JPH07145706A - 蒸気タービン - Google Patents

蒸気タービン

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JPH07145706A
JPH07145706A JP31727093A JP31727093A JPH07145706A JP H07145706 A JPH07145706 A JP H07145706A JP 31727093 A JP31727093 A JP 31727093A JP 31727093 A JP31727093 A JP 31727093A JP H07145706 A JPH07145706 A JP H07145706A
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JP
Japan
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steam
temperature
main steam
pressure
turbine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP31727093A
Other languages
English (en)
Inventor
Takatomo Kokubu
孝友 国分
Katsuhiko Takita
勝彦 田北
Hiroshi Yokota
宏 横田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07145706A publication Critical patent/JPH07145706A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現有材料を使って超々臨界圧タービンを実現
すること。 【構成】 過熱器4で過熱されて高圧タービン1へ導入
される主蒸気の一部を管21で分岐し、減圧器22,減
温器23で減圧、減温することにより冷却蒸気を得、こ
の冷却蒸気を主蒸気とは別に高圧タービン1の主蒸気入
口部へ導入し、この導入された冷却蒸気で主蒸気入口部
付近のロータおよびノズル室などを冷却するようにした
もの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンに係り、
特に、蒸気入口部付近のロータやノズル室を効果的に冷
却することにより超高温高圧の蒸気の導入を可能とし
て、熱効率の向上を図った蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】先ず、従来の蒸気タービンおける高圧タ
ービンと中圧タービン部分への蒸気供給系統について図
2を参照して説明する。
【0003】図2において、高圧タービン1と中圧ター
ビン2とは同軸上に結合されていて、ボイラ3の過熱器
4からの高温・高圧の主蒸気が高圧蒸気管5を流れ、主
蒸気止め弁6および主蒸気加減弁7を経て、高圧タービ
ン1の主蒸気入口部へ導入されて仕事をする。そして、
高圧タービン1で仕事をした主蒸気は、高圧排気とな
り、高圧排気管8を通ってボイラ3の再熱器9へ戻され
る。
【0004】高圧排気はこの再熱器9で再び高温にさ
れ、再熱蒸気として再熱蒸気管10を流れ、再熱蒸気止
め弁11およびインターセプト弁12を経て、中圧ター
ビン2の再熱蒸気入口部へ導入されて仕事をする。そし
て、中圧タービン2で仕事をした再熱蒸気は、中圧排気
となり、中圧排気管13を通って図示しない低圧タービ
ンなどへ供給される。
【0005】また、高圧タービン1からの高圧排気の一
部を、中圧タービン用冷却蒸気として、冷却蒸気管14
により取り出し、これを中圧タービン2の再熱蒸気入口
部に導いて、再熱蒸気入口部付近のノズル室やロータを
冷却するために使用している。すなわち、再熱蒸気は高
温であり、中圧タービン2の再熱蒸気入口部付近のノズ
ル室やロータ、翼などは非常に厳しい温度条件にさらさ
れることになる。そこで、再熱蒸気よりも低温の高圧排
気を、冷却用蒸気として導入して、再熱蒸気入口部付近
を冷却するようにし、これにより中圧タービン2の信頼
性を高めている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
蒸気タービンの中圧タービンについては、再熱蒸気入口
部付近を高圧タービンからの高圧排気の一部を使用して
冷却することにより、ロータなどのメタル温度を下げ
て、高温の再熱蒸気の導入を可能とし熱効率の向上を図
っている。しかしながら、高圧タービンについては、冷
却用に使える高圧で低温の蒸気が近くにないために、主
蒸気入口部付近を冷却することはできず、導入する主蒸
気の条件は高圧タービンのロータなどの材料の高温強度
で制限されていた。
【0007】そのため、主蒸気の入口温度が566℃で
入口圧力が170kg/cm2 の従来の亜臨界圧タービンで
は、低合金鋼で製作したロータが使われて長い実績を有
しており、また、最近の入口温度が600℃で入口圧力
が250kg/cm2 の超臨界圧タービン用として、12C
r系の高強度材などが開発され、この材料を用いたロー
タの製作が可能となって高効率タービンが実現してい
る。しかしながら、さらなる熱効率の向上を目指して、
入口温度が650℃で入口圧力が350kg/cm2の超々
臨界圧タービンの開発が計画されているが、新しい材料
の開発の目途は立っていない状況である。
【0008】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、現有材料を使ってこの超
々臨界圧タービンを実現することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、過熱器で過熱された主蒸気を駆動源と
する蒸気タービンにおいて、前記過熱器を出た主蒸気の
一部を分岐する分岐手段と、この手段により分岐された
主蒸気を減圧、減温して冷却蒸気を得る減圧、減温手段
と、この手段により得られた冷却蒸気を前記主蒸気とは
別に蒸気タービンの主蒸気入口部へ導入する冷却蒸気導
入手段とを有し、この手段により導入された冷却蒸気で
前記主蒸気入口部付近のロータおよびノズル室を冷却す
るようにしたものである。
【0010】
【作 用】上記の手段によれば、過熱された主蒸気の一
部を減圧、減温して冷却蒸気とし、この冷却蒸気を高圧
タービンの主蒸気入口部に供給することにより、主蒸気
入口部付近のロータなどのメタル温度を下げ、クリープ
強度や熱疲労強度を高めてより高温の主蒸気の導入を可
能とするので、蒸気タービンの熱効率と信頼性をより一
層向上することができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。図1は、本発明に係る蒸気タービン
の一実施例の、高圧タービンと中圧タービン部分への蒸
気供給系統を示す系統図であり、図2と同一部分には同
一符号を付して示してあるので、その部分の説明は省略
する。
【0012】図1において、同軸上に結合されている高
圧タービン1と中圧タービン2とのうち、高圧タービン
1には、過熱器4からの高温・高圧の主蒸気が、高圧蒸
気管5から主蒸気止め弁6および主蒸気加減弁7を経
て、高圧タービン1の主蒸気入口部へ導入されて仕事を
する。一方、過熱器4の出口側で、高圧蒸気管5から高
圧冷却蒸気管21が分岐されている。この高圧冷却蒸気
管21には、減圧器22および減温器23が直列に連結
されていて、主蒸気を減圧器22で減圧し、さらに減温
器23で減温することにより冷却蒸気を得ている。ま
た、適正な冷却蒸気を得るためのコントローラ24を設
け、減圧器22および減温器23での減圧、減温状況を
制御している。そして、これらによって適正に制御され
た冷却蒸気を、前記主蒸気とは別に高圧タービン1の主
蒸気入口部に導いて、その付近のノズル室やロータを冷
却している。なお、減圧器22と減温器23の配列は、
上記とは逆であってもよく、さらに減圧と減温を1つの
機器で実施するようにしてもよい。
【0013】さて、図3に蒸気タービンの主蒸気入口部
付近での蒸気の状態を表わした膨脹線図を示してある。
従来から使用されている亜臨界圧タービン(入口温度=
566℃,入口圧力=170kg/cm2 )では、調速段後
の蒸気温度は520℃程度であり、低合金鋼で製作した
ロータが使われて長い実績を有している。また、最近の
超臨界圧タービン(入口温度=600℃,入口圧力=2
50kg/cm2 )では、調速段後の蒸気温度は550℃程
度となるが、12Cr系の高強度材が開発され、これに
よるロータの製作が可能となったため、蒸気条件が向上
し、亜臨界圧タービンに対して約2%の熱効率の向上を
実現している。
【0014】そして、さらなる熱効率の向上を目指した
超々臨界圧タービン(入口温度=650℃,入口圧力=
350kg/cm2 )では、調速段後の蒸気温度は605℃
程度になることが予想され、現有材料ではこの温度に耐
えるロータなどを製作することはできない。そこで本発
明では、主蒸気の一部を分岐して、減圧、減温すること
により冷却蒸気を得、この冷却蒸気を主蒸気とは別に高
圧タービン1の主蒸気入口部へ導入し、この冷却蒸気で
主蒸気入口部付近のロータおよびノズル室などを、例え
ば超臨界圧タービンの調速段後の蒸気温度である550
℃程度にまで冷却することにより、超々臨界圧タービン
を実現したものである。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
現有材料で製作したロータなどを用いても、これらを効
果的に冷却することにより、主蒸気の入口温度を650
℃,入口圧力を350kg/cm2 程度とする超々臨界圧タ
ービンの実現が可能となる。したがって、従来の超臨界
圧タービン(入口温度=600℃,入口圧力=250kg
/cm2 )よりもさらに約2%の熱効率の向上が達成さ
れ、これにより例えば100万KWの発電所の場合、1年
間に約5〜10億円の燃料費の軽減が見込まれるとい
う、極めて大きな効果が得られる。
【0016】なお、超々臨界圧タービンに限らず前述の
亜臨界圧タービンや超臨界圧タービンに本発明を適用し
ても、主蒸気入口部付近のロータなどのメタル温度を下
げて、クリープ強度や熱疲労強度を高めて信頼性をより
一層向上することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気タービンの一実施例の、高圧
タービンと中圧タービン部分への蒸気供給系統を示す系
統図である。
【図2】従来の蒸気タービンの、高圧タービンと中圧タ
ービン部分への蒸気供給系統を示す系統図である。
【図3】蒸気タービンの主蒸気入口部付近での蒸気の状
態を示す膨脹線図である。
【符号の説明】
1 高圧タービン 2 中圧タービン 3 ボイラ 4 過熱器 5 高圧蒸気管 8 高圧排気管 9 再熱器 10 再熱蒸気管 11 再熱蒸気止め弁 12 インターセプト弁 13 中圧排気管 14 冷却蒸気管 21 高圧冷却蒸気管 22 減圧器 23 減温器 24 コントローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】過熱器で過熱された主蒸気を駆動源とする
    蒸気タービンにおいて、前記過熱器を出た主蒸気の一部
    を分岐する分岐手段と、この手段により分岐された主蒸
    気を減圧、減温して冷却蒸気を得る減圧、減温手段と、
    この手段により得られた冷却蒸気を前記主蒸気とは別に
    蒸気タービンの主蒸気入口部へ導入する冷却蒸気導入手
    段とを有し、この手段により導入された冷却蒸気で前記
    主蒸気入口部付近のロータおよびノズル室を冷却するよ
    うにしたことを特徴とする蒸気タービン。
  2. 【請求項2】請求項1記載の蒸気タービンにおいて、冷
    却蒸気の圧力および温度をタービン内の蒸気条件に適合
    する圧力、温度となるように、前記減圧、減温手段を制
    御する制御手段を有してなる蒸気タービン。
JP31727093A 1993-11-24 1993-11-24 蒸気タービン Withdrawn JPH07145706A (ja)

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