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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2020-525704(P2020-525704A)
(43)【公表日】2020年8月27日
(54)【発明の名称】蒸気タービンおよびその運転方法
(51)【国際特許分類】
F01D 25/24 20060101AFI20200731BHJP
F01D 25/26 20060101ALI20200731BHJP
F01K 13/00 20060101ALI20200731BHJP
【ＦＩ】
F01D25/24 Z
F01D25/26 Z
F01K13/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2019-572014(P2019-572014)
(86)(22)【出願日】2018年2月14日
(85)【翻訳文提出日】2020年2月17日
(86)【国際出願番号】EP2018053634
(87)【国際公開番号】WO2019007557
(87)【国際公開日】20190110
(31)【優先権主張番号】102017211295.6
(32)【優先日】2017年7月3日
(33)【優先権主張国】DE
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】517298149
【氏名又は名称】シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】ベルント・ライディンガー
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン・プライビッシュ
(72)【発明者】
【氏名】ステファニー・ルースランド
(57)【要約】
本発明は、蒸気タービン外側ハウジング（２０）と、第１のプロセス蒸気入口部（３１）から第１のプロセス蒸気出口部（３２）まで第１のプロセス蒸気膨張方向（３３）で高圧内側ハウジング（３０）を通してプロセス蒸気を導くために第１のプロセス蒸気入口部（３１）および第１のプロセス蒸気出口部（３２）を有する高圧内側ハウジング（３０）と、第２のプロセス蒸気入口部（４１）から第２のプロセス蒸気出口部（４２）まで第２のプロセス蒸気膨張方向（４３）で低圧内側ハウジング（４０）を通してプロセス蒸気を導くために第２のプロセス蒸気入口部（４１）および第２のプロセス蒸気出口部（４２）を有する低圧内側ハウジング（４０）と、高圧内側ハウジング（３０）の下流かつ低圧内側ハウジング（４０）の上流に配置された中間過熱器（５０）と、を備え、高圧内側ハウジング（３０）および低圧内側ハウジング（４０）が、蒸気タービン外側ハウジング（２０）内部に配置され、高圧内側ハウジング（３０）と低圧内側ハウジング（４０）とが、高圧内側ハウジング（３０）の第１の蒸気入口部（３１）が低圧内側ハウジング（４０）の第２の蒸気入口部（４１）に向くように、配置されている、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）に関する。本発明は、さらに、本発明による蒸気タービン（１ａ；１ｂ）を運転する方法に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気タービン外側ハウジング（２０）と、第１のプロセス蒸気入口部（３１）から第１のプロセス蒸気出口部（３２）まで第１のプロセス蒸気膨張方向（３３）で高圧内側ハウジング（３０）を通してプロセス蒸気を導くために第１のプロセス蒸気入口部（３１）および第１のプロセス蒸気出口部（３２）を有する高圧内側ハウジング（３０）と、第２のプロセス蒸気入口部（４１）から第２のプロセス蒸気出口部（４２）まで第２のプロセス蒸気膨張方向（４３）で低圧内側ハウジング（４０）を通してプロセス蒸気を導くために第２のプロセス蒸気入口部（４１）および第２のプロセス蒸気出口部（４２）を有する低圧内側ハウジング（４０）と、前記高圧内側ハウジング（３０）の下流かつ前記低圧内側ハウジング（４０）の上流に配置された中間過熱器（５０）と、を有し、前記高圧内側ハウジング（３０）および前記低圧内側ハウジング（４０）が前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）内部に配置されている、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）において、
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が前記低圧内側ハウジング（４０）の前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）の方に向くように、配置される
ことを特徴とする、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が前記低圧内側ハウジング（４０）の前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）の方に向くように、配置される
ことを特徴とする、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項2】
前記高圧内側ハウジング（３０）の下流に、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）からのプロセス蒸気を前記第１のプロセス蒸気膨張方向（３３）とは反対の方向に方向転換して前記蒸気タービン（１ａ；１ｂ）の冷却ライン（７０）に入れるためのプロセス蒸気方向転換部（６０）が形成され、前記冷却ライン（７０）が、前記高圧内側ハウジング（３０）に隣接する領域に形成される
ことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項3】
前記冷却ライン（７０）が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記高圧内側ハウジング（３０）の外壁との間、特に直接的に前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記高圧内側ハウジング（３０）の外壁との間の少なくとも所定の部分に配置される
ことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項4】
前記冷却ライン（７０）が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記低圧内側ハウジング（４０）の外壁との間、特に直接的に前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記低圧内側ハウジング（４０）の外壁との間の少なくとも所定の部分に配置される
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項5】
前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が形成されている前記高圧内側ハウジング（３０）の上流端部に、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記上流端部を少なくとも部分的にシールするために高圧シーリングシェル（３４）が配置され、前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）が形成されている前記低圧内側ハウジング（４０）の上流端部に、前記低圧内側ハウジング（４０）の前記上流端部を少なくとも部分的にシールするために低圧シーリングシェル（４４）が配置され、前記高圧シーリングシェル（３４）と前記低圧シーリングシェル（４４）とが、互いに隣接して配置される
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ）。
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ）。
【請求項6】
前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が形成されている前記高圧内側ハウジング（３０）の上流端部、および前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）が形成されている前記低圧内側ハウジング（４０）の上流端部に、前記２つの端部を少なくとも部分的にシールするために共通のシーリングシェル（１００）が配置される
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ｂ）。
【請求項7】
前記低圧内側ハウジング（４０）の下流端部に、前記低圧内側ハウジング（４０）の前記下流端部と前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）との間の蒸気タービン領域をシールするために、シーリングウェブ（８０）が形成される
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項8】
前記中間過熱器が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の外側に配置される
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項9】
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、単一の蒸気タービン外側ハウジング（２０）内に別々の構成要素として設けられる
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項10】
− プロセス蒸気源（１０）からのプロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）を通して前記高圧内側ハウジング（３０）に導入するステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）から前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）へ導くステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）を介して、前記高圧内側ハウジング（３０）から前記プロセス蒸気方向転換部および前記冷却ライン（７０）を経由し前記中間過熱器（５０）へ導くステップと、
を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）を運転する方法。
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）から前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）へ導くステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）を介して、前記高圧内側ハウジング（３０）から前記プロセス蒸気方向転換部および前記冷却ライン（７０）を経由し前記中間過熱器（５０）へ導くステップと、
を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）を運転する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蒸気タービンおよびその蒸気タービンの運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
汽力発電所では、蒸気が、蒸気タービンを運転するための作動媒体として使用される。水蒸気が、蒸気ボイラ内で加熱され、プロセス蒸気としてパイプラインを通って蒸気タービンに流れ込む。蒸気タービンでは、作動媒体の前以て吸収したエネルギーが、運動エネルギーに変換される。運動エネルギーを用いて、発電機を作動させ、その発電機が、生成された機械的動力を電力に変換する。膨張し冷却したプロセス蒸気は、引き続き復水器に流入し、そこでプロセス蒸気は、熱交換器における熱伝達の結果として凝縮し、液体水として蒸気ボイラに送り戻されて、加熱される。
【0003】
通常の蒸気タービンは、少なくとも１つの高圧部および少なくとも１つの低圧部を有する。低圧部では、プロセス蒸気の温度が著しく下がり、その結果、プロセス蒸気の部分的凝縮が生じ得る。この場合、低圧部は、プロセス蒸気の湿り度に関して著しく敏感になる。プロセス蒸気が、蒸気タービンの低圧部において約８パーセント〜１０パーセントの湿り度に達する場合、そのプロセス蒸気が低圧部に入る前にプロセス蒸気の湿り度を許容できるレベルまで下げる方策を講じなければならない。
【0004】
蒸気タービンの効率を上げるために、プロセス蒸気は、低圧部に入る前に、この目的のために中間過熱プロセスに送り込まれる。中間過熱プロセスでは、プロセス蒸気は、湿り度が減少するように加熱される。この中間過熱プロセスの場合には、蒸気質量流全体が、高圧部の下流で蒸気タービンから取り出され、中間過熱プロセスに送り込まれ、ほぼ新鮮蒸気の温度まで加熱される。プロセス蒸気は、引き続き低圧部に送り込まれる。そのような中間過熱プロセスなしでは、凝縮水滴が回転しているタービンブレードに当たり得、それによってタービンに損傷を生じることになるので、蒸気タービンを停止する必要が生じることになるであろう。
【0005】
多段蒸気タービンの場合には、プロセス蒸気のそのような中間過熱は、個々のタービン段の間で行われる。これは、過熱水蒸気によって各タービン段において機械的エネルギーをより効率的に生成することができるので、より高い効率に導く。
【0006】
蒸気タービンにおいて中間過熱システムを導入する場合は、特に個々のタービン段の間で、外壁の材料が高い負荷を受ける。比較的低温の水蒸気が、第１のタービン段から取り出され、中間過熱器に送り込まれ、加熱されたプロセス蒸気が、第２のタービン段に送り込まれる。この場合、大きな温度差が、第１のタービン段と第２のタービン段との間の移行部の外壁に生じる。比較的低温のプロセス蒸気が取り出される第１のタービン段の終端部と中間過熱器から高温のプロセス蒸気が送り込まれる第２のタービン段の始端部とが、互いに近くに位置しているので、高い熱応力が外壁に生じる。これが、外壁での漏洩またはクラックに至り得る。また、第１のタービン段から低温プロセス蒸気の取り出し中に湿り蒸気パラメータ領域に入り、それによって、凝縮水が外側ハウジングの内壁に生じる危険性がある。凝縮水が、外壁の内側をさらに冷却する。それによって、外壁の熱応力が増加する。過熱プロセス蒸気が有害な熱応力を生じないように、過熱プロセス蒸気を冷却し、それによって熱応力を減少させる。これは、通常、上流の流入ハウジングにおいて行われる。しかし、これら追加の流入ハウジングは、エネルギー損失を生じ得る。
【0007】
中間過熱を有する単一シェルまたは単一ハウジングの蒸気タービンの場合、大いに過熱されたプロセス蒸気が、２つの位置でタービンに導入される。この場合、特に蒸気タービンの外側ハウジングは、優勢な温度および圧力によって熱的に高い負荷を受ける。
【0008】
中間過熱を有する蒸気タービンは、従来、シェル２つのタービンハウジングとして設計するか、または、単一シェルの蒸気タービン外側ハウジングが過負荷にならないように、より低い蒸気パラメータを使用するかのどちらかであった。
【0009】
しかし、生じる必要パラメータは、通常、単一シェルタービンハウジングに可能なパラメータを超える。特許文献１は、上記問題に少なくとも部分的に対処する蒸気タービンを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】欧州特許第２９９７２３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、コンパクトで、信頼性高く、効率的な蒸気タービン、およびその蒸気タービンの対応する運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の目的は、本特許請求の範囲によって達成される。詳細には、上記の目的は、請求項１に記載の蒸気タービンおよび請求項１０に記載の方法によって達成される。本発明のさらに別の利点が、従属請求項、本明細書、図面によって明らかになる。この場合、蒸気タービンに関して説明される特徴および詳細は、本発明による方法に関しても自明のこととして適用され、どちらの場合も逆も同様であり、それによって、本発明の個々の態様についての開示に関して、相互間の引用が常に行われ、または常に行われ得る。
【0013】
本発明の第１の態様によれば、蒸気タービンが提供される。上記蒸気タービンは、蒸気タービン外側ハウジングを有する。さらに、上記蒸気タービンは、第１のプロセス蒸気入口部から第１のプロセス蒸気出口部まで第１のプロセス蒸気膨張方向で高圧内側ハウジングを通してプロセス蒸気を導くために第１のプロセス蒸気入口部および第１のプロセス蒸気出口部を有する高圧内側ハウジングを有する。さらに、上記蒸気タービンは、第２のプロセス蒸気入口部から第２のプロセス蒸気出口部まで第２のプロセス蒸気膨張方向で低圧内側ハウジングを通してプロセス蒸気を導くために第２のプロセス蒸気入口部および第２のプロセス蒸気出口部を有する低圧内側ハウジングを有する。さらに、上記蒸気タービンは、高圧内側ハウジングの下流かつ低圧内側ハウジングの上流に配置された中間過熱器を有し、高圧内側ハウジングおよび低圧内側ハウジングは、蒸気タービン外側ハウジング内部に配置されている。高圧内側ハウジングと低圧内側ハウジングとは、高圧内側ハウジングの第１の蒸気入口部が低圧内側ハウジングの第２の蒸気入口部の方に向くように、配置されている。
【0014】
高圧内側ハウジングの第１の蒸気入口部が低圧内側ハウジングの第２の蒸気入口部の方に向いているとの表現は、高圧内側ハウジングの第１の蒸気入口部が、低圧内側ハウジングの第２の入口部に向かい合う方向、または実質的に向かい合う方向に向いている、または配向されていることを意味すると理解することができる。第１のプロセス蒸気膨張方向は、それに対応して、第２のプロセス蒸気膨張方向とは反対方向または実質的に反対方向になる。
【0015】
これは、高圧内側ハウジングと低圧内側ハウジングとは、高圧内側ハウジングの中のプロセス蒸気流れの方向が、低圧内側ハウジングの中のプロセス蒸気の流れ方向とは反対方向、特に１８０°反対方向になるように配置されることを意味する。
【0016】
高圧内側ハウジングおよび低圧内側ハウジングの本発明による配置が、従来の設計からの脱却を講じている。本発明に関連して行われた検証において、本発明による配置によって、軸受間隔を短縮することができるのみではなく、蒸気タービンを特に信頼性高く運転することもできることが確認された。軸受間隔を短縮することにより、蒸気タービンをそれに応じてコンパクトな構造にすることができる。この結果が、蒸気タービンのロータダイナミクスに関して特に適切な設計になる。
【0017】
本蒸気タービンを使用して、新鮮蒸気の形態の過熱プロセス蒸気を、蒸気方向とは反対に転向されている高圧内側ハウジングに送り込み、いわゆる低温の中間過熱プロセスの圧力および温度レベルまで膨張させることができる。プロセス蒸気が高圧内側ハウジングから出て来た後、プロセス蒸気を中間過熱器へ導くことができる。中間過熱器からの中間過熱器プロセス蒸気は、次いで、主流方向に向いている低圧内側ハウジングに導入することができ、蒸気タービン内の低圧内側ハウジングで凝縮点まで膨張させることができる。
【0018】
低圧内側ハウジングは、本事例では、少なくとも平均して、高圧内側ハウジングより低い圧力が支配するまたは生じる内側ハウジングを意味すると理解されたい。これは、低圧内側ハウジングが、特に中圧内側ハウジングを意味すると理解することもできることを意味する。好ましい設計変形形態では、低圧内側ハウジングは、それゆえ、中圧内側ハウジングを意味すると理解されたい。
【0019】
プロセス蒸気は、蒸気タービンを運転中に蒸気タービンの構成要素の中を流れる蒸気、特に水蒸気を意味すると理解されたい。
【0020】
本発明による高圧内側ハウジングと低圧内側ハウジングとの配置によって、中間過熱プロセスによる圧力差のみが作用するので、低圧内側ハウジングに生じる力を最小限に抑えることができる。プロセス蒸気は、さらに膨張させるために、直接次の構成要素、たとえばさらに別の低圧内側ハウジングに導入することができ、最初に方向転換させる必要はない。提案された配置の場合、さらに、シーリングシェルを省略することができる。具体的には、低圧または中圧内側ハウジングのプロセス蒸気の膨張方向がさらに別の低圧内側ハウジングのプロセス蒸気の膨張方向と同じ方向を有するので、第２のプロセス蒸気出口部で、プロセス蒸気を、低圧内側ハウジングまたは中圧内側ハウジングから直接低圧内側ハウジングまたはさらに別の低圧内側ハウジングに導入することができる。
【0021】
膨張方向は、本事例では、プロセス蒸気が実質的に移動させられるかまたは導かれる方向を意味すると理解されたい。これは、蒸気タービン部内のプロセス蒸気が、たとえば左から右へ渦巻または螺旋状で移動する場合、これを、簡略化した形態で考えて、右への直線的膨張方向として理解すべきであることを意味する。さらに、本事例では、膨張方向は、高圧領域から低圧領域に入る、または高圧領域より低い圧力を有する圧力領域に入る圧力方向を意味すると理解されたい。それに対応して、上流蒸気タービン部は、膨張方向とは反対方向に配置されている部分を意味すると理解されたい。
【0022】
本発明の一改善点として、蒸気タービンにおいて、高圧内側ハウジングの下流に、第１の蒸気出口部からのプロセス蒸気を第１の蒸気膨張方向とは反対の方向に方向転換して蒸気タービンの冷却ラインに入れるためのプロセス蒸気方向転換部を形成することが可能であり、冷却ラインは、高圧内側ハウジングに隣接する領域に形成される。このようにして、蒸気タービン外側ハウジングを冷却し、それによって蒸気タービンを冷却するために、低温のプロセス蒸気を簡単かつ省スペースな態様で使用することができる。これは、蒸気タービンが、過熱を防止され、それによって特に信頼性高く運転され得る結果になる。このために、高圧内側ハウジングからのプロセス蒸気を、主流方向に方向転換し、高圧内側ハウジングの外側の周りで導くことができる。望ましい冷却効果のために、冷却ラインは、蒸気タービン外側ハウジングの内壁および／または高圧内側ハウジングの外壁に沿って配置され、または形成される。
【0023】
本発明による蒸気タービンの場合には、冷却ラインを、蒸気タービン外側ハウジングの内壁と高圧内側ハウジングの外壁との間、特に直接的に蒸気タービン外側ハウジングの内壁と高圧内側ハウジングの外壁との間の少なくとも所定の部分に配置することがさらに可能である。これは、プロセス蒸気を、高圧内側ハウジングの周りの少なくとも所定の部分内で、または高圧内側ハウジングに沿って導くことができ、引き続き、直接または間接的に蒸気タービン外側ハウジングを通して中間過熱器へ排出することができることを意味する。蒸気タービン外側ハウジングに対する有利な冷却効果を、このようにして達成することができる。
【0024】
本発明による蒸気タービンの場合には、それに加えてあるいはその代わりに、冷却ラインを、蒸気タービン外側ハウジングの内壁と低圧内側ハウジングの外壁との間、特に直接的に蒸気タービン外側ハウジングの内壁と低圧内側ハウジングの外壁との間の少なくとも所定の部分に配置することがさらに可能である。これは、プロセス蒸気を、低圧内側ハウジングの周りの少なくとも所定の部分内で、または低圧内側ハウジングに沿ってさらに導くことができ、引き続き、蒸気タービン外側ハウジングを通して中間過熱器へ排出することができることを意味する。このようにして、蒸気タービン外側ハウジングに対する冷却効果をさらに強化することができる。全体として考えると、蒸気タービンのための特に省スペース、効率的、かつ確実に機能する冷却システムが、このように創出される。
【0025】
さらに、本発明による蒸気タービンの場合には、第１のプロセス蒸気入口部が形成されている高圧内側ハウジングの上流端部に、高圧内側ハウジングの上流端部をシールするために高圧シーリングシェルを配置し、第２のプロセス蒸気入口部が形成されている低圧内側ハウジングの上流端部に、低圧内側ハウジングの上流端部をシールするために低圧シーリングシェルを配置し、高圧シーリングシェルと低圧シーリングシェルとを互いに隣接して配置することがさらに可能である。本発明に関して行われた検証において、この領域に２つのシーリングシェルを有する蒸気タービンが、容易に組立、分解、保守、および修理できることが確認された。それにも拘らず、比較的コンパクトな設計を達成することができる。隣接する配置は、本事例では、隣り合わせの配置、すなわち必ずしもくっつき合ってはいない配置を意味すると理解されたい。すなわち、さらに別の構成要素をそれらシーリングシェル間に配置することができ、または、２つのシーリングシェルが、好ましくは少し間隔を空けて隣り合わせに配置されるが、直接は互いに当たらない。
【0026】
あるいは、本発明による蒸気タービンの場合、第１のプロセス蒸気入口部が形成されている高圧内側ハウジングの上流端部、および第２のプロセス蒸気入口部が形成されている低圧内側ハウジングの上流端部に、２つの端部をシールするために共通のシーリングシェルを配置することが可能である。この設計または方策によって、蒸気タービンを特にコンパクトな形態で形成することができる。さらに、それ以上のシーリングシェルの使用を省くことができる。これは、蒸気タービンとしては重量削減になり、蒸気タービンの製造では補給作業の削減になる。
【0027】
さらに、本発明の蒸気タービンの場合には、低圧内側ハウジングの下流端部に、低圧内側ハウジングの下流端部と蒸気タービン外側ハウジングとの間の蒸気タービン領域をシールするために、シーリングウェブを形成することができる。本蒸気タービンの場合、低圧内側ハウジングは、運転中、周りをプロセス蒸気が流れ、他方、高圧内側ハウジングは、シーリングウェブによって低圧内側ハウジングから分離され、そのシーリングウェブは、好ましくは、低圧内側ハウジングの下流端部での一体化ウェブとして形成される。シーリングウェブを使用することによって、低圧内側ハウジングの下流端部での内側シーリングシェルを省くことができる。シーリングウェブは、シーリングシェルより遥かに複雑でない構造を有する。これに関して、本事例では、シーリングシェルは、従来技術において一般的なシーリングシェルを意味すると理解されるべきであり、したがって本明細書では詳細には説明されないことに留意されたい。
【0028】
中間過熱器が、蒸気タービン外側ハウジングの外側に配置されていれば、さらに有利であり得る。これは、特に、蒸気タービンの組立、分解、保全、および修理に関して有利である。
【0029】
本発明による蒸気タービンの場合、高圧内側ハウジングと低圧内側ハウジングとを、別々の構成要素として設けることがさらに可能である。これは、蒸気タービンをモジュール原理に従って容易かつ低コストで組み立てることができるという利点を有する。ここで、本発明は、好ましくは、単一の蒸気タービン外側ハウジング内で高圧から中間過熱圧より低い圧力までプロセス蒸気を膨張させることに関する。低圧膨張は、同じ蒸気タービンの別の部分で、または別の低圧蒸気タービンで行うことができる。
【0030】
本発明のさらに別の態様によれば、上記に詳細に示された蒸気タービンを運転する方法が提供される。本発明による方法は、それにより、本発明による蒸気タービンに関して詳細に説明してきたのと同じ利点を得る。その方法は、− プロセス蒸気源からのプロセス蒸気を、第１のプロセス蒸気入口部を通して高圧内側ハウジングに導入するステップと、
− プロセス蒸気を、第１のプロセス蒸気入口部から第１のプロセス蒸気出口部へ導くステップと、
− プロセス蒸気を、第１のプロセス蒸気出口部を介して、高圧内側ハウジングからプロセス蒸気方向転換部および冷却ラインを経由し中間過熱器へ導くステップと、
を有する。
【0031】
上記の方法によって、蒸気タービンを簡単かつコンパクトな様式で冷却することができる。蒸気タービンを信頼度高く冷却することによって、蒸気タービンを、やはり信頼度高く運転することができる。それゆえ、蒸気タービンの信頼度高い冷却方法が提供される。
【0032】
本発明を改善するさらに別の方策が、図面に概略的に示されている本発明の様々な例示的実施形態の以下の説明から明らかになる。特許請求の範囲、本明細書、または図面から明らかになる全ての特徴および／または利点は、設計の詳細および空間的配置を含めて、それ自体および様々な組合せ共に、本発明にとって本質的であり得る。
【0033】
図面では、それぞれについて概略的である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
図１は、第１の実施形態による蒸気タービン１ａを示す。蒸気タービン１ａは、蒸気タービン外側ハウジング２０を有し、蒸気タービン外側ハウジング２０の内部には、高圧内側ハウジング３０、中圧内側ハウジングの形態の低圧内側ハウジング４０、およびさらに別の低圧内側ハウジング９０が配置されている。高圧内側ハウジング３０の上流に、高圧内側ハウジング３０にプロセス蒸気を供給するための新鮮蒸気またはプロセス蒸気源１０が配置される。高圧内側ハウジング３０は、第１のプロセス蒸気入口部３１から第１のプロセス蒸気出口部３２まで第１のプロセス蒸気膨張方向３３で高圧内側ハウジング３０を通してプロセス蒸気を導くために第１のプロセス蒸気入口部３１および第１のプロセス蒸気出口部３２を有する。低圧内側ハウジング４０は、第２のプロセス蒸気入口部４１から第２のプロセス蒸気出口部４２まで第２のプロセス蒸気膨張方向４３で低圧内側ハウジング４０を通してプロセス蒸気を導くために第２のプロセス蒸気入口部４１および第２のプロセス蒸気出口部４２を有する。蒸気タービン１ａは、さらに、高圧内側ハウジング３０の下流かつ低圧内側ハウジング４０の上流に配置された中間過熱器５０を有する。
【0037】
図１に示されるように、高圧内側ハウジング３０と低圧内側ハウジング４０とは、高圧内側ハウジング３０の第１の蒸気入口部３１が、低圧内側ハウジング４０の第２の蒸気入口部４１の方に向くように、配置される。
【0038】
高圧内側ハウジング３０の下流に、蒸気タービン１ａは、第１の蒸気出口部３２からのプロセス蒸気を第１の蒸気膨張方向３３とは反対の方向に方向転換して蒸気タービン１ａの冷却ライン７０に入れるためのプロセス蒸気方向転換部６０を有する。冷却ライン７０は、蒸気タービン外側ハウジング２０内部の高圧内側ハウジング３０に隣接する領域に形成される。冷却ライン７０は、さらに、蒸気タービン外側ハウジング２０の内壁と高圧内側ハウジング３０の外壁との間の所定の部分に配置される。さらに、冷却ライン７０は、蒸気タービン外側ハウジング２０の内壁と低圧内側ハウジング４０の外壁との間の所定の部分に配置される。
【0039】
第１の実施形態では、第１のプロセス蒸気入口部３１が形成されている高圧内側ハウジング３０の上流端部に、高圧内側ハウジング３０の上流端部を少なくとも部分的にシールするために高圧シーリングシェル３４が配置されている。さらに、第２のプロセス蒸気入口部４１が形成されている低圧内側ハウジング４０の上流端部に、低圧内側ハウジング４０の上流端部を少なくとも部分的にシールするために低圧シーリングシェル４４が配置されている。高圧シーリングシェル３４と低圧シーリングシェル４４とは、互いに隣接して配置される。第１のプロセス蒸気出口部３２が形成されている高圧内側ハウジング３０の下流端部に、高圧内側ハウジング３０の下流端部を少なくとも部分的にシールするためにさらに別の高圧シーリングシェル３５が配置されている。
【0040】
低圧内側ハウジング４０の下流端部に、低圧内側ハウジング４０の下流端部と蒸気タービン外側ハウジング２０との間の蒸気タービン領域をシールするために、シーリングウェブ８０が形成される。中間過熱器が、蒸気タービン外側ハウジング２０の外側に配置されている。高圧内側ハウジング３０と低圧内側ハウジング４０とは、共通の蒸気タービン外側ハウジング２０内に別々の構成要素として設けられている。
【0041】
第２の実施形態による蒸気タービン１ｂが、図２を参照して説明される。第２の実施形態による蒸気タービン１ｂは、第１の実施形態による蒸気タービン１ａに実質的に一致する。２つの別々のシーリングシェル、または高圧シーリングシェル３４および低圧シーリングシェル４４の代わりに、単一のシーリングシェル１００のみが、高圧内側ハウジング３０と低圧内側ハウジング４０との間に配置されている。
【0042】
一実施形態による方法が、以下で図１を参照して説明される。方法の過程において、最初に、プロセス蒸気源１０からのプロセス蒸気を、第１のプロセス蒸気入口部３１を通して高圧内側ハウジング３０に導入することになる。引き続き、プロセス蒸気を、第１のプロセス蒸気入口部３１から第１のプロセス蒸気出口部３２へ、引き続き、第１のプロセス蒸気出口部３２を通して、高圧内側ハウジング３０からプロセス蒸気方向転換部６０および冷却ライン７０を経由し中間過熱器５０へ導く。この場合、プロセス蒸気は、蒸気タービン外側ハウジング２０または蒸気タービン１ａを冷却するために、冷却ライン７０を通して高圧内側ハウジング３０および低圧内側ハウジング４０に沿って導かれる。プロセス蒸気を中間過熱器５０において一定圧力で所定の温度まで加熱した後、加熱または過熱されたプロセス蒸気を、中間過熱器５０から第２のプロセス蒸気入口部４１を通して低圧または中圧内側ハウジングに導入する。中圧内側ハウジングから、プロセス蒸気を、同じ膨張方向を維持して、さらに別の低圧内側ハウジングに導入する。さらに別の低圧内側ハウジングで、プロセス蒸気を、さらに膨張させ凝縮することができる。
【符号の説明】
【0043】
１ 蒸気タービン１０ プロセス蒸気源
２０ タービン外側ハウジング
３０ 高圧内側ハウジング
３１ 第１のプロセス蒸気入口部
３２ 第１のプロセス蒸気出口部
３３ 第１のプロセス蒸気膨張方向
３４ 高圧シーリングシェル
３５ 高圧シーリングシェル
４０ 低圧内側ハウジング
４１ 第２のプロセス蒸気入口部
４２ 第２のプロセス蒸気出口部
４３ 第２のプロセス蒸気膨張方向
４４ 低圧シーリングシェル
５０ 中間過熱器
６０ プロセス蒸気方向転換部
７０ 冷却ライン
８０ シーリングウェブ
９０ 低圧内側ハウジング
１００ シーリングシェル
【手続補正書】
【提出日】2020年4月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気タービン外側ハウジング（２０）と、第１のプロセス蒸気入口部（３１）から第１のプロセス蒸気出口部（３２）まで第１のプロセス蒸気膨張方向（３３）で高圧内側ハウジング（３０）を通してプロセス蒸気を導くために第１のプロセス蒸気入口部（３１）および第１のプロセス蒸気出口部（３２）を有する高圧内側ハウジング（３０）と、第２のプロセス蒸気入口部（４１）から第２のプロセス蒸気出口部（４２）まで第２のプロセス蒸気膨張方向（４３）で低圧内側ハウジング（４０）を通してプロセス蒸気を導くために第２のプロセス蒸気入口部（４１）および第２のプロセス蒸気出口部（４２）を有する低圧内側ハウジング（４０）と、前記高圧内側ハウジング（３０）の下流かつ前記低圧内側ハウジング（４０）の上流に配置された中間過熱器（５０）と、を有し、前記高圧内側ハウジング（３０）および前記低圧内側ハウジング（４０）が前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）内部に配置されている、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）において、
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が前記低圧内側ハウジング（４０）の前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）の方に向くように、配置される
ことを特徴とする、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が前記低圧内側ハウジング（４０）の前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）の方に向くように、配置される
ことを特徴とする、蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項2】
前記高圧内側ハウジング（３０）の下流に、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）からのプロセス蒸気を前記第１のプロセス蒸気膨張方向（３３）とは反対の方向に方向転換して前記蒸気タービン（１ａ；１ｂ）の冷却ライン（７０）に入れるためのプロセス蒸気方向転換部（６０）が形成され、前記冷却ライン（７０）が、前記高圧内側ハウジング（３０）に隣接する領域に形成される
ことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項3】
前記冷却ライン（７０）が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記高圧内側ハウジング（３０）の外壁との間の少なくとも所定の部分に配置される
ことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項4】
前記冷却ライン（７０）が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の内壁と前記低圧内側ハウジング（４０）の外壁との間の少なくとも所定の部分に配置される
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項5】
前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が形成されている前記高圧内側ハウジング（３０）の上流端部に、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記上流端部を少なくとも部分的にシールするために高圧シーリングシェル（３４）が配置され、前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）が形成されている前記低圧内側ハウジング（４０）の上流端部に、前記低圧内側ハウジング（４０）の前記上流端部を少なくとも部分的にシールするために低圧シーリングシェル（４４）が配置され、前記高圧シーリングシェル（３４）と前記低圧シーリングシェル（４４）とが、互いに隣接して配置される
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ）。
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ）。
【請求項6】
前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）が形成されている前記高圧内側ハウジング（３０）の上流端部、および前記第２のプロセス蒸気入口部（４１）が形成されている前記低圧内側ハウジング（４０）の上流端部に、前記高圧内側ハウジング（３０）の前記上流端部および前記低圧内側ハウジング（４０）の前記上流端部を少なくとも部分的にシールするために共通のシーリングシェル（１００）が配置される
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ｂ）。
【請求項7】
前記低圧内側ハウジング（４０）の下流端部に、前記低圧内側ハウジング（４０）の前記下流端部と前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）との間の蒸気タービン領域をシールするために、シーリングウェブ（８０）が形成される
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項8】
前記中間過熱器が、前記蒸気タービン外側ハウジング（２０）の外側に配置される
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項9】
前記高圧内側ハウジング（３０）と前記低圧内側ハウジング（４０）とが、単一の蒸気タービン外側ハウジング（２０）内に別々の構成要素として設けられる
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）。
【請求項10】
− プロセス蒸気源（１０）からのプロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）を通して前記高圧内側ハウジング（３０）に導入するステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）から前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）へ導くステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）を介して、前記高圧内側ハウジング（３０）から前記プロセス蒸気方向転換部および前記冷却ライン（７０）を経由し前記中間過熱器（５０）へ導くステップと、
を有する、請求項２から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）を運転する方法。
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気入口部（３１）から前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）へ導くステップと、
− 前記プロセス蒸気を、前記第１のプロセス蒸気出口部（３２）を介して、前記高圧内側ハウジング（３０）から前記プロセス蒸気方向転換部および前記冷却ライン（７０）を経由し前記中間過熱器（５０）へ導くステップと、
を有する、請求項２から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１ａ；１ｂ）を運転する方法。
【国際調査報告】