[发明专利]用于多相流体流的相分离的装置、带有这种装置的蒸汽涡轮设备以及相关驱动方法

说明书

本发明涉及一种用于多相流体流的相分离的装置，其带有：基本上围绕中轴旋转对称地构建的、包围空腔的壳体；用于流体流的至少一个输入管线，该输入管线针对基本上相对于壳体内侧相切取向的流体流的流入而设计；以及用于流体流的分离的气态部分的至少一个输出管线。此外，本发明涉及一种蒸汽涡轮设备，其带有高压涡轮机以及低压涡轮机，并且带有这种装置。此外，本发明涉及一种用于驱动这种蒸汽涡轮设备的方法。

在发电厂中，尤其是在核能发电厂中(其中使用蒸汽来产生能量或者进行能量转换)，通常使用不同的涡轮机，它们借助不同的蒸汽压力工作。在发电厂中产生的新鲜蒸汽在此例如引导至高压涡轮机中，在那里做功，并且由此被释放。在蒸汽现在引入低压涡轮机中(该低压涡轮机针对较低的蒸汽压力而设计)之前，通常减少其水分。此外，通常在蒸汽引入到低压涡轮机中之前设计了蒸汽的过度加热。通过这些措施，一方面提高了低压涡轮机的效率，另一方面延长了涡轮机的寿命，因为减少或者避免了例如通过液滴引起的配件腐蚀或者侵蚀而导致的损伤。

为了处理从高压涡轮机排出的、释放的蒸汽，通常使用按照流动而串联的脱水器和中间过热器，它们在结构上可以以并排布置或者相继布置的方式彼此组合(组合的脱水器/中间过热器，缩写WaZü)。在此，在现在基本上气态的成分被引导至第二部件中之前，通常在脱水器/中间过热器的第一部件中降低蒸汽的水分，其中在第二部件中将蒸汽过度加热。由此过热的蒸汽引导至低压涡轮机中，在那里释放蒸汽并且由此做功。

为了分离水分，可以使用不同的装置。沿着其上引导蒸汽流的金属片例如属于其中。为了分离水分，此外也可以使用所谓的旋流分离器或者旋流器，蒸汽流相对于壳体内侧切向地被引入旋流分离器或者旋流器的基本上旋转对称的壳体内。通过这种方式，较重的水分通过离心力向外挤压，而较轻的、基本上气态的成分由于在旋流器内形成的流动关系而流入被壳体包围的空腔内部并且在那里聚集。在两种情况中，蒸汽的气态成分现在引导至按照流动连接在后的并且结构上/空间上分离的WaZü的第二部件中，其中蒸汽被过度加热。这通常通过如下方式实现：蒸汽流入加热管，这些加热管通过热传递而相应地将蒸汽加热或者过度加热。

为了使得水的分离或者蒸汽的中间过度加热能够令人满意地进行，必须相应地大容积地设计相应的部件，由此直接产生相应的材料开销和空间上的位置需求。另一方面，在构造发电厂时，尽可能少的材料需求和空间需求是值得追求的。

因此，本发明基于的任务是，提供一种用于多相流体流的相分离的装置，该装置适于加热流体流(例如蒸汽)的气态成分，并且对于材料和位置需求提出较少要求。此外，要说明一种蒸汽涡轮设备，其带有高压涡轮机和低压涡轮机，在该蒸汽涡轮设备中可以特别有利地使用这种装置。此外，要提出一种用于驱动这种蒸汽涡轮设备的方法。

关于用于多相流体流的相分离的装置，该任务根据本发明通过如下方式解决：在用于加热气态成分的空腔中布置的加热元件设置在同心围绕中轴的环形室中。

本发明的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

本发明基于的考虑是，传统的脱水器/中间过热器的比较大的空间需求尤其是基于：从最初自高压涡轮机排出的蒸汽中分离水以及随后将分离的气态成分过度加热在时间上相继地在空间上两个彼此分离的空间区域中或者设备部件中进行，它们以流动侧的串联的方式相继设置。由此，对于脱水器/中间过热器的结构上的构造提出了特定的要求，其由于系统而需要比较大的安装空间。

然而如现在认识到的那样，这两个空间区域并不一定需要在结构上相继地设置在分离的壳体中。在合适的流动关系的条件下，这些空间区域于是也可以在单个的壳体内彼此嵌套地设置，其中对于流体的给定的体积元素的气态流体成分的流体分离和过度加热，在时间上看基本上同时地进行或者相继紧接着进行。