[發(fā)明專利]發(fā)電廠的汽輪機(jī)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980113249.0
• 申請(qǐng)日: 2009-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102007274A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡斯滕·格雷伯;諾伯特·欣德勒;卡斯滕·韋斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01K7/16
• 分類(lèi)號(hào): F01K7/16;F01K3/18;F01D17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及一種發(fā)電廠的汽輪機(jī)系統(tǒng)以及一種有這種汽輪機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電廠。

核電廠例如用壓力水反應(yīng)堆運(yùn)行。在壓力水反應(yīng)堆中設(shè)一些燃燒元件，其中釋放通過(guò)原子衰變反應(yīng)產(chǎn)生的熱。這種熱量被冷卻劑，例如水帶出，在鍋爐內(nèi)將水制成新汽。新汽在新汽管內(nèi)輸往汽輪機(jī)，汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)耦合成為它的驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)新汽在汽輪機(jī)中一直膨脹至冷凝壓力，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)發(fā)電。在汽輪機(jī)出口設(shè)冷凝器，膨脹后的蒸汽在冷凝器中通過(guò)使用冷卻劑凝結(jié)并重新輸入鍋爐。

此外，汽輪機(jī)有一個(gè)抽汽出口，通過(guò)它取出抽汽以進(jìn)一步在核電廠中使用。汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率取決于新汽的溫度和靜壓、在冷凝器內(nèi)的靜壓、進(jìn)入汽輪機(jī)中的新汽質(zhì)量流量、以及在規(guī)定的壓力水平下從汽輪機(jī)抽取的抽汽的質(zhì)量流量。

為了控制新汽質(zhì)量流量(汽輪機(jī)功率)，在汽輪機(jī)上設(shè)新汽調(diào)整閥。在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)規(guī)定一種額定運(yùn)行狀態(tài)，與此同時(shí)確定了新汽的溫度和靜壓以及新汽質(zhì)量流量。在額定運(yùn)行狀態(tài)(汽輪機(jī)系統(tǒng)的驗(yàn)證點(diǎn))規(guī)定用100％的新汽質(zhì)量流量。然而在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)應(yīng)考慮一個(gè)運(yùn)行范圍，它通過(guò)改變新汽溫度和靜壓以及新汽質(zhì)量流量確定。例如汽輪機(jī)針對(duì)一種在上部負(fù)荷區(qū)內(nèi)有恒定的平均冷卻劑溫度的穩(wěn)態(tài)部分負(fù)荷運(yùn)行設(shè)計(jì)。在這種部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，得到鍋爐的一種用于上部負(fù)荷區(qū)的新汽壓力特征曲線，在反應(yīng)堆功率增大時(shí)，特征曲線有新汽漸降的靜壓(所謂“negativer?Gleitdruck(負(fù)滑移壓力)”)。此外，還應(yīng)顧及在與額定負(fù)荷運(yùn)行相比增大新汽質(zhì)量流量時(shí)的運(yùn)行條件(例如103％至107％新汽質(zhì)量流量)。在這種情況下汽輪機(jī)用全開(kāi)的新汽閥運(yùn)行。這些運(yùn)行條件要求在用100％新汽質(zhì)量流量的額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)新汽調(diào)整閥節(jié)流。

在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)要考慮的另一種運(yùn)行狀態(tài)其特征在于降低新汽靜壓。在這種運(yùn)行狀態(tài)下，在鍋爐/反應(yīng)堆額定或較小的新汽量時(shí)新汽調(diào)整閥全開(kāi)，從而發(fā)生新汽靜壓下降并因而實(shí)現(xiàn)降低冷卻劑溫度(所謂“stretch-out運(yùn)行”)。新汽靜壓下降導(dǎo)致增加單位新汽容積，由此需要在額定運(yùn)行狀態(tài)下新汽調(diào)整閥更強(qiáng)烈節(jié)流。

汽輪機(jī)的功率驗(yàn)證通常針對(duì)額定運(yùn)行狀態(tài)，它只能通過(guò)節(jié)流新汽調(diào)整閥實(shí)施。汽輪機(jī)在新汽閥節(jié)流時(shí)的運(yùn)行有效性差，因此降低核電廠的熱效率。

本發(fā)明的目的是，創(chuàng)建一種發(fā)電廠的汽輪機(jī)系統(tǒng)和具有這種汽輪機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電廠，其中，發(fā)電廠有高的熱效率。

按本發(fā)明用于發(fā)電廠的汽輪機(jī)系統(tǒng)包括一臺(tái)汽輪機(jī)，它在其新汽進(jìn)口有一個(gè)新汽調(diào)整閥以及有一個(gè)抽汽出口，以及包括一個(gè)具有一個(gè)節(jié)流閥的新汽繞流管，它與新汽調(diào)整閥進(jìn)口以及與抽汽出口連接，用于從新汽調(diào)整閥上游向抽汽出口導(dǎo)引通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流的新汽，其中，有新汽調(diào)整閥的汽輪機(jī)以及有節(jié)流閥的新汽繞流管設(shè)計(jì)為，使汽輪機(jī)不僅在100％新汽質(zhì)量流量的額定運(yùn)行狀態(tài)，而且在超過(guò)100％新汽質(zhì)量流量的特殊運(yùn)行狀態(tài)，均能以全開(kāi)的新汽調(diào)整閥運(yùn)行，其中，在新汽調(diào)整閥進(jìn)口處與額定運(yùn)行狀態(tài)相比超過(guò)的新汽質(zhì)量流量，可以經(jīng)由新汽繞流管在汽輪機(jī)旁流過(guò)，或在100％新汽質(zhì)量流量時(shí)降低新汽的靜壓可以通過(guò)經(jīng)由新汽繞流管流過(guò)新汽質(zhì)量流量的一個(gè)事先規(guī)定的份額達(dá)到。

因此鍋爐供應(yīng)的超過(guò)100％新汽質(zhì)量流量的那一部分新汽，不直接輸入汽輪機(jī)，而是經(jīng)由新汽繞流管在新汽調(diào)整閥旁流過(guò)，以及以最高的靜壓輸入抽汽出口中。由此在汽輪機(jī)額定運(yùn)行時(shí)新汽調(diào)整閥全開(kāi)，這樣不會(huì)由于新汽閥可能的節(jié)流造生效率損失。所述100％新汽質(zhì)量流量相應(yīng)于汽輪機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的新汽質(zhì)量流量。

此外，汽輪機(jī)需要取出少量抽汽或不取出抽汽，因?yàn)樵谛缕@流管內(nèi)流經(jīng)汽輪機(jī)旁的新汽輸入抽汽出口中。因此汽輪機(jī)系統(tǒng)在汽輪機(jī)的一個(gè)寬的運(yùn)行范圍內(nèi)有高的熱效率。

通過(guò)汽輪機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)寬的運(yùn)行范圍，發(fā)電廠有能力參與電網(wǎng)的頻率調(diào)整/支持。若發(fā)電廠例如是核電廠，則無(wú)需改造汽輪機(jī)，通過(guò)汽輪機(jī)系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式可以利用核電廠可能的功率儲(chǔ)備，在這種情況下，汽輪機(jī)系統(tǒng)在額定運(yùn)行狀態(tài)有高的熱效率。

此外，核電廠有較高的運(yùn)行靈活性，因此可以在核電廠內(nèi)推遲燃料更換，從而可以達(dá)到更徹底地燃耗燃料棒。在這里，核電廠實(shí)施所謂的“stretch-out運(yùn)行”，其中可以通過(guò)降低新汽壓力達(dá)到更高的反應(yīng)性。