[发明专利]蒸气轮机设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高压涡轮机、中压涡轮机及低压涡轮机的蒸气轮 机设备。

背景技术

当前，作为主要的发电方法，使用原子能、火力、水力这三种方法， 从资源量及能量密度的观点来看，预想今后上述三种发电方法仍会作为主 要的发电方法而使用。其中，火力发电作为安全且应对负载变动的能力高 的发电方法，其利用价值高，预想今后在发电领域仍会继续发挥重要的作 用。

包含蒸气轮机的燃烧煤火力发电所使用的蒸气轮机设备通常具有高压 涡轮机、中压涡轮机、低压涡轮机。在这种蒸气轮机设备中，使用600℃以 下温度级的蒸气，高压涡轮机或中压涡轮机的转子、外壳(机壳)等暴露 于高温的部分，使用相对于600℃以下温度级的蒸气具有耐热性且制造性、 经济性优异的铁素体系材料。

但是，近年来，为了削减CO₂排放量和进一步提高热效率，正寻求采 用650℃温度级或是更高的700℃温度级的蒸气条件的技术。于是，在专利 文献1中公开有一种可以在再热蒸气条件为650℃以上的高温下进行运转的 蒸气轮机设备。

图4是表示专利文献1中公开的现有蒸气轮机设备的概略系统图。图4 所示的蒸气轮机发电设备110将中压涡轮机分离为高温高压侧的第一中压 涡轮机112和低温低压侧的第二中压涡轮机114，并将高压涡轮机116和第 二中压涡轮机114构成一体而形成一体化装置122，在此基础上，将该一体 化装置122与高温高压侧的第一中压涡轮机112、低压涡轮机124及发电机 126一并连结在同一轴线上。

在锅炉132中被过热至600℃温度级的主蒸气通过主蒸气管134被导入 至高压涡轮机116。被导入至高压涡轮机116的蒸气在膨胀作功之后被排出， 并通过低温再热管138回到锅炉132。回到该锅炉132的蒸气在锅炉132中 再次被加热而成为700℃温度级的蒸气，并通过高温再热管140输送至第一 中压涡轮机112。该第一中压涡轮机112的转子由能够耐700℃温度级的高 温蒸气的材料(奥氏体系耐热钢)构成。在第一中压涡轮机112中膨胀作 功后的蒸气降温至550℃温度级而被排出，并经过中压部连接管142输送至 第二中压涡轮机114。被输送至第二中压涡轮机114的蒸气在膨胀作功之后 被排出，并通过交叉管144导入至低压涡轮机124。被导入至低压涡轮机 124的蒸气在膨胀作功之后被排出，并被输送至冷凝器128。被输送至冷凝 器128的蒸气在冷凝器128中被冷凝，并利用给水泵130升压后回到锅炉 132中。发电机126根据各个涡轮机的膨胀作功被旋转驱动而发电。

在如上所述的蒸气轮机设备中，将中压涡轮机分割，且仅在第一中压 涡轮机112使用能够耐650℃以上的蒸气的材料，从而，可以采用650℃以 上的蒸气条件，并且，减少能够耐650℃以上的蒸气的材料的使用量，从而 抑制设备整体的制造成本。

但是，在专利文献1所公开的技术中，若考虑大容量的蒸气轮机设备， 则难以实现图4所示的设备。这是因为，为了构成第一中压涡轮机112，在 使用能够耐650℃以上的蒸气的例如Ni基合金时，从坯料制造限度的观点 来看，难以制造10t以上的涡轮转子和外壳(机壳)，从而不能制造大型涡 轮转子和外壳。

因此，如图5所示，也可以考虑将第一中压涡轮机进一步分割为第1-2 中压涡轮机113，但在这种情况下会产生如下问题，即因机壳数量的增加、 伴随于此的建筑物、配管的增加而导致设备的制造成本增大。并且，也产 生如下问题，即因轴数量(被分割的涡轮机的数量)增加而导致产生振动 的可能性增高。

另外，也可以考虑不使用Ni基合金而采用铁素体系材料来应对，但在 这种情况下，需要向机壳内导入大量的冷却蒸气，导致涡轮机内部效率降 低。

专利文献1：日本特许第4074208号公报

发明内容

因此，本发明是鉴于上述现有技术的问题而作出的，其目的在于提供 一种蒸气轮机设备，即便在采用650℃以上的蒸气条件的情况下，也可以抑 制产生振动的可能性和设备成本的大幅上升并实现设备的大型化。