專利名稱：具有可變的蒸汽饋入的蒸汽輪機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可變的蒸汽饋入的蒸汽輪機(jī)設(shè)備。
背景技術(shù)：
蒸汽輪機(jī)設(shè)備通常從經(jīng)濟(jì)角度來確定尺寸。尤其在用于產(chǎn)生電能的蒸汽輪機(jī)設(shè)備中，為了實(shí)現(xiàn)最高的效率而借助極其大的功率單元做功。此外，效率應(yīng)當(dāng)在盡可能大的功率范圍上是恒定的。為此已知將進(jìn)汽、尤其是低壓進(jìn)汽饋入到中壓蒸汽輪機(jī)或者低壓蒸汽輪機(jī)中。如果例如以部分負(fù)荷運(yùn)行的方式來運(yùn)行蒸汽輪機(jī)，那么只要以恒定的壓力提供進(jìn)汽，所述進(jìn)汽就必須在饋入部位上被節(jié)流。在組合式燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備中，在多個(gè)壓力級(jí)上在三個(gè)壓力過程中產(chǎn)生蒸汽，例如新鮮蒸汽、中壓進(jìn)汽和低壓進(jìn)汽。在此，通常應(yīng)用具有高的硫含量的燃料。在此，必需提高低壓進(jìn)汽的壓強(qiáng)，以便防止由于燃料的高的硫含量而引起在蒸汽發(fā)生器的熱交換面上冷凝出硫酸。相反，低壓進(jìn)汽必須相應(yīng)地在饋入部位上被節(jié)流。在此，不利的是:借助進(jìn)汽的節(jié)流而消耗能量，即蒸汽的在循環(huán)過程中做功的能力下降，由此降低整個(gè)蒸汽動(dòng)力過程的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于下述目的，提供一種蒸汽輪機(jī)設(shè)備，其中克服上述問題并且尤其盡可能地避免節(jié)流損失。此外，本發(fā)明的目的是提出一種用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)設(shè)備的方法，其中尤其盡可能地避免節(jié)流損失。根據(jù)本發(fā)明，借助根據(jù)權(quán)利要求1的蒸汽輪機(jī)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)所述目的。此外，借助根據(jù)權(quán)利要求7的方法來實(shí)現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的有利的改進(jìn)形式在從屬權(quán)利要求中描述。在具有蒸汽輪機(jī)和用于對(duì)蒸汽消耗器進(jìn)行供給的具有進(jìn)汽收集管道部段的進(jìn)汽收集管道的蒸汽輪機(jī)設(shè)備中，進(jìn)汽收集管道在進(jìn)汽收集管道部段的進(jìn)汽導(dǎo)入部位處導(dǎo)入到蒸汽輪機(jī)的廢蒸汽流中，并且蒸汽饋入裝置在蒸汽輪機(jī)上設(shè)有切換閥，蒸汽饋入裝置借助所述切換閥在進(jìn)汽導(dǎo)入部位的上游連接到進(jìn)汽收集管道部段上并且所述切換閥能夠被控制地切換成，使得當(dāng)在進(jìn)汽收集管道部段中廢蒸汽壓強(qiáng)小于額定壓強(qiáng)時(shí)，進(jìn)汽收集管道部段與蒸汽饋入裝置以傳導(dǎo)蒸汽的方式連接并且在切換閥和進(jìn)汽導(dǎo)入部位之間中斷，否則蒸汽饋入裝置與進(jìn)汽收集管道部段分開。根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)汽收集管道部段中低于額定壓強(qiáng)的情況下，切換閥被切換成，使得蒸汽輪機(jī)經(jīng)由蒸汽饋入裝置加載饋入蒸汽。如果蒸汽輪機(jī)的廢蒸汽壓強(qiáng)相當(dāng)于額定值或者位于其上，那么蒸汽饋入裝置與進(jìn)汽收集管道部段分開，并且蒸汽輪機(jī)不經(jīng)由蒸汽饋入裝置得到饋入蒸汽。如果以部分負(fù)荷驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)設(shè)備，由此蒸汽輪機(jī)內(nèi)部中的壓強(qiáng)相應(yīng)地下降，或者如果在驅(qū)動(dòng)耦聯(lián)到蒸汽輪機(jī)設(shè)備上的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備時(shí)應(yīng)用含大量的硫的燃料，其中通常提高低壓蒸汽壓強(qiáng)，以便防止凝結(jié)出硫酸進(jìn)而防止腐蝕余熱鍋爐的構(gòu)件，那么借助于切換閥能夠經(jīng)由蒸汽饋入裝置而在上游導(dǎo)入進(jìn)汽并且在蒸汽輪機(jī)中降壓。
蒸汽饋入裝置優(yōu)選在蒸汽輪機(jī)的不同的級(jí)上具有多個(gè)蒸汽饋入部位，并且蒸汽饋入裝置能夠被激活，使得僅在下述蒸汽饋入部位上對(duì)饋入蒸汽進(jìn)行饋入，在所述蒸汽饋入部位上，雖然在蒸汽輪機(jī)之內(nèi)的導(dǎo)入位置處的壓強(qiáng)與饋入蒸汽本身的壓強(qiáng)相比更高，但是壓強(qiáng)差最小。因此，饋入蒸汽饋入到蒸汽輪機(jī)中，使得對(duì)饋入蒸汽必要時(shí)所需要進(jìn)行的節(jié)流不是必需的，由此根據(jù)本發(fā)明的蒸汽輪機(jī)設(shè)備沒有不必要的節(jié)流損失。在蒸汽輪機(jī)的負(fù)載下降時(shí)優(yōu)選蒸汽饋入裝置被激活，使得從構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，蒸汽饋入裝置激活構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的、設(shè)置在上游的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。優(yōu)選地，在蒸汽輪機(jī)的負(fù)載增大時(shí)蒸汽饋入裝置被激活，使得從構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的設(shè)置在上游的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，蒸汽饋入裝置激活構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的、設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。優(yōu)選中壓蒸汽輪機(jī)或者低壓蒸汽輪機(jī)設(shè)置為蒸汽輪機(jī)設(shè)備的蒸汽消耗器。此外優(yōu)選的是，切換閥的用于連接和分開蒸汽饋入裝置的開度特征曲線和/或用于連接和分開進(jìn)汽收集管道部段的開度特征曲線是線性的、遞進(jìn)的或者遞減的。用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)設(shè)備的方法，優(yōu)選具有下述步驟:提供蒸汽輪機(jī)設(shè)備；確定進(jìn)汽收集管道的額定壓強(qiáng)；-切換閥切換成，使得當(dāng)在進(jìn)汽收集管道部段中廢蒸汽壓強(qiáng)小于額定壓強(qiáng)時(shí)，進(jìn)汽收集管道部段與蒸汽饋入裝置以傳導(dǎo)蒸汽的方式連接并且在切換閥和進(jìn)汽導(dǎo)入部位之間中斷；或者切換閥切換成，使得當(dāng)在進(jìn)汽收集管道部段中廢蒸汽壓強(qiáng)大于或者等于額定壓強(qiáng)時(shí)，蒸汽饋入裝置與切換閥分開，并且進(jìn)汽直接地由進(jìn)汽收集管道部段輸送到進(jìn)汽導(dǎo)入部位處。在所述方法中，還優(yōu)選的是，蒸汽饋入裝置在蒸汽輪機(jī)的不同的級(jí)上具有多個(gè)蒸汽饋入部位，并且蒸汽饋入裝置被激活，使得僅在下述蒸汽饋入部位上對(duì)饋入蒸汽進(jìn)行饋入，在所述蒸汽饋入部位上，在蒸汽輪機(jī)之內(nèi)的饋入位置處的壓強(qiáng)和所述饋入蒸汽本身之間的壓強(qiáng)差最小。在此，在蒸汽輪機(jī)的負(fù)載下降時(shí)蒸汽饋入裝置優(yōu)選被激活，使得從構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，蒸汽饋入裝置激活構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的、設(shè)置在上游的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。在蒸汽輪機(jī)的負(fù)載增大時(shí)蒸汽饋入裝置優(yōu)選被激活，使得從構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的設(shè)置在上游的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，蒸汽饋入裝置激活構(gòu)成在蒸汽輪機(jī)的、設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。


下面，根據(jù)所附的示意圖闡明根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備或者蒸汽輪機(jī)設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式。附圖示出具有可變的蒸汽饋入裝置的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備。
具體實(shí)施例方式在圖中示出經(jīng)由余熱鍋爐2與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備3耦聯(lián)的蒸汽輪機(jī)設(shè)備I。余熱鍋爐2包括具有新鮮蒸汽收集管道14的高壓蒸汽系統(tǒng)4、具有中壓進(jìn)汽收集管道15的中壓蒸汽系統(tǒng)5、具有低壓進(jìn)汽收集管道16的低壓蒸汽系統(tǒng)6以及多個(gè)熱交換器7。在余熱鍋爐2中，借助于熱交換器7將燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備3的熱廢氣的熱能輸出給各自所屬的鍋爐設(shè)備8、9和10用于產(chǎn)生蒸汽。在鍋爐設(shè)備8、9和10中產(chǎn)生的蒸汽用于驅(qū)動(dòng)高壓蒸汽渦輪機(jī)11、中壓蒸汽渦輪機(jī)12和低壓蒸汽渦輪機(jī)13。
高壓蒸汽渦輪機(jī)11和中壓蒸汽渦輪機(jī)12借助蒸汽收集管道14和15中的各一個(gè)而分別與相應(yīng)的蒸汽系統(tǒng)4或5耦聯(lián)。此外，中壓進(jìn)汽收集管道15具有再熱器20，借助于所述再熱器在余熱鍋爐2中使中壓蒸汽過熱以提高蒸汽輪機(jī)設(shè)備I的效率。中壓蒸汽由在鍋爐設(shè)備9中產(chǎn)生的中壓進(jìn)汽和高壓蒸汽渦輪機(jī)11的廢蒸汽組成。過熱的中壓蒸汽從再熱器20經(jīng)由中壓蒸汽收集管道22流至中壓蒸汽渦輪機(jī)12。低壓進(jìn)汽從鍋爐設(shè)備10經(jīng)由低壓進(jìn)汽收集管道16流至切換閥17。在低壓進(jìn)汽收集管道16中的進(jìn)汽的壓強(qiáng)當(dāng)前為4.2bar。在驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備3時(shí)應(yīng)用高硫含量的燃料的情況下，提高低壓進(jìn)汽的壓強(qiáng)，使得防止在熱交換器7的熱交換面上冷凝出硫酸進(jìn)而防止腐蝕熱交換面。由此，在低壓進(jìn)汽收集管道16中得到例如Sbar的壓強(qiáng)。此外，低壓進(jìn)汽管道16具有低壓進(jìn)汽收集管道部段19，在所述低壓進(jìn)汽收集管道部段上構(gòu)造進(jìn)汽導(dǎo)入部位21。低壓進(jìn)汽經(jīng)由進(jìn)汽導(dǎo)入部位21通過低壓進(jìn)汽收集管道部段19借助中壓渦輪機(jī)12的廢蒸汽來饋入。切換閥17分配有(未示出的)控制裝置，所述控制裝置構(gòu)建成，在尤其由于中壓蒸汽渦輪機(jī)12的部分負(fù)荷運(yùn)行而導(dǎo)致中壓蒸汽渦輪機(jī)12的廢蒸汽壓強(qiáng)低于預(yù)設(shè)的額定值例如為4bar時(shí)，對(duì)切換閥進(jìn)行切換，使得進(jìn)汽經(jīng)由切換閥17流至蒸汽饋入裝置18。如果例如中壓蒸汽渦輪機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)從全負(fù)荷運(yùn)行下降到全負(fù)荷的60%的部分負(fù)荷運(yùn)行，那么廢蒸汽壓強(qiáng)也相應(yīng)地下降，即廢蒸汽壓強(qiáng)下降到全負(fù)荷時(shí)的廢蒸汽壓強(qiáng)的60%。由此，低于額定值并且切換閥17被切換，由此進(jìn)汽流至蒸汽饋入裝置18，所述進(jìn)汽作為饋入蒸汽經(jīng)由所述蒸汽饋入裝置流到中壓渦輪機(jī)12中。因此，進(jìn)汽在中壓渦輪機(jī)12中從低壓進(jìn)汽收集管道16中的壓力水平減壓到進(jìn)汽導(dǎo)入部位21上的壓力水平并進(jìn)而利用能量。 蒸汽饋入裝置18具有多個(gè)蒸汽饋入部位(未示出)，在所述蒸汽饋入部位中僅最多一個(gè)被激活。這就是說，總是僅在一個(gè)蒸汽饋入部位上進(jìn)行蒸汽輸送。在此，下述蒸汽饋入部位被激活，在所述蒸汽饋入部位上蒸汽渦輪機(jī)工藝蒸汽的壓強(qiáng)與饋入蒸汽的壓強(qiáng)大致相同。這實(shí)現(xiàn)饋入蒸汽的幾乎未節(jié)流的饋入，由此避免由于節(jié)流引起的附加的節(jié)流損失。由于流動(dòng)損失，進(jìn)汽在經(jīng)過切換閥17之后與低壓進(jìn)汽收集管道16中的壓強(qiáng)相比，在所述蒸汽饋入部位上具有稍微更低的壓強(qiáng)，例如為4bar。如果由控制裝置測(cè)量的廢蒸汽壓強(qiáng)大于或者等于額定值，那么切換閥17被切換成，使得進(jìn)汽流經(jīng)由低壓進(jìn)汽收集管道部段19流至低壓蒸汽渦輪機(jī)13。然后，在低壓進(jìn)汽收集管道部段19中，在進(jìn)汽導(dǎo)入部位21處，中壓渦輪機(jī)12的之前減壓到4bar的廢蒸汽和低壓進(jìn)汽收集管道16的當(dāng)前同樣具有4bar壓強(qiáng)的蒸汽共同流動(dòng)并且流至低壓渦輪機(jī)13。
權(quán)利要求
1.蒸汽輪機(jī)設(shè)備(1)，具有蒸汽輪機(jī)(12)和用于對(duì)蒸汽消耗器進(jìn)行供給的具有進(jìn)汽收集管道部段(19)的進(jìn)汽收集管道(16)， 其中所述進(jìn)汽收集管道(16)在所述進(jìn)汽收集管道部段(19)的進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)處導(dǎo)入到所述蒸汽輪機(jī)(12)的廢蒸汽流中，并且蒸汽饋入裝置(18)在所述蒸汽輪機(jī)(12)上設(shè)有切換閥(17)，所述蒸汽饋入裝置(18)借助所述切換閥(17)在所述進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)的上游連接到所述進(jìn)汽收集管道部段(19)上并且所述切換閥(17)能夠被控制地切換成，使得當(dāng)在所述進(jìn)汽收集管道部段(19)中廢蒸汽壓強(qiáng)小于額定壓強(qiáng)時(shí)，所述進(jìn)汽收集管道部段(19)以傳導(dǎo)蒸汽的方式與所述蒸汽饋入裝置(18)連接并且在所述切換閥(17)和所述進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)之間中斷，否則所述蒸汽饋入裝置(18)與所述進(jìn)汽收集管道部段(19)分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(1)，其中所述蒸汽饋入裝置(18)在所述蒸汽輪機(jī)(12)的不同的級(jí)上具有多個(gè)蒸汽饋入部位，并且所述蒸汽饋入裝置(18)能夠被激活，使得僅在下述蒸汽饋入部位上對(duì)饋入蒸汽進(jìn)行饋入，在所述蒸汽饋入部位上，在所述蒸汽輪機(jī)之內(nèi)的導(dǎo)入位置處的壓強(qiáng)和所述饋入蒸汽本身之間的壓強(qiáng)差最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(1)，其中在所述蒸汽輪機(jī)(12)的負(fù)載下降時(shí)所述蒸汽饋入裝置(18)被激活，使得從構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的級(jí)上的所述蒸汽饋入部位開始，所述蒸汽饋入裝置(18)激活構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在上游的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(I)，其中在所述蒸汽輪機(jī)(12)的負(fù)載增大時(shí)所述蒸汽饋入裝置(18)被激活，使得從構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在上游的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，所述蒸汽饋入裝置(18)激活構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(I)，其中所述蒸汽消耗器是中壓蒸汽輪機(jī)或者低壓蒸汽輪機(jī)(13)。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(I)，其中所述切換閥(17)的用于連接和分開所述蒸汽饋入裝置(18)的開度特征曲線和/或用于連接和分開所述進(jìn)汽收集管道部段(19)的開度特征曲線是線性的、遞進(jìn)的或者遞減的。
7.用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(I)的方法，具有下述步驟: -提供根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的蒸汽輪機(jī)設(shè)備(I)； -確定所述進(jìn)汽收集管道(16)的額定壓強(qiáng)； -切換所述切換閥(17)，使得當(dāng)在所述進(jìn)汽收集管道部段(19)中廢蒸汽壓強(qiáng)小于額定壓強(qiáng)時(shí)，所述進(jìn)汽收集管道部段(19)以傳導(dǎo)蒸汽的方式與所述蒸汽饋入裝置(18)連接并且在所述切換閥(17)和所述進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)之間中斷，或者 -切換所述切換閥(17)，使得當(dāng)在所述進(jìn)汽收集管道部段(19)中廢蒸汽壓強(qiáng)大于或者等于額定壓強(qiáng)時(shí)，所述蒸汽饋入裝置(18)與所述切換閥(17)分開，并且進(jìn)汽直接地由所述進(jìn)汽收集管道部段(19)輸送到所述進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述蒸汽饋入裝置(18)在所述蒸汽輪機(jī)(12)的不同的級(jí)上具有多個(gè)蒸汽饋入部位，并且所述蒸汽饋入裝置(18)被激活，使得僅在下述蒸汽饋入部位上進(jìn)行饋入蒸汽的饋入，在所述蒸汽饋入部位上，在所述蒸汽輪機(jī)之內(nèi)的饋入位置處的壓強(qiáng)和所述饋入蒸汽本身之間的壓強(qiáng)差最小。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中在所述蒸汽輪機(jī)(12)的負(fù)載下降時(shí)所述蒸汽饋入裝置(18)被激活，使得從構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的級(jí)上的所述蒸汽饋入部位開始，所述蒸汽饋入裝置(18)激活構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在上游的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的方法，其中在所述蒸汽輪機(jī)(12)的負(fù)載增大時(shí)所述蒸汽饋入裝置(18)被激活，使得從構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在上游的級(jí)上的蒸汽饋入部位開始，所述蒸汽饋入裝置(18)激活構(gòu)成在所述蒸汽輪機(jī)(12)的設(shè)置在廢蒸汽側(cè)的相鄰級(jí)上的蒸汽饋入部位。`
全文摘要
蒸汽輪機(jī)設(shè)備(1)具有蒸汽輪機(jī)(12)和用于對(duì)蒸汽消耗器進(jìn)行供給的具有進(jìn)汽收集管道部段(19)的進(jìn)汽收集管道(16)，其中進(jìn)汽收集管道(16)在進(jìn)汽收集管道部段(19)的進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)處導(dǎo)入到蒸汽輪機(jī)(12)的廢蒸汽流中，并且蒸汽饋入裝置(18)在蒸汽輪機(jī)(12)上設(shè)有切換閥(17)，蒸汽饋入裝置(18)借助所述切換閥在進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)的上游連接到進(jìn)汽收集管道部段(19)上并且切換閥能夠被控制地切換成，使得當(dāng)在進(jìn)汽收集管道部段(19)中廢蒸汽壓強(qiáng)小于額定壓強(qiáng)時(shí)，進(jìn)汽收集管道部段(19)與蒸汽饋入裝置(18)以傳導(dǎo)蒸汽的方式連接并且在切換閥(17)和進(jìn)汽導(dǎo)入部位(21)之間中斷，否則蒸汽饋入裝置(18)與進(jìn)汽收集管道部段(19)分開。
文檔編號(hào)F22B1/18GK103201464SQ201180052992
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者諾貝特·皮珀, 邁克爾·韋希松 申請(qǐng)人:西門子公司