蒸汽动力设备 |
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| 申请号 | CN200980123797.1 | 申请日 | 2009-06-09 | 公开(公告)号 | CN102066698A | 公开(公告)日 | 2011-05-18 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | N·皮佩尔; R·佩特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 蒸汽 动 力 设备（1），包括两个支线的中压部分 涡轮 机（3），该中压部分 涡轮机 在流动技术上与低压部分涡轮机（4）连接，其中，构造所述中压部分涡轮机（3）的一个支线用于向外部的蒸汽负载进行供给，其中仅仅在一个涡轮机出口管路（19）中布置用于调节蒸汽 抽取 管路（23）中的压力的节流 阀 （25）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.蒸汽动力设备（1），包括中压部分涡轮机（3）、溢流管路（20）、节流阀（25）以及低压部分涡轮机（4），所述中压部分涡轮机具有包括多个级的第一支线（14）和包括多个级的第二支线（15）以及在第二支线（15）中的用于抽取用于外部蒸汽负载的蒸汽的蒸汽抽取管路（23），其中，所述第一支线（14）具有第一涡轮机出口管路（17）并且第二支线具有第二涡轮机出口管路（19），其中，所述溢流管路（20）在流动技术上与所述第一涡轮机出口管路（17）、第二涡轮机出口管路（19）以及低压部分涡轮机（4）连接，其特征在于，所述节流阀（25）布置在所述第二涡轮机出口管路（19）中。 |
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| 说明书全文 | 蒸汽动力设备技术领域[0001] 本发明涉及一种蒸汽动力设备，该蒸汽动力设备包括中压部分涡轮机、溢流管路、节流阀以及低压部分涡轮机，所述中压部分涡轮机具有包括多个级的第一支线和包括多个级的第二支线以及在第二支线中的用于抽取用于外部负载的蒸汽的蒸汽抽取管路，其中所述第一支线具有第一涡轮机出口管路并且第二支线具有第二涡轮机出口管路，其中所述溢流管路在流动技术上与第一涡轮机出口管路、第二涡轮机出口管路以及低压部分涡轮机连接。 [0002] 此外，本发明涉及一种用于向外部的蒸汽负载提供蒸汽的方法，其中中压部分涡轮机设有第一支线和第二支线，并且通过第二支线经由蒸汽抽取管路向蒸汽负载提供蒸汽，其中来自第一支线的膨胀的蒸汽经由第一涡轮机出口管路并且来自第二支线的膨胀的蒸汽经由第二涡轮机出口管路通入溢流管路到达低压部分涡轮机中。 背景技术[0004] 蒸汽涡轮机通常分为高压部分涡轮机、中压部分涡轮机和低压部分涡轮机。在本申请中，高压部分涡轮机理解为在输入侧用过热的蒸汽进行加载的部分涡轮机，该蒸汽可能具有高达620℃的温度以及高达300巴的压力。前面所述的温度和压力数据仅仅是典型值。设计用于更高温度和更高压力的部分涡轮机同样可以称作高压部分涡轮机。通常用过热的蒸汽加载中压部分涡轮机，该蒸汽具有大约620℃的温度以及大约40到70巴的压力。通常用从中压部分涡轮机中流出的蒸汽加载低压部分涡轮机。从低压部分涡轮机中流出的蒸汽最后积聚在冷凝器中并且再次转变为水。 [0005] 通常在中间过热器中加热从高压部分涡轮机中流出的蒸汽，并且该蒸汽流入中压部分涡轮机中。 [0006] 在学术界没有统一地使用高压、中压以及低压部分涡轮机的细分。因此，不能将蒸汽参数例如温度和压力用作高压、中压以及低压部分涡轮机之间的唯一区分标准。用于识别中压部分涡轮机的主要特征是，用从高压部分涡轮机中出来的并且在中间过热器中加热到较高温度的蒸汽加载所述中压部分涡轮机。 [0007] 在蒸汽动力设备中主要将蒸汽的热能转变为机械能，从而例如驱动涡轮发电机。然而也公开了蒸汽涡轮机不仅仅提供机械能，而且也为了特定的目的提供蒸汽。例如能够从蒸汽涡轮机中抽取蒸汽，从而提供用于化学过程的过程蒸汽或者提供用于集中供暖的热蒸汽。 [0008] 通常必须在指定的压力下提供这种蒸汽。已知在蒸汽设备中构造蒸汽涡轮机，从而在特定的级后面在抽取位置上抽取一定份额的蒸汽，提供该蒸汽用于其它目的。此外，使用剩余的蒸汽将热能转换为机械能。然而在蒸汽涡轮机运行时在部分载荷时或者在增加蒸汽抽取时抽取位置上蒸汽的压力会降低。于是必须采取额外的措施，从而达到所要求的蒸汽压力。 [0009] 为了后面的过程从蒸汽涡轮机中抽取蒸汽能够在以后的CO2分离的范围内获得重要意义。为此，希望在压力处于3.5和5.5巴之间的范围内时在中压部分涡轮机的出口上处于蒸汽质量流的40％和60％之间的蒸汽需求。 [0010] 已知具有两个支线的中压部分涡轮机的蒸汽动力设备（参见图1），其中该中压部分涡轮机具有第一支线和第二支线，并且第一支线和第二支线分别具有蒸汽抽取管路，如此构造所述第一支线和第二支线，从而向外部的蒸汽负载提供蒸汽。从第一支线和第二支线流出的蒸汽流入内部壳体和外部壳体之间的空间中，该空间与溢流管路和排出接头连接，由此关于排汽系统实现了蒸汽涡轮机的对称的结构。此外，所述第一支线具有第一涡轮机出口管路并且第二支线具有第二涡轮机出口管路。所述第一涡轮机出口管路和第二涡轮机出口管路通入溢流管路中，该溢流管路在流动技术上将中压部分涡轮机与低压部分涡轮机连接。在该溢流管路中布置了节流阀，该节流阀调节溢流管路中的压力并且由此也调节蒸汽抽取管路中的压力。经常在第二支线中最后的级后面使蒸汽抽取管路处于2和6巴之间。因为用于从溶剂中蒸出CO2所需的抽取量几乎与发电厂的功率成正比，所以在另一功率范围内所述节流阀在第二涡轮机出口管路中几乎完全关闭。由此通过所述节流阀节流的蒸汽质量流以及流动技术上的损失明显降低。优点在于，能够构造这种没有CO2分离的设备。通过以后用CO2分离进行的扩展，几乎不会出现由节流引起的额外的损失。 [0011] 然而这里的缺点是，在抽取时全部流入低压部分涡轮机中的蒸汽被节流。由于所述节流损失明显降低了蒸汽涡轮机的机械功率。 [0012] 值得希望的是，提供合适的蒸汽而没有产生导致较小机械功率的较大压力损失。 发明内容[0013] 本发明以此出发，其中任务是提供一种具有改善的蒸汽抽取的蒸汽动力设备，其中降低了流动引起的损失。 [0014] 此外，本发明的任务是说明一种用于向外部的蒸汽负载进行供给的方法，其中降低了流动引起的损失。 [0016] 关于方法的任务通过按权利要求8所述的方法得到解决。 [0017] 本发明的方针是构造具有第一支线和第二支线的两个支线的中压部分涡轮机，使得第一支线直接通过溢流管路与低压部分涡轮机在流动技术上进行连接。所述第二支线具有蒸汽抽取管路，用该蒸汽抽取管路向外部的蒸汽负载提供蒸汽。此外，所述第二支线具有第二涡轮机出口管路，用于低压部分涡轮机的蒸汽通过该第二涡轮机出口管路流入溢流管路中。本发明的突出之处在于，仅仅在第二涡轮机出口管路中布置节流阀。由此能够相应地调节从蒸汽抽取管路中流出的蒸汽的压力。由此，没有对第一涡轮机出口管路中的蒸汽质量流进行节流。 [0018] 所述第一支线具有第一涡轮机出口管路并且所述第二支线具有第二涡轮机出口管路。该第一涡轮机出口管路向低压部分涡轮机提供蒸汽。第二涡轮机出口管路向低压部分涡轮机以及蒸汽抽取管路提供蒸汽，并且由此也向外面的蒸汽负载提供蒸汽。蒸汽的在蒸汽抽取管路中所需的压力通过布置在第二涡轮机出口管路中的节流阀进行调节。由此，用所述节流阀仅仅对流入第二涡轮机出口管路中的蒸汽进行节流，由此产生了热力学上的损失。 [0019] 此外，本发明的优点特别也在于，第二支线中的通流能力能够配合外部的蒸汽负载。该通流能力能够与质量流密度进行比较并且通常作为商进行说明，该商从每个时间单位（或者每个横截面面积）流过的蒸汽的体积（或者质量）中获得。由此使得流过节流阀的质量流以及流动技术上的损失最小化。 [0020] 流入第一支线中的蒸汽如流入第二支线中的蒸汽一样产生作用到中压部分涡轮机的转子上的力。在第一支线中产生的力以及在第二支线中产生的力沿着相反的方向指向。由此可能产生非对称地产生的剪力，该剪力能够通过合适的轴倾斜或者叶片组的经过调整的反应度进行补偿。 [0021] 现在，由抽取用于外部蒸汽负载的蒸汽引起的功率损失明显降低了，因为第一支线中的蒸汽没有经过有意的节流。另一优点是，第二涡轮机出口管路中的节流阀现在能够比至今为止根据现有技术实现的更加便宜地进行制造。此外能够降低溢流管路的高度。 [0023] 所述蒸汽抽取管路有利地布置在蒸汽抽取级后面。所述第一支线和第二支线包括多个级。对于每个级来说，流过的蒸汽的温度和压力改变了。对于外部的负载来说，通常需要具有特定温度和特定压力的特定蒸汽。因此，有利地选出提供具有合适温度和合适压力的蒸汽的级。证实有利的是，所述蒸汽抽取级布置在最后的级的后面或者前面。附图说明 [0025] 附图示出：图1是按现有技术的蒸汽动力设备， 图2是按本发明的蒸汽动力设备。 具体实施方式[0026] 图1示出了按现有技术的蒸汽动力设备1。该蒸汽动力设备1包括蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机包括高压部分涡轮机2、中压部分涡轮机3以及低压部分涡轮机4，所述高压部分涡轮机、中压部分涡轮机以及低压部分涡轮机通过共同的轴系5传递扭矩地相互连接。在该轴系5上布置了没有详细示出的发电机。 [0027] 新蒸汽经由新蒸汽管路6通过阀门装置7流入高压部分涡轮机2的高压蒸汽入口8。蒸汽在高压部分涡轮机2中经由没有详细示出的导向叶片和转子叶片进行膨胀，其中蒸汽的温度同时变低。在此，蒸汽的热能转变为没有详细示出的转子的旋转能量。在高压蒸汽出口9上，蒸汽从高压部分涡轮机2经由高压节流阀10流向中间过热器11。在中间过热器11中，再将蒸汽加热到较高的温度。随后，蒸汽经由第二阀门装置12流入中压部分涡轮机3的中压蒸汽入口13中。 [0028] 蒸汽在该中压部分涡轮机3中膨胀，其中蒸汽的温度再次下降。所述中压部分涡轮机3包括第一支线14和第二支线15。第一支线14和第二支线15分别包括没有详细示出的级，所述级由没有详细示出的导向叶片和转子叶片形成。流入中压部分涡轮机3中的蒸汽分成第一支流和第二支流，其中第一支流流过第一支线14并且第二支流沿着相反的流动方向流入第二支线15。 [0029] 第一支线14中的蒸汽经由第一中压涡轮机出口16流入第一涡轮机出口管路17中。第二支线15中的蒸汽经由第二中压涡轮机出口18流入第二涡轮机出口管路19中。不仅所述第一涡轮机出口管路17而且所述第二涡轮机出口管路19都通入由水平的线条标识的溢流管路20中。该溢流管路20在流动技术方面通过低压流入管路22与低压入口21连接。 [0030] 在第一支线14和第二支线15中分别在没有详细示出的蒸汽抽取级后面布置蒸汽抽取管路23。流入第一支线14和第二支线15中的蒸汽一方面经由第一涡轮机出口管路17和第二涡轮机出口管路19流向低压部分涡轮机4，并且另一方面经由蒸汽抽取管路23流向没有详细示出的外部的蒸汽负载。流入蒸汽抽取管路23的蒸汽例如能够用作用于化学过程的过程蒸汽或者用作用于集中供暖的热蒸汽。通常必须在特定的压力下提供所述蒸汽。 [0031] 所述蒸汽动力设备1还在溢流管路20中具有节流阀24。用该节流阀24能够调节溢流管路20中蒸汽的压力。此外，蒸汽抽取管路23中蒸汽的压力取决于节流阀24的调节。在此不利的是，在从蒸汽抽取管路23中抽取蒸汽时，全部经由第一涡轮机出口管路17和第二涡轮机出口管路19流入低压部分涡轮机4中的蒸汽被节流。较高的节流损失明显降低了机械功率。 [0032] 图2示出了按本发明的蒸汽动力设备1。图1和图2中示出的蒸汽动力设备1的区别基本上在于，取消了溢流管路20中的节流阀24。此外，不同之处在于，在第二涡轮机出口管路19中布置了抽取节流阀25。该抽取节流阀25构造得和节流阀24一样用于改变蒸汽压力。 [0033] 现在，通过布置在第二涡轮机出口管路19中的节流阀25仅仅在第二涡轮机出口管路19中进行节流，并且由此不会对从第一支线14流入低压部分涡轮机4中的蒸汽产生直接影响。从第一支线14中流出的蒸汽基本上提供给低压部分涡轮机4。提供从第二支线15中流出的蒸汽用于向外部的蒸汽负载供给蒸汽。通过布置在第二涡轮机出口管路19中的节流阀25调节所希望的压力。由此，只有通过所述节流阀25节流的蒸汽引起热力学上的损失。所述第二支线15的通流能力能够配合外部的蒸汽负载。此外，由非对称引起的剪力能够通过合适的轴倾斜进行补偿。 [0034] 现在明显降低了第一支线14中的功率损失，因为第一支线14中的蒸汽不会经受有意的节流。同样可以成本有利地构造布置在第二涡轮机出口管路19中的节流阀25。可以考虑将所述节流阀25构造得比按图1的节流阀24更小。由此能够降低溢流管路20的高度。 |
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