[發(fā)明專利]蒸汽輪機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480054078.X
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN105612314B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 英戈·阿斯曼;蒂洛·穆勒;蒂姆·諾伊貝格;邁克爾·施特貝
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24;F01D1/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,丁永凡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒸汽輪機(jī)。

背景技術(shù)

在蒸汽發(fā)電廠中為了運(yùn)行蒸汽輪機(jī)使用蒸汽作為工作介質(zhì)。處于壓力下的水蒸汽在蒸汽鍋爐中產(chǎn)生并且經(jīng)由管路流入到蒸汽輪機(jī)中。在蒸汽輪機(jī)中工作介質(zhì)的之前所吸收的能量被轉(zhuǎn)換為動能。借助于動能例如運(yùn)行發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)將所產(chǎn)生的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率。此后膨脹和冷卻的蒸汽流入到冷凝器中，在該處所述蒸汽通過在換熱器中的熱傳輸冷凝并且作為液態(tài)的水由泵重新輸送給蒸汽鍋爐用于加熱、蒸發(fā)并且緊接著過熱為了實(shí)現(xiàn)蒸汽動力過程中的較高的和最高的效率，蒸汽動力過程朝向越來越高的新蒸汽參數(shù)發(fā)展。由于這種高的新蒸汽參數(shù)，使裝置的冷凝點(diǎn)更低地移至濕蒸汽的范圍中從而造成部分冷凝。

為了最高效率的常規(guī)的蒸汽輪機(jī)裝置具有至少一個高壓部分。附加地，能夠使用中壓部分和一個或多個低壓部分。在低壓部分中，蒸汽的溫度劇烈下降，由此引起蒸汽的部分冷凝。然而低壓部分是非常敏感地，這涉及蒸汽的水分含量。如果在渦輪的低壓部分中的蒸汽達(dá)到大約8至10個百分比的水分份額，那么采取如下措施：在蒸汽進(jìn)入到低壓部分中之前并且在所述低壓部分中進(jìn)一步膨脹期間將蒸汽的水分含量降低到所允許的范圍。這些措施中的一個能夠是：運(yùn)用蒸汽的干燥和/或附加的中間過熱。通過該措施使蒸汽重新中間過熱從而同時提高蒸汽動力過程的效率。

為了蒸汽干燥/中間過熱(Zwischenüberhitzung)，將整個蒸汽質(zhì)量流在進(jìn)入到中壓部分或低壓部分中之前完全地從渦輪中提取并且重新輸送給蒸汽鍋爐。在中間過熱中，蒸汽溫度通常重新提高到新蒸汽的溫度，使得在膨脹終點(diǎn)的水分含量下降。隨后蒸汽被導(dǎo)回到渦輪機(jī)裝置中。在沒有這種中間過熱的情況下，蒸汽輪機(jī)裝置不能夠持久地在廢蒸汽壓最低時(大約50…25mbar)運(yùn)行，因?yàn)槟Y(jié)的水滴滴落到旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片上從而引起葉片組處的損傷。

在多殼體的蒸汽輪機(jī)裝置中，能夠在各個子渦輪之間進(jìn)行水蒸汽的這種中間過熱/干燥。

在渦輪的入流區(qū)域中的殼體材料通過極其熱的蒸汽在其強(qiáng)度特性方面很大程度被減弱，使得所述殼體材料不再能夠抵抗存在于內(nèi)部中的壓力。殼體壁的加厚僅在一定條件下是可行的，因?yàn)樵跉んw非常厚的情況下由于溫度改變而在殼體壁中出現(xiàn)所不允許高的、因熱引起的應(yīng)力。在用中間過熱的蒸汽加載的區(qū)域中存在同樣的溫度，因此殼體材料在此也很大程度被減弱。由此，具有中間過熱的渦輪機(jī)裝置和傳統(tǒng)的裝置通過膨脹進(jìn)程中的兩個點(diǎn)區(qū)分，所述兩個點(diǎn)由于極高的溫度而是危險的。

在具有中間過熱的單殼式的蒸汽輪機(jī)中，在兩個部位處將強(qiáng)烈過熱的蒸汽引導(dǎo)到渦輪中。在此，渦輪外殼體由于所產(chǎn)生的溫度和壓力在兩個點(diǎn)處承受強(qiáng)的熱負(fù)荷。

具有中間過熱的蒸汽輪機(jī)迄今為止要么構(gòu)成為雙殼式的渦輪機(jī)裝置要么使用較低的蒸汽參數(shù)，使得單殼的渦輪外殼體不過載。

然而出現(xiàn)的所需要的參數(shù)通常超出單殼的渦輪殼體的可行的參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

以在蒸汽輪機(jī)中之前所描述的問題為出發(fā)點(diǎn)，本發(fā)明基于下述目的：減小蒸汽輪機(jī)的渦輪外殼體的負(fù)荷、尤其溫度負(fù)荷和壓力負(fù)荷。

該目的通過根據(jù)本發(fā)明的蒸汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它的特征和細(xì)節(jié)由說明書和附圖中得出。

也就是說：本發(fā)明通過一種蒸汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述蒸汽輪機(jī)具有：渦輪殼體，所述渦輪殼體具有外壁、圍繞渦輪軸線可轉(zhuǎn)動地安裝在渦輪殼體中的渦輪軸；第一渦輪部分；至少一個第二渦輪部分，所述第二渦輪部分沿著渦輪軸的軸向方向設(shè)置在第一渦輪部分下游，其中通過蒸汽輪機(jī)引導(dǎo)的蒸汽的膨脹方向從第一渦輪部分伸展至第二渦輪部分。第一渦輪部分優(yōu)選構(gòu)成為高壓渦輪部分，第二渦輪部分優(yōu)選構(gòu)成為中壓渦輪部分和/或低壓渦輪部分。低壓渦輪部分也能夠構(gòu)成為并列的另外的渦輪殼體(多流式)。如果例如設(shè)有兩個第二渦輪部分，那么在第一渦輪部分下游優(yōu)選設(shè)置有中壓渦輪部分并且在該中壓渦輪部分下游優(yōu)選設(shè)置有一個或多個低壓渦輪部分。

所述蒸汽輪機(jī)的特征在于：

-在第一渦輪部分和第二渦輪部分之間，附加的密封殼，也稱為分隔壁，抗扭地設(shè)置在渦輪殼體中、尤其在渦輪外殼體的內(nèi)側(cè)上。密封殼經(jīng)由密封元件、例如刷式密封裝置或者迷宮式密封裝置朝向渦輪軸被密封。

-在第一渦輪部分中，在外壁的內(nèi)側(cè)上、即在外壁的朝向渦輪軸的一側(cè)上，第一內(nèi)殼體圍繞渦輪軸旋轉(zhuǎn)對稱地并且朝向渦輪軸密封地設(shè)置。第一內(nèi)殼體具有第一密封區(qū)域。第一密封區(qū)域關(guān)于膨脹方向?qū)⒌谝粶u輪部分劃分為前部和后部。此外，第一內(nèi)殼體具有與渦輪軸線平行的或者近似平行的第一葉片區(qū)域。