[发明专利]具有双重再热的高温蒸汽涡轮动力设备

说明书

技术领域

本发明涉及具有双重再热的高温蒸汽涡轮动力设备，其在第一和第二再热中由650摄氏度或以上的主或新鲜蒸汽温度驱动，并且具有100MW或以上的功率输出。

背景技术

当前操作中的蒸汽动力设备具有高达大约600摄氏度的主蒸汽温度。当在该温度下或接近该温度操作时，动力设备典型地被称为“超临界的”，这是因为主蒸汽压力高于临界压力。通过增大蒸汽温度而提高超临界动力设备的效率的努力已在很大程度上受缺乏适合于锅炉、涡轮和供应管道的材料阻碍。在650摄氏度以下，常规钢甚至在基于铬时失去它们的稳定性。

如当前通过可获得的材料形成的、设计成冲破障碍的动力设备经常被称为超临界或USC蒸汽设备。为了实现高于650摄氏度和以上的蒸汽温度，暴露于高温的部件要求昂贵且难以锻造成超过10吨的极限的大型锻件的镍基合金。该极限对于大型蒸汽涡轮设备的转子而言可为不足的，如例如在公开的美国专利申请no.2008/0250790 A1中描述的。

另一方面，描述为“双重加热”的方法已被提出并且使用超过五十年，如例如通过美国专利no.2955429显而易见的。双重再热系统具有回到锅炉或再热器的主蒸汽路径的附加回流。在典型的单级再热系统中，返回路径将出口蒸汽从第一或高压涡轮指引回到锅炉，用于在以第二或中间压力再进入涡轮级之前再热。在双重再热系统中，在中压涡轮的出口处存在相似的返回路径，以在蒸汽以第二(更低)中间压力或在低压涡轮级处进入之前再热蒸汽。

双重再热系统已提出为进一步提高USC蒸汽设备的效率的器件。双重再热USC动力设备的设计例如在由R. Blum、J. Bugge和S. Kjaer在Modern Power Systems, Nov 2008, pp. 15-19中发表的文章“AD700 innovations pave the way for 53 percent efficiency”中被描述。

然而，对USC蒸汽动力设备提出的双重再热系统针对当前存在的材料的特性和成本不充分地优化。因此，被视为本发明的目的的是提供改进了双重再热的USC蒸汽动力设备，其既在技术上又在经济上更好地适合于商业上可行的装置。

发明内容

根据本发明的方面，提供了一种蒸汽动力设备，其在单个转子上包括具有在操作中连接于第一蒸汽再热器的蒸汽出口的至少一个高压涡轮或涡轮区段和至少两个中压涡轮或涡轮区段，其中，至少两个中压涡轮或涡轮区段中的第一个具有在操作中连接于第二蒸汽再热器的蒸汽出口，并且至少两个中压涡轮或涡轮区段中的第二个具有用以从第二蒸汽再热器接收蒸汽的蒸汽进口和连接于一个或更多个低压涡轮或涡轮区段的蒸汽出口，由此至少两个中压涡轮或涡轮区段均被分隔成高温涡轮或涡轮区段和低温涡轮或涡轮区段。

高温涡轮或涡轮区段可接收温度高于650摄氏度(优选为高于700摄氏度)的再热蒸汽。而且因此，高温涡轮或涡轮区段至少部分地由诸如镍基合金的高级材料制造。

由分隔中间涡轮产生的四个涡轮或涡轮区段可优选再组合成双流涡轮，从而产生双流高温涡轮、双流低温涡轮或两者。

本发明的这些和另外的方面将从下列详细描述和如下面列举的附图为显而易见的。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的示例性实施例，在该附图中：

图1是已知超超临界蒸汽动力设备设计的再现；

图2A示出了按照本发明的第一变型的改进；以及

图2B示出了本发明的第二变型。

部件列表

10动力设备

11蒸汽发生器

121主蒸汽供给管道

131主蒸汽入口阀

122HP涡轮

14出口管道

123第一再热器回流管道

151第一再热器

124供给管道

132入口阀

161(第一)IP涡轮

161-1(第一)IP涡轮高温部

161-2(第一)IP涡轮低温部

128供给管道

125回流管道

152第二再热器

126蒸汽供给管道

133阀

162(第二)IP涡轮

162-1(第二)IP涡轮高温部

162-2(第二)IP涡轮低温部

129供给管道

127供给管道

163LP涡轮

164双流涡轮壳体。