[發(fā)明專(zhuān)利]蒸汽發(fā)電設(shè)備以及改造蒸汽發(fā)電設(shè)備的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680038551.0
• 申請(qǐng)日: 2006-10-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101292075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·韋加特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01K7/16
• 分類(lèi)號(hào): F01K7/16
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)電設(shè)備，它具有至少一個(gè)用于提供壓縮蒸汽的蒸汽加熱器、后接于蒸汽加熱器的布置在主驅(qū)動(dòng)軸上并構(gòu)造成用高壓和/或中壓蒸汽運(yùn)行的主汽輪機(jī)，以及連接在蒸汽過(guò)熱器和主汽輪機(jī)之間并布置在附加驅(qū)動(dòng)軸上的附加汽輪機(jī)。本發(fā)明還涉及一種對(duì)這種蒸汽發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造的方法，這種發(fā)電設(shè)備具有用于提供壓縮蒸汽的蒸汽加熱器以及后接于蒸汽加熱器的布置在主軸上并構(gòu)造成用高壓和/或中壓蒸汽運(yùn)行的主汽輪機(jī)。這方法包括了一種通過(guò)布置在附加驅(qū)動(dòng)軸上的附加汽輪機(jī)對(duì)熱電設(shè)備進(jìn)行改造的步驟。上面所述的用高壓和/或中壓蒸汽運(yùn)行的主汽輪機(jī)可以構(gòu)造成單獨(dú)的高壓汽輪機(jī)、中壓汽輪機(jī)或者成組合的高壓/中壓汽輪機(jī)。高壓汽輪機(jī)一般構(gòu)造成溫度為520°-600℃，壓力為120至300巴。中壓汽輪機(jī)則相反，一般構(gòu)造為熱蒸汽溫度520°-620℃，壓力為30至60巴。蒸汽發(fā)電設(shè)備的蒸汽發(fā)生器可以利用各種不同的熱源用于產(chǎn)生蒸氣，尤其也可以利用燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣。因此蒸汽發(fā)電設(shè)備也可以是另一發(fā)電設(shè)備的一部分。

背景技術(shù)

為了提高蒸汽發(fā)電設(shè)備的能力，在現(xiàn)有技術(shù)中常常調(diào)換汽輪機(jī)的葉片組用于提高內(nèi)部效率。也常常通過(guò)降低安全性，也就是說(shuō)一般通過(guò)提高壓力液流和質(zhì)量流量來(lái)提高能力。在另外一種在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的對(duì)蒸汽發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造的方法里，在附加驅(qū)動(dòng)軸上在蒸汽加熱器和主汽輪機(jī)之間接有附加汽輪機(jī)。一般使主驅(qū)動(dòng)軸與附加驅(qū)動(dòng)軸機(jī)械地相互耦接用于驅(qū)動(dòng)電的發(fā)電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于：對(duì)開(kāi)頭所述類(lèi)型的蒸汽發(fā)電設(shè)備以及對(duì)開(kāi)頭所述蒸汽發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造的方法進(jìn)行改進(jìn)完善，以便能進(jìn)一步提高蒸汽發(fā)電設(shè)備的能力和效率。

該任務(wù)按照本發(fā)明用一種屬于此類(lèi)的蒸汽發(fā)電設(shè)備來(lái)解決，在這蒸汽發(fā)電設(shè)備中，附加汽輪機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速構(gòu)造成比主汽輪機(jī)的名義轉(zhuǎn)速高出至少50％。這任務(wù)此外還用一種屬于此類(lèi)的方法來(lái)解決，在此方法中附加汽輪機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速比主汽輪機(jī)的名義轉(zhuǎn)速高出至少50％。

通過(guò)按照本發(fā)明的解決方案可以大大提高尤其是構(gòu)造成高壓或中壓汽輪機(jī)的附加汽輪機(jī)的蒸汽狀態(tài)。附加汽輪機(jī)的比主汽輪機(jī)的名義轉(zhuǎn)速高出至少50％的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)附加汽輪機(jī)以具有增高溫度和增高壓力的蒸汽狀態(tài)提高效率地運(yùn)行。在相應(yīng)高的運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)，可以以提高的效率使這種升高的蒸汽狀態(tài)轉(zhuǎn)變成機(jī)械功率。因此提高了附加汽輪機(jī)的輸出功率。在通過(guò)附加汽輪機(jī)之后，蒸汽狀態(tài)更為有利地具有一種主汽輪機(jī)通常具有的蒸汽狀態(tài)。也就是說(shuō)，除了由蒸汽發(fā)電設(shè)備在通過(guò)附加汽輪機(jī)改造之前所產(chǎn)生的功率外，還有由附加汽輪機(jī)所產(chǎn)生的功率供使用。

因?yàn)楦郊悠啓C(jī)布置在附加驅(qū)動(dòng)軸上，因此不用多大費(fèi)用就可以用附加汽輪機(jī)對(duì)已有的蒸汽發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造。已有的蒸汽發(fā)電設(shè)備的主驅(qū)動(dòng)軸不必為此進(jìn)行改變。對(duì)于布置在附加驅(qū)動(dòng)軸上的附加汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)只需要在蒸汽發(fā)電設(shè)備里找到合適的安裝空間，并接著使離開(kāi)蒸汽加熱器的蒸汽質(zhì)量流通過(guò)管路的相應(yīng)匹配經(jīng)過(guò)附加汽輪機(jī)引至主汽輪機(jī)。

在按照本發(fā)明的蒸汽發(fā)電設(shè)備的一種有利的實(shí)施方式中，附加汽輪機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速為主汽輪機(jī)名義轉(zhuǎn)速的兩倍值。附加汽輪機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速尤其達(dá)到80至120Hz，優(yōu)選為100Hz。因?yàn)橹髌啓C(jī)的名義轉(zhuǎn)速為附加汽輪機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的一半大小，因此在這種情況下主汽輪機(jī)的名義轉(zhuǎn)速達(dá)40至60Hz，優(yōu)選50Hz。

附加汽輪機(jī)更有利地構(gòu)造成蒸汽溫度為700至760℃。這就是說(shuō)，蒸汽加熱器構(gòu)造成產(chǎn)生700至760℃的蒸汽溫度。在附加汽輪機(jī)里的蒸汽更有效地在相應(yīng)的膨脹時(shí)冷卻到520℃-620℃并用這個(gè)溫度繼續(xù)被傳送至主汽輪機(jī)。所述的蒸汽溫度進(jìn)一步提高了蒸汽發(fā)電設(shè)備的效率并且進(jìn)一步改善了功率輸出。

在一種適宜的實(shí)施方式中，附加驅(qū)動(dòng)軸與高速發(fā)電機(jī)耦接。熱電設(shè)備此外還具有電轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器，用于降低由高速發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電壓的頻率。主發(fā)電機(jī)更有利地設(shè)于主驅(qū)動(dòng)軸上。電轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器使與附加驅(qū)動(dòng)軸耦接的高速發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電壓的頻率降低到由主驅(qū)動(dòng)軸所產(chǎn)生的交流電流的頻率。此交流電流優(yōu)選為通常的電網(wǎng)頻率50Hz。由附加汽輪機(jī)所產(chǎn)生的交流電流因此可以不需要其它的轉(zhuǎn)換消耗與由主發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電流一起輸入到電網(wǎng)里。

在一種備選的實(shí)施方式中附加驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)機(jī)械的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器與主驅(qū)動(dòng)軸耦接。機(jī)械的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器尤其是將附加驅(qū)動(dòng)軸的頻率降低到主驅(qū)動(dòng)軸的頻率。由附加汽輪機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械能因此被轉(zhuǎn)送至主驅(qū)動(dòng)軸的軸系上。與主驅(qū)動(dòng)軸相連的電的主發(fā)電機(jī)因此也將這由附加汽輪機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。因此不必提供附加的發(fā)電機(jī)。