[发明专利]单流式涡轮机的冷却方法及装置有效

专利信息
申请号: 201080035908.6 申请日: 2010-11-18
公开(公告)号: CN102695850A 公开(公告)日: 2012-09-26
发明(设计)人: 西本慎;田中良典;藤川立诚 申请(专利权)人: 三菱重工业株式会社
主分类号: F01D25/12 分类号: F01D25/12;F01D5/08;F01D25/24
代理公司: 上海市华诚律师事务所 31210 代理人: 梅高强;刘煜
地址: 日本国东京都*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 单流式 涡轮机 冷却 方法 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种对高压侧单流式涡轮机的填密环及配置在该填密环内侧的转子进行冷却的方法及装置,所述高压侧单流式涡轮机被装入蒸汽涡轮机发电设备,被导入高温蒸汽。

背景技术

近年来,日益呼吁节能和环保(减少CO2)的必要性,其中,蒸汽涡轮机发电设备也谋求大容量化和提高热效率的必要性。提高热效率,通过提高主蒸汽的温度和压力来进行。在包含蒸汽涡轮机的煤炭火力发电中,目前采用最高600℃左右的蒸汽温度,今后,为了提高进一步的热效率,需要采用700~750℃的高温蒸汽的发电设备。

另一方面,涡轮机转子因涡轮机转子的旋转而产生很大应力。因此,涡轮机转子必须耐高温、耐大应力,在主蒸汽高温化的趋势中,涡轮机转子的冷却技术是重要课题。在600℃级的蒸汽条件下,涡轮机转子、动叶片等主要构件使用可承受该蒸汽条件的12%Cr钢等高铬钢(铁素体系耐热钢)。

但是,若采用700℃级的蒸汽条件,则12%Cr钢等高铬钢强度就不够了。因此,作为涡轮机转子的材料,考虑应用具有更大的高温强度的Ni基合金。但是,由于Ni基合金难以制造大型块体,且价格高,故仅使用Ni基合金制造涡轮机转子是不现实的。

专利文献1公开了一种涡轮机转子,该涡轮机转子仅在必须由Ni基合金构成的高温部位使用Ni基合金,除此以外的部位由CrMoV钢等钢材构成。该涡轮机转子的导入有650℃以上高温蒸汽的部位由Ni基合金构成,除此以外的部位由CrMoV钢构成,利用熔敷方式将由Ni基合金构成的部位与由CrMoV钢构成的部位连接,将该连接部及由CrMoV钢构成的部位维持在580℃以下。作为CrMoV钢,可列举Cr含有量为9.0~10重量%的高Cr钢、Cr含有量为0.85~2.5重量%的低CrMoV钢。

图4表示以往的单流式涡轮机的局部主视剖视图。图4中,单流式超高压涡轮机100围绕涡轮机转子102设有内轮室104,在内轮室104的外侧围绕内轮室104设有外轮室106。在内轮室104的内侧设有喷嘴室108。主蒸汽供给管114贯通外轮室106及内轮室104而沿径向方向配置,与喷嘴室108连接。在喷嘴室108中,朝向涡轮机叶栅设有主蒸汽喷口110,向涡轮机叶栅喷射主蒸汽S1

在紧靠着主蒸汽喷口110的下游侧,初级动叶片112植设在涡轮机转子102的初级动叶片部102a上。利用主蒸汽S1的喷射将旋转力赋予初级动叶片112。在初级动叶片112的下游侧,配置有多级叶栅(图示省略),该多级叶栅由植设于内轮室104的多个静叶片和植设于涡轮机转子102的多个动叶片交替配置而成,利用通过该多级叶栅的主蒸汽S1将旋转力赋予涡轮机转子102。

在喷嘴室108的背后,设有用于使叶栅部的推力平衡的填密环116。与填密环116相对地设有涡轮机转子102的填密部102b。填密环116和填密部102b之间的间隙c设有抑制蒸汽进入的迷宫式密封件118。从主蒸汽喷口110喷射的主蒸汽S1的一部分从涡轮机转子102与喷嘴室108外表面之间的间隙向填密环116侧泄漏。

在外轮室106及填密环116上,沿径向方向贯通配置有排出蒸汽排出管120,排出蒸汽排出管120的顶端与间隙c连通。

泄漏到填密环116侧的泄漏蒸汽S2通过间隙c而到达排出蒸汽排出管120,经排出蒸汽排出管120而与将蒸汽送向后级侧的高压涡轮机的蒸汽管122合流。由于该泄漏蒸汽S2通过排出蒸汽排出管120,故还有使施加到涡轮机转子102上的推力平衡的作用。

如此,在单流式超高压涡轮机100等高压侧的单流式涡轮机中,由于未做过使涡轮机转子102旋转的功的高温蒸汽泄漏到填密环116侧,并在填密环116与涡轮机转子102的填密部102b之间的间隙c中通过,故填密环116与涡轮机转子102暴露于高温环境中。因此,以往提出了对该部分进行冷却的冷却措施。

例如,专利文献2的图1所图示的单轮室式蒸汽涡轮机公开了这样一种结构:将高压涡轮机部排出的一部分排出蒸汽通过配管105作为冷却蒸汽提供给中压涡轮机部的叶栅入口部44(专利文献2中的符号)。

另外,专利文献3的图1所图示的单轮室式蒸汽涡轮机公开了这样一种结构:同样将从高压涡轮机部排出的一部分排出蒸汽通过推力平衡管106作为冷却蒸汽提供给中压涡轮机部的入口部44(专利文献3中的符号)。

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