[发明专利]用于运行多级的蒸汽涡轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行多级的蒸汽涡轮机的方法以及一种包括 多级的蒸汽涡轮机、锅炉和冷却介质输送管路的蒸汽动力设备。

背景技术

出于热力学的原因，有必要提高新蒸汽温度，用于改进现代的蒸 汽涡轮机设备的效率。目前设计和制造用于大约630℃的新蒸汽温度和 大约300bar的新蒸汽压力的蒸汽涡轮机。转子和壳体的材料的选择起 到重要作用。作为用于计划的700℃的新蒸汽温度的高温材料似乎可以 使用镍基合金。适合于700℃的蒸汽涡轮机的转子和壳体由此可以由镍 基合金制成，其中这是成本高昂的解决方案。

在高压-部分涡轮机中，处于进汽区域的周围的材料经受极端的热 负荷。在高压-部分涡轮机的排汽区域中新蒸汽的温度和压力小于新蒸 汽的温度和压力。因此并非强制需要在排汽区域中使用昂贵的镍基合 金。

因此一般由不同的材料来制造高压-部分涡轮机。因此，比如转子 构造为焊接结构，其中在新蒸汽区域中使用镍基合金并且在排汽区域 中使用常规材料。这会导致在总体上更低的制造成本。这样制成的高 压-部分涡轮机经得起在运行时出现的负荷。然而，高压-部分涡轮机的 排汽区域中的蒸汽温度在空转运行或者说低负荷运行过程中比较高， 由此所述常规材料经受太高的热负荷。这个问题尤其在热起动时出现， 因为新蒸汽温度不能为了限制进汽口的热负荷而任意降低。

在DD 148 367中说明了一种用于在负荷减少时降低蒸汽的工作能 力的方法，其中解决方案在于，通过喷嘴在新蒸汽中掺入水，由此降 低蒸汽的温度。

值得期望的是由不同的材料构成的适合于不同的负荷条件比如低 负荷或高负荷的高压-部分涡轮机。

发明内容

在这种情况下开始本发明，其任务是，说明一种用于运行蒸汽涡 轮机的方法和一种蒸汽动力设备，其中所述蒸汽涡轮机可以以低廉的 成本来制造。

针对所述方法的任务通过一种用于运行多级的蒸汽涡轮机的方法 得到解决，其中将新蒸汽输送给所述蒸汽涡轮机并且在一个中间级之 后将冷却介质输送给所述蒸汽涡轮机。

本发明以这样的观点为出发点，即高压-部分涡轮机在排汽区域中 可以由常规的材料构成，如果所述排汽区域在空转或者低负荷运转时 得到合适的冷却。按本发明这一点通过在蒸汽涡轮机中在中间级之后 供给冷却介质这种方法来进行。由此所述蒸汽涡轮机的在这个中间级 之后的区域得到冷却。所述蒸汽涡轮机的在这个中间级之前存在的区 域可以由镍基合金构成，其中在所述排汽区域中使用的材料可以由常 规的材料构成，因为现在可以有针对性地降低所述排汽区域中的温度。

由此，与DD 148 367相反，不是全部的新蒸汽都通过水的喷射来 冷却，而是仅仅早已在所述蒸汽涡轮机中得到冷却的和膨胀的蒸汽继 续通过冷却介质得到冷却，由此跳跃性地降低处于所述蒸汽涡轮机中 的蒸汽的温度。

优选所述冷却介质由一种由工作蒸汽与水构成的混合物构成。

这是一种提供合适的冷却介质的比较快的和有利的解决方案，因 为通过水的高汽化热，所包含的蒸汽量获得剧烈的降温效果以及由此 也获得剧烈的降压效果。

优选所述工作蒸汽从锅炉中提取。由此可以毫无困难地在既有的 蒸汽动力设备中轻易地改装也称为蒸汽发生器的锅炉，用于得到工作 蒸汽。

作为替代方案，在一种另外的优选的实施方式中工作蒸汽可以通 过旁通管路从新蒸汽输送管路中分支出来。这除了直接从锅炉中分支 出来以外是一种另外的提供合适的工作蒸汽的简单而成本低廉的方 案，该工作蒸汽可以通过作为冷却介质的水的掺和来用在蒸汽涡轮机 中。

在一种优选的实施方式中，在空转运行或者低负荷运行时供给所 述冷却介质。

优选尤其在热起动开始时供给冷却介质。在热起动的过程中，所 述高压-部分涡轮机的材料的温度比较高，从而在热起动时新蒸汽向整 个高压-部分涡轮机加载热负荷。尤其，因为所述蒸汽涡轮机在起动过 程中以低负荷运行并且由此流出区域中的蒸汽具有较高的温度，所以 所述高压-部分涡轮机在热起动过程中尤其经受热负荷。

优选在起动过程中直至达到同步和/或最低功率之前供给所述冷却 介质。这样做的优点是，可以通过冷却介质质量流量的调节来使高压 蒸汽温度保持恒定。