[发明专利]发电厂的汽轮机系统

说明书

本发明涉及一种发电厂的汽轮机系统以及一种有这种汽轮机系统的发电厂。

核电厂例如用压力水反应堆运行。在压力水反应堆中设一些燃烧元件，其中释放通过原子衰变反应产生的热。这种热量被冷却剂，例如水带出，在锅炉内将水制成新汽。新汽在新汽管内输往汽轮机，汽轮机与发电机耦合成为它的驱动器。通过新汽在汽轮机中一直膨胀至冷凝压力，驱动汽轮机和发电机发电。在汽轮机出口设冷凝器，膨胀后的蒸汽在冷凝器中通过使用冷却剂凝结并重新输入锅炉。

此外，汽轮机有一个抽汽出口，通过它取出抽汽以进一步在核电厂中使用。汽轮机的驱动功率取决于新汽的温度和静压、在冷凝器内的静压、进入汽轮机中的新汽质量流量、以及在规定的压力水平下从汽轮机抽取的抽汽的质量流量。

为了控制新汽质量流量(汽轮机功率)，在汽轮机上设新汽调整阀。在设计汽轮机时规定一种额定运行状态，与此同时确定了新汽的温度和静压以及新汽质量流量。在额定运行状态(汽轮机系统的验证点)规定用100％的新汽质量流量。然而在设计汽轮机时应考虑一个运行范围，它通过改变新汽温度和静压以及新汽质量流量确定。例如汽轮机针对一种在上部负荷区内有恒定的平均冷却剂温度的稳态部分负荷运行设计。在这种部分负荷运行时，得到锅炉的一种用于上部负荷区的新汽压力特征曲线，在反应堆功率增大时，特征曲线有新汽渐降的静压(所谓“negativer Gleitdruck(负滑移压力)”)。此外，还应顾及在与额定负荷运行相比增大新汽质量流量时的运行条件(例如103％至107％新汽质量流量)。在这种情况下汽轮机用全开的新汽阀运行。这些运行条件要求在用100％新汽质量流量的额定运行状态时新汽调整阀节流。

在设计汽轮机时要考虑的另一种运行状态其特征在于降低新汽静压。在这种运行状态下，在锅炉/反应堆额定或较小的新汽量时新汽调整阀全开，从而发生新汽静压下降并因而实现降低冷却剂温度(所谓“stretch-out运行”)。新汽静压下降导致增加单位新汽容积，由此需要在额定运行状态下新汽调整阀更强烈节流。

汽轮机的功率验证通常针对额定运行状态，它只能通过节流新汽调整阀实施。汽轮机在新汽阀节流时的运行有效性差，因此降低核电厂的热效率。

本发明的目的是，创建一种发电厂的汽轮机系统和具有这种汽轮机系统的发电厂，其中，发电厂有高的热效率。

按本发明用于发电厂的汽轮机系统包括一台汽轮机，它在其新汽进口有一个新汽调整阀以及有一个抽汽出口，以及包括一个具有一个节流阀的新汽绕流管，它与新汽调整阀进口以及与抽汽出口连接，用于从新汽调整阀上游向抽汽出口导引通过节流阀节流的新汽，其中，有新汽调整阀的汽轮机以及有节流阀的新汽绕流管设计为，使汽轮机不仅在100％新汽质量流量的额定运行状态，而且在超过100％新汽质量流量的特殊运行状态，均能以全开的新汽调整阀运行，其中，在新汽调整阀进口处与额定运行状态相比超过的新汽质量流量，可以经由新汽绕流管在汽轮机旁流过，或在100％新汽质量流量时降低新汽的静压可以通过经由新汽绕流管流过新汽质量流量的一个事先规定的份额达到。

因此锅炉供应的超过100％新汽质量流量的那一部分新汽，不直接输入汽轮机，而是经由新汽绕流管在新汽调整阀旁流过，以及以最高的静压输入抽汽出口中。由此在汽轮机额定运行时新汽调整阀全开，这样不会由于新汽阀可能的节流造生效率损失。所述100％新汽质量流量相应于汽轮机额定运行状态时的新汽质量流量。

此外，汽轮机需要取出少量抽汽或不取出抽汽，因为在新汽绕流管内流经汽轮机旁的新汽输入抽汽出口中。因此汽轮机系统在汽轮机的一个宽的运行范围内有高的热效率。

通过汽轮机系统有一个宽的运行范围，发电厂有能力参与电网的频率调整/支持。若发电厂例如是核电厂，则无需改造汽轮机，通过汽轮机系统以适当的运行方式可以利用核电厂可能的功率储备，在这种情况下，汽轮机系统在额定运行状态有高的热效率。

此外，核电厂有较高的运行灵活性，因此可以在核电厂内推迟燃料更换，从而可以达到更彻底地燃耗燃料棒。在这里，核电厂实施所谓的“stretch-out运行”，其中可以通过降低新汽压力达到更高的反应性。