[发明专利]蒸汽涡轮发电设备的冷却方法及装置有效

专利信息
申请号: 200980157134.1 申请日: 2009-10-15
公开(公告)号: CN102325964A 公开(公告)日: 2012-01-18
发明(设计)人: 石黑淳一;藤川立诚;田中良典;杼谷直人;西本慎 申请(专利权)人: 三菱重工业株式会社
主分类号: F01D25/12 分类号: F01D25/12;F01D5/08;F01D25/24;F01K7/32
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 岳雪兰
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 蒸汽 涡轮 发电 设备 冷却 方法 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种蒸汽涡轮发电设备的冷却方法及装置,在具有将多个涡轮部收容在一个壳体内,并利用平衡密封部对该多个涡轮部之间进行分隔的对流壳体一体式蒸汽涡轮的蒸汽涡轮发电设备中,提高配置在该平衡密封部以及该平衡密封部的内侧的转子轴的冷却效果。

背景技术

近年来,节省能源和保护环境(减少Co2排放)的必要性正在得到呼吁,在蒸汽涡轮发电机中,也正在要求大容量化和提高热效率。热效率的提高是通过提高工作蒸汽的温度和压力进行的。并且,在涡轮转子中,涡轮转子的旋转会产生高的应力。因此,涡轮转子需要耐高温、耐高应力,在工作蒸汽的高温化趋势中,涡轮转子的冷却技术成为重要课题。

另一方面,随着蒸汽涡轮发电机的大容量化趋势,正在从单壳体式的蒸汽涡轮过渡到串联混合式(タンデムコンパウンド)的蒸汽涡轮发电机,该串联紧凑式的蒸汽涡轮发电机将高压涡轮、中压涡轮、低压涡轮等收容在不同壳体内,并在同一轴线上连结上述各级涡轮以及发电机的各轴。

在这种形式的发电机中,在锅炉设置一级以上的再热器,并利用再热器对从各级的蒸汽涡轮排出的排气蒸汽进行再加热,将其作为再热蒸汽供给到低压侧的蒸汽涡轮。并且,通过将多级的蒸汽涡轮的转子轴和发电机的轴连结在一轴上,确保相对于转子轴系摆动的稳定性。

相反地,在串联紧凑式的蒸汽涡轮发电机中,也采用如下结构,即,为了减少壳体数量,缩短整个转子轴的长度并使整个发电机紧凑化,而将工作蒸汽压力不同的多个蒸汽涡轮收容在一个壳体内。在该结构中,例如,将高压涡轮和中压涡轮收容在一个壳体内,并使平衡密封部介于它们之间,夹持该平衡密封部地设置向各个涡轮部供给工作蒸汽的蒸汽导入部,在壳体内设置有使各工作蒸汽作为对流(流动方向左右对称)而在各叶栅中流动的高中压对流壳体一体式的蒸汽涡轮。

图12表示该结构的蒸汽涡轮发电机的一例。图12表示普通蒸汽涡轮发电机,其具有两级再热方式的、高中压对流壳体一体式的蒸汽涡轮。下面,为了方便,有时将超高压简称为“VHP”、高压简称为“HP”、高中压简称为“HIP”、低压简称为“LP”。

在图12中,在锅炉2中设置过热器21,通过该过热器21生成的蒸汽导入并驱动VHP涡轮1。VHP涡轮1的排气蒸汽被设置在锅炉2内的第一再热器22再加热,成为HP蒸汽。HP蒸汽作为工作蒸汽导入高中压对流、壳体一体式的HIP涡轮3的HP涡轮部31,并驱动HIP涡轮3的HP涡轮部31。

HP涡轮部31的排气蒸汽被设置在锅炉2内的第二再热器23再加热,成为IP蒸汽。IP蒸汽导入并驱动HIP涡轮3的IP涡轮部32。IP涡轮部32的排气蒸汽通过跨越管321,导入并驱动LP涡轮4。LP涡轮4的排气蒸汽在冷凝器5凝结,被锅炉供水泵6加压,并返回锅炉2,在锅炉2的过热器21中被再次加热,从而成为VHP蒸汽,在VHP涡轮1中循环。

特许文献1公开了一种具有两级再热器的锅炉的串联紧凑式的蒸汽涡轮发电机,将超高压涡轮和高压涡轮、或者高压涡轮和中压涡轮收容在一个壳体内,作为对流壳体一体式蒸汽涡轮。

在单壳体式蒸汽涡轮或高中压对流壳体一体式蒸汽涡轮等中,没有进行工作且温度维持在高温的蒸汽会流入的平衡密封部与转子轴之间的间隙,该平衡密封部对高压涡轮部与低压涡轮部进行分隔。由此,该平衡密封部和转子轴会暴露在高温环境中。因此,在现有技术中提出了冷却该部分的冷却机构。

例如,在特许文献2的图2~5和特许文献3的图2中公开的单壳体式蒸汽涡轮中,使供给到高压涡轮部并通过初级静叶片的初级静叶片出口的蒸汽通过平衡密封部与转子轴之间的间隙,流入中压涡轮部的入口部,从而对平衡密封部和转子轴的高温区域进行冷却。下面,利用图13对该冷却机构进行说明。

图13是表示图12所示的蒸汽涡轮发电机的HIP涡轮3的工作蒸汽供给部附近的截面图。在图13中,在HIP涡轮3中,在HP蒸汽和IP蒸汽的导入部附近,在涡轮转子7的外周侧形成有HP涡轮叶栅部71、HP平衡部72、IP平衡部73以及IP涡轮叶栅部74。在HP涡轮叶栅部71以规定间隔形成HP动叶片部71a,在该HP动叶片部71a之间配置有HP叶片环8的HP静叶片部8a。并且,在HP涡轮叶栅部71的最上游部配置有HP初级静叶片8a1。

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