JPH06510347A - 低圧蒸気タービンの通風運転中における冷却方法 - 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】 低圧蒸気タービンの通風運転中における冷却方法本発明は、低圧蒸気タービンを そのロータに膨張すべき蒸気を供給することなしにロータが回転される通風運転 中において冷却する方法に関する。このような通風運転は例えば、通常は低圧蒸 気タービンにおいて膨張すべき蒸気を加熱用熱交換器などに転送するための手段 が低圧蒸気タービンの前に設けられているような多重車室形ターボ設備において 生ずる。

多重車室形ターボ設備においては個々のタービンのロータを互いに連結し発電機 などの軸に固く結合することが一般に行われている。従ってターボ設備のすべて のタービンは同月回転し、そのために例えば蒸気を別の用途に利用するために出 力運転しないようなタービンも同期回転する。

通風運転する低圧蒸気タービンには、絶対真空が支配しているのではなく、その 静圧が低圧蒸気タービンに接続されている復水器にかかっている圧力に相応して いる蒸気雰囲気が支配している６タービン翼とこの蒸気との摩擦（通風）により かなりの熱が発生し、これによってタービンは著しく、場合によっては許容でき ないほど大きく加熱される。従ってそのために安全な通風運転を保証するために 冷却が必要である。

公知の冷却方式においては、タービンの出口に、あるいは消費すべき冷却出力が 特に大きくなければならないときにはタービンの入口に、復水が噴霧しながら注 入される。復水は温度低下しながら芸発し、従って通風運転するタービンを冷却 することができる。タービンの出口に注入される復水の冷却作用は著しく制限さ れるか、ないしはタービンの入口における復水の注入はタービン軸を望ましくな いほど強く冷却してしまうという欠点がある。これによって一方では消費すべき 冷却出力が大きく高められ、他方ではタービン軸が冷却によって望ましくない応 力に曝される。

注入が出口において行われるときには、冷却作用がしばしば出口の近くにおける タービンの部分に限定される。これに対し注入が入口において行われるときには 、入口の範囲において凝集する復水（凝ｖＭｅ）が氾濫してタービン翼を損傷す るおそれがある。

蒸気タービンを備えた火力発電所は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１４ ２６８８７号公報およびドイツ連邦共和国特許出願公開第３４ｏ６ｏ７１号公報 に記載されている。後者は蒸気タービンにおける特別な冷却方式に関し、特に蒸 気タービンの出力運転に向けられている冷却方式に関している。多重車室形蒸気 り−ポ設備の詳細は例えばヨーロッパ特許第０２１３２９７Ｂ１号公報に見られ 、そこにはターボ設備の車室間の特別な連結手段が記載されている。蒸気原動設 備の一般的な説明は文献「工２ルギーハンドブノ外、トーツス・ボン著、テヒニ ノシャー・フエルラーク・レノンユ出版、グレーフエルフィック、および文献「 蒸気原動所の構想とｔｉ造」、テーユーファウ・ラインランド出版、ケルン（特 に１９８５年出版０第５巻参照）にある。原子力設備の水・蒸気回路に対する復 水器はドイツ連邦共和国特許出噸公開第３７１７５２１号公報に記載されている 。

本発明の課題は、従来技術を基にして、通風運転において蒸気タービンをできる だけ効果的に且つ損傷をを生ずることなく冷却する方法を提供することにある。

低圧蒸気タービンが、出力運転のために蒸気を取り入れることができ通風運転の 際に遮断される遮断可能な入口と、蒸気を復水の形に凝縮するための復水器に連 通している出口と、これらの人口と出口との間における抽気口とを有し、この抽 気口に出力運転の際に加熱器に蒸気および／又は復水を転送するための抽気配管 が接続されている本発明に基づく低圧蒸気タービンの通風運転中における冷却方 法は、蒸気移送配管によって抽気配管および従って抽気口に蒸気が供給されるこ とを特徴としている。

抽気口において低圧蒸気タービンに導入される蒸気が成る程度の量の細かく分散 された復水水滴を一緒に運ぶことが有利である。何故ならばこのような復水水滴 は低圧蒸気タービン内において蒸発し、その際にがなりの熱量を吸収するからで ある。このような蒸気・復水温合物は低圧蒸気タービンに供給すべき蒸気を火力 発電所における適当な個所で取り出すことによって直接得られ、抽気口までの途 中で蒸気の膨張によって形成されるか、あるいは蒸気に復水を添加することによ って用意される。

本発明に基づいて冷却すべき低圧蒸気タービンの入口は直接遮断装置を備える必 要はない、低圧蒸気タービンの入口の遮断は、低圧蒸気タービンに前置接続され これに連通ずる中圧タービンあるいは高圧タービンが遮断される（および従って 同様に通風運転される）ことによっても行われる。また本発明に基づいて冷却す べきタービンは多数の油気口を存することもできる。

本発明の重要な特徴の一つは、タービンの冷却用蒸気ないし冷却用蒸気・復水混 合物が入口あるいは出口においてではなく抽気口において導入されることにある 。このようにしてタービンにおける冷却は特に、タービン内に存在する蒸気との ＊＊によってそれでなくても非常に大きく負荷される翼の半径方向外側端に対し て有効である。従って本発明に基づく冷却作用はそれが望まれるタービンの範囲 に十分限定され、上述の理由から一般に望まれないタービンの他の構成要素の冷 却は避けられる。

本発明の別の利点は、抽気タービンから垂直に下向きに導かれている抽気配管を 備えた蒸気タービン設備において生ずる。この種の抽気配管に蒸気と復水との混 合物が供給されると、蒸気およびこの蒸気と一緒に運ばれるごくわずかな復水水 滴しかタービンに到達しない、比較的大きな水滴および抽気配管の壁に凝縮する 復水は下向きに排出され、タービンには到達しない、従って下向きに垂直に導か れている抽気配管を備えた本発明に基づいて冷却されるタービンには、大きな水 滴のため殆ど蒸発しない復水（凝縮液）をタービンから排出する特別な脱水装置 を設ける必要はない。

特に復水移送配管を通して復水を蒸気移送配管および／又は油気配管に注入する ようにして、油気配管に蒸気の他に追加的に復水を供給することが常に有利であ る。持に、復水を蒸気と噴霧ノズル内で混合し、この噴霧ノズルがら抽気配管に 注入することが有利である。細かい水滴に分散された復水（水滴直径は約ｏ、１ ｍｍ以下が望ましい）は、冷却すべきタービン内において熱を吸収しながら蒸発 することにより特に大きな冷却作用を果たす。

抽気配管に供給するための復水は好適には、復水を搬送する復水ポンプの下流で 復水主配管から分岐される。このようにすれば本発明において使用される復水の ための特別な搬送装置は省略することができる。

本発明に基づく方法は、通風運転され本発明に基づいて冷却される低圧タービン において抽気口と出口との間の測定個所において温度を測定し、その温度に関係 して抽気配管への蒸気の供給ないし蒸気・復水温合物の供給を調整するように制 ？ｎされることが特に有利である。

また本発明における抽気配管への蒸気ないし蒸気と復水との供給は、出方運転の 際の低圧蒸気タービン内における蒸気流量の約１％の蒸気流量が低圧タービン内 に生ずるように制限されるとを利である。この大きさの蒸気流量は本発明に基づ いてタービンを十分に冷却することを可能にするが、冷却されるタービンを構成 部品とするターボ設備の回転敷料？ｎを阻害してしまうほどの働きはしない。

低圧蒸気タービンを冷却する目的で使用される蒸気（成る程度の量の細かく分散 された復水水滴を含んでいると有利である）を、蒸気原動所に多くの場合もとも と設けられている復水の集合、加熱および脱気に使用される復水タンクから取り 出すことがを利である。この種の復水タンクには一般に復水を脱気する目的で加 熱用蒸気が供給される。これによって復水タンク内における熱力学的な条件は常 に著しく一定に保たれている。従って復水タンクは、復水タンクの弯気室がら取 り出された蒸気が常に直ちに復水の蒸発によって補充され、その際本発明に基づ いて必要な蒸気量が少量であるため復水タンク内における熱力学的な状態にほと んど変化が生しないので、本発明に使用できる蒸気に対する有利な貯蔵槽となる 。復水タンクがらの蒸気は蒸気と復水の共存に基づいて飽和させられ、場合によ っては細かく分散された復水が添加され、従って特に本発明において利用するの に適している。

本発明に基づいて抽気配管に供給すべき蒸気を、低圧タービンの通風運転の際に タービンを迂回して蒸気を案内する蒸気転送配管から取り出すことも有利である 。このような蒸気転送配管は、例えば低圧蒸気タービンに前置接続されている高 圧蒸気タービンないしは高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービンとの複合装置から の蒸気を低圧蒸気タービンを迂回して加熱装置などに導き、そこで蒸気は冷却お よび凝縮される。蒸気・復水温合物を得るために油気配管に供給すべき蒸気をこ のような加熱装置から取り出すことが特に有利である。

更に、抽気配管に供給すべき蒸気を低圧蒸気タービンに前置接続されている高圧 あるいは中圧蒸気タービンから直接あるいは間接的に（例えばこのタービンがら 供給される予熱器などから）取り出すことが有利である。低圧蒸気タービンに前 置接続されている蒸気・復水回路の個所から取り出される蒸気は、一般に十分に 大きな固有圧力を有するので、そのために特別なポンプなどを必要とすることな しに抽気配管に導入することができる。十分高い圧力下にある蒸気は膨張によっ て、低圧蒸気タービンの本発明に基づく冷却にとって特に有効である蒸気・復水 混合物に変換される。

図面に概略的に示した実施例を参照して本発明を更に詳細に説明する０図面は、 作動媒体特に水が密閉回路内を導かれる熱原動所の一部を示している。この回路 は高圧蒸気タービン１７、低圧蒸気タービン１、復水器５、予熱器７および復水 タンク８を有している。この循環回路の他の構造部品例えばボイラは図示されて いない。図を分かり易くするために高圧タービン１７は唯一っしか示されていな いが、本発明は勿論、三つ以上のタービン車室が設けられている回路にも、ある いはタービンが図示したように単流式でなく復流式に形成されている回路にも適 用できる。また予熱器７は唯一つしか図示されていないが、これも多数の予熱器 ７が設けられている回路に対する本発明の適用を除外するものではない、循環回 路の図示した構造部品は互いに蒸気結合配管１８ないし復水主配管９によって接 続されている。復水主配管９には復水ポンプ１５が挿入接続されている。この復 水ポンプ１５も多数設けることのできる復水ポンプ１５を代表するものである。

高圧蒸気タービン１７と低圧蒸気タービンｌとの間の蒸気結合配管１８には一般 にフラッパ弁で形成されている切換器１９が設けられている。高圧蒸気タービン １７から流出する蒸気はこの切換器１９によって蒸気転送配管２０を通って加熱 用熱交換器２１に転送できるので、切換器１９の調整に応じては低圧蒸気タービ ン１は蒸気を供給されない。加熱用熱交換器２１は高圧蒸気タービン１７がら流 出する蒸気の多数の利用可能性を象徴的に示している。図示した実施例において 、加熱用熱交換器２１に導入された蒸気はここで凝縮し、復水として復水戻り配 管２２を介して予熱器７の前で復水玉配管９に戻る。

低圧蒸気タービン１は、高圧蒸気タービン１７と低圧蒸気タービンｌの両ロータ が同期して回転するように高圧蒸気タービン１７に固く連結される必要がある。

従って高圧蒸気タービン１７がら流出する蒸気が蒸気転送配管２ｏを通って転送 されると、低圧蒸気タービンｌは無負荷回転する。この低圧蒸気タービン１には 復水器５内における蒸気の圧力に相応した静圧がががっているので、摩擦が生ず る。しかし出力運転の際に低圧蒸気タービン１内で膨張した蒸気のエネルギー損 失による放熱作用は生しない、従って低圧蒸気タービンｌの通風運転を可能にす るために冷却を行う必要がある。

低圧蒸気タービンｌは入口２がら蒸気が供給され、膨張した蒸気は低圧蒸気ター ビンＩからその出口３を通って復水器５に流入する。出力運転の際に低圧蒸気タ ービンｌ内において仕事を行う蒸気の膨張によって既に生じた復水を排出するた めに、あるいは予熱器７を加熱するための蒸気を抽出するために、入口２と出口 ３との間に抽気口４が設けられており、そこに抽気配管６が接続されている。

抽気配管６は抽気口４から予熱器７に導かれ、抽出された作動媒体はそこで復水 器５からの復水を加熱するために利用される。抽気口４において抽出された作動 媒体を予熱器７から排出するために多くの方式が考えられる０例えばこの作動媒 体は予熱器７の貫流後に図示されていない別の予熱器を貫流し、最後に復水主配 管９内における復水と合流される。復水は復水主配管９を通って復水タンク８（ これはしばしば「脱気器Ｊとも呼ばれる）に流入する。復水は復水タンク８内に おいて、加熱用茶気配管１０を介して水位２６の下側の復水の中に導入される蒸 気によって加熱される。この加熱は特に復水がら例えば酸素のようなガスを除去 するために役立つ、復水タンク８内において水位２６の上には蒸気が充満した蒸 気室１１がある。この蒸気室１１から蒸気が取り出され、これは蒸気移送配管１ ２を介して抽気配管６に導入される。更に復水移送配管１３を介して抽気配管６ に復水が流入する。蒸気および復水は概略的に図示した噴霧ノズル１４によって 一緒に抽気配管６の中に注入される。抽気配管６内において蒸気と細かい復水水 滴との混合物が生し、この混合物は冷却目的で抽気口４において低圧蒸気タービ ンｌの中に流入する。復水移送配管１３は復水ポンプ１５の下流で復水主配管９ に開口している。復水および蒸気は抽気配管６に唯一の噴霧ノズル１４を通して 導入する必要はなく、蒸気および復水は互いに無関係に抽気配管６に供給するこ ともできる、低圧茶気タービン内における蒸気流量を制限するために蒸気移送配 管１２に場合によっては限界絞りが設けられる。動力出力なしの通風運転におい て低圧蒸気タービンｌの冷却作用を調整するために、低圧蒸気タービンｌには抽 気口４と出口３との間に測定個所１６が設けられており、この測定個所において 温度測定が行われる。この温度測定結果は（それ自体公知の図示していない手段 によって）評価され、制御配線２５を介して蒸気移送配管１２における蒸気調整 弁２３ないし復水移送配管１３における復水調整弁２４に導かれる。

なお、低圧蒸気タービン１の出力運転中において蒸気移送配管１２および復水移 送配管１３を必ずしも完全に遮断する必要はないことに注意すべきである。ｒ！ ４ス調整弁２３ないし復水調整弁２４を迂回している小さなバイパス配管を介し て、抽気配管６への少量の蒸気ないし復水の流れを維持することができる。これ は蒸気移送配管１２および復水移送配管１３を保温するために特に有利である。

復水タンク８が低圧蒸気タービンｌの抽気口４に供給するための蒸気を取り出す ために用いられない場合には、この茶気は高圧蒸気タービン１７と低圧蒸気ター ビンｌとの間の接続配管１８から、あるいは蒸気転送配管２０または加熱用熱交 換器２１から取り出され、また高圧ｆスタービン１７に付設されている図示して いない加熱器から取り出すことも考えられる。高圧蒸気タービン１７は低圧蒸気 タービンｌの通風運転中も出力運転できるので、いずれにしても、高圧蒸気ター ビン１７並びにこれに直接連通している補助装置における熱力学的な状態が非常 に安定しており、この状態を通風運転する低圧蒸気タービン１を冷却するための 本発明に基づく方法に容易に利用できることが前提条件となる。

低圧蒸気タービンを通風運転中において冷却する本発明に基づく方法は、もとも と存在する手段を主として利用しているのでエネルギーの節約がなされ、また冷 却作用が主に低圧蒸気タービンの所望の範囲でしか実施されないことによって、 材料の応力発生が避けられる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．低圧蒸気タービン（１）が、出力運転のために蒸気を取り入れることができ 通風運転の際に遮断される遮断可能な入口（２）と、蒸気を復水の形に凝縮する ための複水器（５）に連通している出口（３）と、これらの入口（２）と出口（ ３）との間にあける抽気口（４）とを有し、この抽気口（４）に出力運転の際に 予熱器（７）に蒸気および／又は復水を転送するための抽気配管（６）が接続さ れている低圧蒸気タービン（１）の通風運転中における冷却方法において、抽気 配管（６）に蒸気が蒸気移送配管（１２）を介して供給されることを特徴とする 低圧蒸気タービンの通風運転中における冷却方法。 ２．抽気配管（６）に補助的に複水移送配管（１３）を介して復水が供給される ことを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．複水が蒸気移送配管（１２）および／又は抽気配管（６）に注入されること を特徴とする請求の範囲２記載の方法。 ４．復水が噴霧ノズル（１４）によって油気配管（６）に注入され、噴射ノズル （１４）において蒸気と混合および噴霧されることを特徴とする請求の範囲３記 載の方法。 ５．復水が抽気配管（６）に供給されるために復水ポンプ（１５）の下流で復水 主配管（９）から転送されることを特徴とする請求の範囲２ないし４の１つに記 載の方法。 ６．ａ）低圧蒸気タービン（１）において抽気口（４）と出口（３）との間の測 定個所（１６）において温度が測定され、ｂ）その温度に関係して抽気配管（６ ）への蒸気の供給ないし蒸気および／又は復水の供給が調整される、 ことを特徴とする請求の範囲１ないし５の１つに記載の方法。 ７．抽気配管（６）ヘの蒸気ないし蒸気および復水の供給が、出力運転の際の低 圧蒸気タービン（１）内の蒸気流量の最大で約１％の蒸気流量が低圧蒸気タービ ン（１）内に生ずるように制限されることを特徴とする請求の範囲１ないし６の １つに記載の方法。 ８．復水タンク（８）に復水器（５）から予熱器（７）を通って復水主配管（９ ）を介して復水が供給され、復水タンク（８）内において復水が加熱用蒸気配管 （１０）を通って蒸気を導入することによって加熱され、その蒸気室（１１）か ら蒸気が取り出され抽気配管（６）に導かれることを特徴とする請求の範囲１な いし７の１つに記載の方法。 ９．抽気配管（６）に供給される蒸気が、低圧蒸気タービン（１）の通風運転の 際に蒸気が導入される蒸気転送配管（２０）から取り出されることを特徴とする 請求の範囲１ないし８の１つに記載の方法。 １０．抽気配管（６）に供給される蒸気が、低圧蒸気タービン（１）に前置接続 されている高圧蒸気タービン（１７）から取り出されることを特徴とする請求の 範囲１ないし９の１つに記載の方法。