[發明專利]用于多相流體流的相分離的裝置、帶有這種裝置的蒸汽渦輪設備以及相關驅動方法

有效

• 申請號: 201080014987.2
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102378877A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 巴納比·布魯斯
• 申請（專利權）人: 阿海琺NP有限公司
• 主分類號: F22B37/32
• 分類號: F22B37/32;B04C5/00;F22B37/26
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 許偉群;張文

本發明涉及一種用于多相流體流的相分離的裝置，其帶有：基本上圍繞中軸旋轉對稱地構建的、包圍空腔的殼體；用于流體流的至少一個輸入管線，該輸入管線針對基本上相對于殼體內側相切取向的流體流的流入而設計；以及用于流體流的分離的氣態部分的至少一個輸出管線。此外，本發明涉及一種蒸汽渦輪設備，其帶有高壓渦輪機以及低壓渦輪機，并且帶有這種裝置。此外，本發明涉及一種用于驅動這種蒸汽渦輪設備的方法。

在發電廠中，尤其是在核能發電廠中(其中使用蒸汽來產生能量或者進行能量轉換)，通常使用不同的渦輪機，它們借助不同的蒸汽壓力工作。在發電廠中產生的新鮮蒸汽在此例如引導至高壓渦輪機中，在那里做功，并且由此被釋放。在蒸汽現在引入低壓渦輪機中(該低壓渦輪機針對較低的蒸汽壓力而設計)之前，通常減少其水分。此外，通常在蒸汽引入到低壓渦輪機中之前設計了蒸汽的過度加熱。通過這些措施，一方面提高了低壓渦輪機的效率，另一方面延長了渦輪機的壽命，因為減少或者避免了例如通過液滴引起的配件腐蝕或者侵蝕而導致的損傷。

為了處理從高壓渦輪機排出的、釋放的蒸汽，通常使用按照流動而串聯的脫水器和中間過熱器，它們在結構上可以以并排布置或者相繼布置的方式彼此組合(組合的脫水器/中間過熱器，縮寫WaZü)。在此，在現在基本上氣態的成分被引導至第二部件中之前，通常在脫水器/中間過熱器的第一部件中降低蒸汽的水分，其中在第二部件中將蒸汽過度加熱。由此過熱的蒸汽引導至低壓渦輪機中，在那里釋放蒸汽并且由此做功。

為了分離水分，可以使用不同的裝置。沿著其上引導蒸汽流的金屬片例如屬于其中。為了分離水分，此外也可以使用所謂的旋流分離器或者旋流器，蒸汽流相對于殼體內側切向地被引入旋流分離器或者旋流器的基本上旋轉對稱的殼體內。通過這種方式，較重的水分通過離心力向外擠壓，而較輕的、基本上氣態的成分由于在旋流器內形成的流動關系而流入被殼體包圍的空腔內部并且在那里聚集。在兩種情況中，蒸汽的氣態成分現在引導至按照流動連接在后的并且結構上/空間上分離的WaZü的第二部件中，其中蒸汽被過度加熱。這通常通過如下方式實現：蒸汽流入加熱管，這些加熱管通過熱傳遞而相應地將蒸汽加熱或者過度加熱。

為了使得水的分離或者蒸汽的中間過度加熱能夠令人滿意地進行，必須相應地大容積地設計相應的部件，由此直接產生相應的材料開銷和空間上的位置需求。另一方面，在構造發電廠時，盡可能少的材料需求和空間需求是值得追求的。

因此，本發明基于的任務是，提供一種用于多相流體流的相分離的裝置，該裝置適于加熱流體流(例如蒸汽)的氣態成分，并且對于材料和位置需求提出較少要求。此外，要說明一種蒸汽渦輪設備，其帶有高壓渦輪機和低壓渦輪機，在該蒸汽渦輪設備中可以特別有利地使用這種裝置。此外，要提出一種用于驅動這種蒸汽渦輪設備的方法。

關于用于多相流體流的相分離的裝置，該任務根據本發明通過如下方式解決：在用于加熱氣態成分的空腔中布置的加熱元件設置在同心圍繞中軸的環形室中。

本發明的有利的擴展方案是從屬權利要求的主題。

本發明基于的考慮是，傳統的脫水器/中間過熱器的比較大的空間需求尤其是基于：從最初自高壓渦輪機排出的蒸汽中分離水以及隨后將分離的氣態成分過度加熱在時間上相繼地在空間上兩個彼此分離的空間區域中或者設備部件中進行，它們以流動側的串聯的方式相繼設置。由此，對于脫水器/中間過熱器的結構上的構造提出了特定的要求，其由于系統而需要比較大的安裝空間。

然而如現在認識到的那樣，這兩個空間區域并不一定需要在結構上相繼地設置在分離的殼體中。在合適的流動關系的條件下，這些空間區域于是也可以在單個的殼體內彼此嵌套地設置，其中對于流體的給定的體積元素的氣態流體成分的流體分離和過度加熱，在時間上看基本上同時地進行或者相繼緊接著進行。