[发明专利]带涡轮叶片的蒸汽轮机及其应用

说明书

本发明涉及一种蒸汽轮机，尤其是一种其涡轮叶片相对于主轴线定向并具有一弯曲的蒸汽迎流面的低压蒸汽轮机，本发明还涉及对蒸汽轮机的应用。

在DE43355981A1中涉及到了在压缩上或在前置于燃气轮机设备的膨胀燃气轮机上的沉积污垢这一课题。由于来自空压机的空气被冷却并被输送到膨胀燃气轮机，因此会出现结冰或污垢积聚的危险。这一点可以通过在膨胀燃气轮机叶片上的中心孔并由此分流到叶片表面上的径向孔来防止。叶片通过在压缩机内加热的空气被加热，导致叶片上的冰被融化。由此在膨胀燃气轮机叶片表面上形成一水保护膜，必要时由此膜排除污垢颗粒。在此膨胀燃气轮机以同样的介质，即通过压缩机压缩的空气所驱动，叶片也已被压缩空气所流过。

根据慕尼黑-维也纳·汉泽尔出版社出版的迪泽尔所著《蒸汽轮机》1980年第三版，各种不同的蒸汽轮机已为公众所知。其第3·3·3段“叶片边缘侵蚀”专门研究了在大型凝汽式汽轮机上避免流出边缘上的侵蚀。为了减少出现的侵蚀，一方面对蒸汽轮机脱水，另一方面对涡轮机叶片进行机械处理。这种机械处理在于焊上耐磨损的材料或涡轮叶片感应淬火。

本发明的目的在于提供一种适合于用侵蚀蒸汽驱动的蒸汽轮机。本发明的另一目的在于给出这种蒸汽轮机的用途。

其中，有关蒸汽轮机的目的是通过一蒸汽轮机，尤其是一种低压蒸汽轮机来实现的，该蒸汽轮机具有相对于主轴定向的叶片，该叶片具有在箱体(导向叶片)或涡轮机轴(工作叶片)上锚定的叶片根部，和对于蒸汽的弯曲迎流面及在其内部的射流通道，射流通道与许多射流出口流体连通。在此每一射流出口通至迎流表面，其在叶片根部与外部相通，在安装叶片根部的凹槽中有一用于将纯蒸汽输送到射流通道的通道。

通过输入纯蒸汽或无杂质射流，使其穿过叶片根部和涡轮叶片到达迎流面，在迎流面，有时也在涡轮叶片表面的其它部位产生一保护射流膜，尤其是一蒸汽膜。这一蒸汽膜形成一围绕涡轮叶片的边界层，使涡轮叶片表面尽可能地与蒸汽轮机所流入的蒸汽隔离。由此可以实现以侵蚀蒸汽驱动蒸汽轮机，这样的侵蚀蒸汽例如有通过干燥褐煤或其它可燃材料，如家庭或工业垃圾所得到的受污染的蒸汽。作为杂质可以是钠，钾，钙，镁，铁，氯，硝酸盐以及硫化物。一种通过干燥褐煤所产生的蒸汽被称作“余气”。通过围绕迎流面的蒸汽膜避免了杂质的沉积并明显地减少了腐蚀的危险和侵蚀。

具有迎流面流体连通的射流通道的涡轮叶片可以在侵蚀蒸汽驱动的蒸汽轮机上实现，通过射流通道流入及在出口面(Abstroemflaeche)射出射流使侵蚀蒸汽尽量远离涡轮机叶片表面。按照所需的通过射流通道的射流流量来相应设计该射流通道的尺寸。该射流通道可以设计成一个孔或多个孔，从而在一涡轮叶片内部形成一空心孔。由干燥湿褐煤所产生的例如侵蚀蒸汽可能包括很多杂质，这些杂质在通常的涡轮叶片上可能导致侵蚀，腐蚀或沉积。当然，通过采用特殊材料，例如具有低应力状态的材料或在涡轮叶片表面敷上一层专门的涂层，可以避免涡轮叶片被侵蚀和腐蚀。

涡轮叶片优选具有一个用于锚定在箱体(导向叶片)或涡轮机轴(工作叶片)上的叶片根部，其中，在叶片根部内的射流通道与外部连通。因而流体，尤其是纯蒸汽或空气可简单地由叶片根部穿过箱体及涡轮轴进入射流通道。因而这一射流通道使得在蒸汽轮机中产生的流体阻力和效率损失很小。

射流通道基本上平行于主轴构成。该射流通道具有一个或多个轴向孔。

射流出口最好基本上垂直于主轴设置。它们可以特别简单地通过钻孔或浇铸形成。射流输入通道及输出通道的通孔结构也允许事后在涡轮叶片上制成。由此射流出口事后在迎流面以及涡轮叶片其它表面区域的分布也可以根据蒸汽轮机里的蒸汽条件来改变。通过输入纯蒸汽，使之穿过射流出口，在迎流面以及可能处于更下游的涡轮叶片表面上形成一蒸汽膜。这一蒸汽膜减少或完全防止带有杂质的侵蚀蒸汽与涡轮叶片表面接触。蒸汽膜防止侵蚀蒸汽中所携带的杂质在表面上沉积，并可以明显减少涡轮叶片迎流面的侵蚀和腐蚀。

流体通道在所述凹槽中设计成一个槽，该槽与多个涡轮叶片，在此指叶片根部在流体技术上相互连接。在此该槽首选是环形槽并位于蒸汽轮机箱体或者涡轮机轴上。