と排気側圧力との差（Ｐ−ｐ’）が大きくなっ
て、タービン出力を増大することができる。

【００２３】ところで上記排気部減圧装置５の減圧ファ
ン等の駆動軸６に与えられる動力は、この例では、ター
ビン１の適宜箇所からの抽気により駆動される小型ター
ビン（図示しない）から得るものとする。

【００２４】しかしてこの実施例では、タービン１の排
気側圧力を排気部減圧機構５により可能な限り低減する
ものである。そのため、タービン１の入出力間の圧力差
が大きくなり、蒸気流速を増すことができる。その結
果、タービン１に於ける発生動力を増大させるすること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、蒸気タービンやガスタ
ービンの排気側圧力を排気部減圧機構により可能な限り
低減し、このことにより、タービンの入出力間の圧力差
を大きくし、蒸気流速を増大させることができるもので
ある。その結果、タービンに於ける発生動力を、圧力差
の増大に比例して、増大させることができる。また以上
の結果、排気部減圧機構の能力の大きさの設定の如何に
より、他の条件を変更せずにタービンの能力の大きさを
変更することができる。

【００２６】なお本発明は、特に、作動流体が低圧の場
合に、その構成が容易である。超臨界圧装置などにあっ
ては、排気部減圧機構用の駆動力が大きくなり構成が若
干難しくなる可能性があるが、充分有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の排気部減圧機構付タービン
システムの主要部構成図。

【符号の説明】

１タービン２蒸気配管３排気部４回転軸５排気部減圧機構６駆動軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービン排気側と後段機器との間に、タ
ービン排気を吸引し、後段機器に対して強制送気を行な
う排気部減圧機構を挿入した排気部減圧機構付タービン
システム。
【請求項２】上記排気部減圧機構が減圧ファンである
請求項１の排気部減圧機構付タービンシステム。