[發明專利]蒸汽輪機設備

有效

• 申請號: 201410445999.0
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104420906B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 后藤功一;沖田信雄;高畑和夫;高橋政彥
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K27/02;F01K17/02;F03G6/00;F03G4/00;F02G5/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 夏斌

技術領域

本發明的實施方式涉及一種蒸汽輪機設備(Steam?Turbine?Plant)。

背景技術

使用圖13對使用了燃煤鍋爐(boiler)7的蒸汽輪機設備進行說明。水42通過供水泵(pump)6而流入燃煤鍋爐7，在此被加熱而變化為蒸汽2。燃煤鍋爐7通過使煤43燃燒而產生的燃燒廢氣(gas)13來進行加熱，因此是一種源自化石燃料的熱源。在圖13中，簡單地圖示出燃燒廢氣13、向燃煤鍋爐7流入的煤43、燃燒用空氣12的出入。

當蒸汽2流入蒸汽輪機1時，在蒸汽輪機1的內部膨脹，壓力/溫度均降低。從蒸汽輪機1排出的渦輪排氣3流入冷凝器4。渦輪排氣3在冷凝器4中通過冷卻水冷卻而成為冷凝水5，與后述的排水(drain?water)10合流而成為水42，在燃煤鍋爐7以及蒸汽輪機1中進行循環。通過冷卻水泵從海中汲取冷卻水并使其流入冷凝器4。冷卻水在通過在冷凝器4中進行冷卻而被加熱之后，返回到海中。

蒸汽輪機1的旋轉軸通過膨脹的蒸汽2而旋轉。蒸汽輪機1與未圖示的發電機連接，使用所產生的軸動力而由發電機發電。從蒸汽輪機1的中途抽氣的抽氣蒸汽8向兩個供水加熱器9流入。兩個供水加熱器9對通過供水泵6輸送的水42進行加熱，此時，凝結成為排水10并最終與冷凝水5合流。在不從蒸汽輪機1抽氣的情況下，冷凝水5直接成為水42。

使用圖14對構成復合循環(combined?cycle)的一部分的蒸汽輪機設備進行說明。對與圖13所示的技術相同的部位賦予相同的符號而省略說明，僅對與圖13所示的技術不同的部分進行說明。來自未圖示的燃氣輪機(gas?turbine)的燃氣輪機廢氣14為足夠高溫，使其向廢熱回收鍋爐15流入。水42通過供水泵6而流入廢熱回收鍋爐15，在此由燃氣輪機廢氣14加熱而變化為蒸汽2。燃氣輪機使天然氣、日本的城市煤氣燃燒而產生燃燒廢氣。廢熱回收鍋爐15將該燃燒廢氣作為燃氣輪機廢氣14加以使用，因此廢熱回收鍋爐15是一種源自化石燃料的熱源。燃氣輪機廢氣14在廢熱回收鍋爐15中降低溫度之后流出。在圖14中，雖然未從蒸汽輪機1的中途對抽氣蒸汽8進行抽氣，但也可以與圖13相同地將從蒸汽輪機1的中途抽氣的抽氣蒸汽8向供水加熱器9供給，并使由此加熱了的排水10與冷凝水5合流而成為水42。即，也可以使用源自抽氣蒸汽的熱源對供水加熱器9進行加熱。

然而，在蘭金循環(ranking?cycle)中，蒸汽輪機的入口蒸汽越是高溫高壓，則蒸汽輪機輸出相對于從加熱源接受的受熱量的值(即、效率)越高。將發電機效率與該輸出值相乘而得的值是發電量。圖18表示將工作流體的溫度和熵(entropy)分別作為縱軸和橫軸的TS線圖。曲線32、33分別是飽和液線、飽和蒸汽線。用符號e表示蒸汽輪機入口，用符號f表示蒸汽輪機出口(冷凝器入口)，用符號a表示冷凝器出口(供水泵入口)，用符號b表示供水泵出口。并且，將區域A設為由符號“abcdef”圍成的區域，將區域B設為由符號“fjka”圍成的區域。受熱量與區域A+B的面積相當，向冷卻水放出的熱量與區域B的面積相當，蒸汽輪機輸出與區域A的面積相當，效率與面積比A/(A+B)相當。

如果蒸汽輪機入口進一步成為高溫高壓，則蒸汽輪機入口成為圖18的符號i的位置，區域A成為由“abcghif”圍成的區域A’。與向冷卻水放出的熱量相當的區域B未發生變化。因而，與受熱量相當的區域A+B變化為區域A’+B，與蒸汽輪機輸出相當的區域A變化為區域A’，因此面積比A’/(A’+B)與A/(A+B)相比變大。基于該理由，效率變高。此外，在蒸汽輪機1內流通的工作流體即蒸汽2，當接近蒸汽輪機出口時一部分液化而成為混合存在有液滴的氣體即濕蒸汽。當蒸汽成為濕蒸汽時，產生濕氣損失，在蒸汽輪機1的與濕蒸汽對應的部分內部效率降低。因此，如果蒸汽輪機的出口狀態相同，則蒸汽輪機的入口蒸汽越是高溫高壓，則在蒸汽輪機內流通的蒸汽2中的濕蒸汽的比例變得越小。蒸汽輪機1的內部效率受到相應部分的影響進一步變小，因此該內部效率變高。基于這兩個理由，效率變高。