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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbinenkühleinheit.
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Hintergrund
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Überlicherweise zielt beispielsweise die in der Patentschrift 1 beschriebene Dampfturbine darauf ab, die thermische Effizienz einer Anlage zu verbessern, indem sie die Temperatur des Dampfs auf eine überhitze bzw. ultra-hohe Temperatur bringt und gleichzeitig die Stärke bzw. Festigkeit der Turbinenkomponenten hochhält, indem sie die Turbinenkomponenten in die Lage versetzt, sich an den überhitzen Dampf bzw. Heißdampf anzupassen. Diese Dampfturbine hat eine Turbinenstufe, die an einem in einem Doppelgehäuse aufgenommenen Turbinenrotor angeordnet ist, und einen Düsenkasten bzw. eine Düsenkammer, um den Arbeitsdampf von einem Dampfzufuhrrohr zu der Turbinenstufe zu leiten. Diese Dampfturbine umfasst einen Kühlmitteldampfeinlass, der zwischen dem Turbinenrotor und dem Düsenkasten vorgesehen ist, um das Doppelgehäuse zu durchdringen, eine Einheit zum Abzweigen des von dem Kühlmitteldampfeinlass zugeführten Kühlmitteldampfs, um einem der abgezweigten Kühlmitteldampfströme ein Kühlen der Außenseite des Düsenkastens zu ermöglichen, und dann den Kühlmitteldampf der Turbinenstufe, dem Turbinenrotor und dem Doppelgehäuse zuzuführen, und eine Einheit zum Zusammenführen des anderen abgezweigten Kühlmitteldampfstroms über eine zwischen dem Doppelgehäuse und dem Turbinenrotor vorgesehenen Schlauchanschluss mit dem Kühlmitteldampfstrom, der das Doppelgehäuse gekühlt hat, und zum Zuführen des zusammengeführten Kühlmitteldampfs zum Dampfzufuhrrohr.
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Zitationsliste
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Patentschrift
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Patentschrift 1: offengelegte
Japanische Patentanmeldung Nr. 2006-104951 -
Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Dampfturbine weist das Dampfzufuhrrohr eine Doppelrohrstruktur auf, die ein Außenrohr und ein Innenrohr umfasst, und ein Kühlmittelpfad ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Dampfzufuhrrohr einen Pfad innerhalb des Innenrohrs und einen Kühlpfad, der zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausgebildet ist, auf. Das Innere des Innenrohrs ist mit dem Düsenkasten, der in dem Innengehäuse des Doppelgehäuses aufgenommen ist, verbunden, und der Kühlpfad ist mit dem Inneren eines Außengehäuses des Doppelgehäuses verbunden. Der Dampf mit überhitzter Temperatur wird dann von dem Innenrohr in den Düsenkasten hinein zugeführt und der Düsenkasten leitet den Dampf zu der Turbinenstufe in dem Innengehäuse. Der Kühlmitteldampf wird demgegenüber von dem Kühlmitteldampfeinlass in den Raum zwischen dem Turbinenrotor und dem Düsenkasten hinein zugeführt und einer der Ströme verläuft außerhalb des Düsenkastens und wird dem Inneren der Turbinenstufe, dem Turbinenrotor und dem Innengehäuse zugeführt. Der andere Strom tritt durch den Schlauchanschluss, der zwischen dem Innengehäuse und dem Turbinenrotor vorgesehen ist, hindurch und diese Ströme werden innerhalb des Außengehäuses zusammengeführt bzw. gemischt und dem Kühlpfad an dem Dampfzufuhrrohr zugeführt.
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Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Dampfturbine ist es jedoch schwierig die Strömungsrate des jedem Teil zugeführten Dampfs zu steuern, weil der Kühlmitteldampf zu dem einem und dem anderen abgezweigt wird und unterschiedlichen Teilen zugeführt wird. Folglich kann der Kühleffekt bei jedem Teil unzureichend sein und die Kühleffizienz kann sich verschlechtern.
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Um eine Dampfturbine zu kühlen, ist es nötig Dampf mit einer niedrigeren Temperatur als die des Dampfs, der zuzuführen ist, um die Dampfturbine anzutreiben, und mit einem höheren Druck als der des der Dampfturbine zuzuführenden Dampfs, zuzuführen. Jedoch sind die meisten Heißteile bzw. heißen Teile in dem Dampfturbinenrotor unter dem höchsten Druck innerhalb der Dampfturbine und daher ist es nicht einfach den Kühlmitteldampf mit einer niedrigeren Temperatur und einem noch höheren Druck zuzuführen. Denn die Temperatur und der Druck des Dampfs fallen innerhalb der Dampfturbine simultan ab.
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Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht das oben beschriebene Problem zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dampfturbinenkühleinheit vorzuschlagen, die die Kühleffizienz verbessern kann.
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Lösung für das Problem
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen ist eine Dampfturbinenkühleinheit der vorliegenden Erfindung für eine Dampfturbine, die einen Rotor, der ein sich entlang einer axialen Rotationsmitte des Rotors erstreckender Rotationskörper ist, ein Gehäuse, das ausgestaltet ist, um den Rotor aufzunehmen, einen Dampfpfad, der zwischen dem Rotor und dem Gehäuse in einer Erstreckungsrichtung des Rotors vorgesehen ist, eine Dampfdüseneinheit, die an dem Gehäuse mit einem Spalt bzw. Zwischenraum, der zwischen einer Außenoberfläche der Dampfdüseneinheit und einer Außenumfangsoberfläche des Rotors ausgebildet ist, angebracht ist, umfasst, wobei der Spalt eine den Außenumfang des Rotors umgebende Ringform aufweist und mit dem Dampfpfad kommuniziert, wobei die Dampfdüseneinheit eine Dampfdüsenkammer, die eine entlang dem Inneren der Dampfdüseneinheit ausgebildete Ringform aufweist, und eine Öffnung, die der Erstreckungsrichtung des Rotors von der Dampfdüsenkammer zugewandt ist, um mit dem Dampfpfad zu kommunizieren, und ein Zufuhrrohr für überhitzten Dampf dem überhitzter Dampf zugeführt wird, aufweist, wobei das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf so vorgesehen ist, dass es das Gehäuse von außerhalb des Gehäuses durchdringt, um mit der Dampfdüsenkammer in der Dampfdüseneinheit zu kommunizieren. Die Dampfturbinenkühleinheit umfasst einen Kühlmitteldampfpfad, der so vorgesehen ist, dass er das Gehäuse entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf durchdringt, um den Spalt zu erreichen, und eine Kühlmitteldampfzufuhreinheit, die ausgestaltet ist, um durch den Kühlmitteldampfpfad entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf strömenden Kühlmitteldampf zuzuführen, um den Spalt zu erreichen, wobei der Kühlmitteldampf einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist als der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf zuzuführende Dampf.
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Mit dieser Dampfturbinenkühleinheit strömt der überhitzte Dampf, der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf zugeführt wird, aus der Dampfdüsenkammer in die Dampfdüseneinheit, tritt durch die Öffnung hindurch und erreicht den Dampfpfad. Die Temperatur und der Druck des überhitzten Dampfs fällt allmählich von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite dieser Dampfströmung ab. Demgegenüber strömt der Kühlmitteldampf durch den Kühlmitteldampfpfad entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf und erreicht den Spalt bzw. Zwischenraum, strömt also von einem Hochtemperaturbereich zu einem Niedertemperaturbereich, in einer Weise, die der Temperatur des überhitzten Dampfs folgt. Daher kann der Kühlmitteldampf den Hochtemperaturbereich zuverlässiger kühlen. Zudem kann, weil der Kühlmitteldampf, der aus dem Spalt herausströmt und den Dampfpfad erreicht, auf eine Temperatur nahe an der Temperatur des überhitzten Dampfs erhitzt wird und mit dem überhitzten Dampf gemischt wird, eine Reduzierung der Leistung der Dampfturbine vermieden sein. Zudem kann, weil der Kühlmitteldampf einem kontinuierlichen Kanal folgt ohne auf eine Vielzahl von Kanälen verteilt bzw. aufgeteilt zu werden, die Strömungsrate einfach in dem Kühlprozess gesteuert sein.
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Darüber hinaus ist bei der Dampfturbinenkühleinheit der vorliegenden Erfindung der Kühlmitteldampfpfad ein Raum, der zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf und einem Außenrohr, das an dem Gehäuse angebracht ist, um den Außenumfang des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf zu umgeben, ausgebildet ist. Der Kühlmitteldampfpfad ist so vorgesehen, dass er sich von außerhalb des Gehäuses in das Innere des Gehäuses erstreckt, um mit dem Spalt zu kommunizieren.
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Mit dieser Dampfturbinenkühleinheit kann ein Kanal, der das Gehäuse entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf durchdringt und den Spalt erreicht, erlangt sein.
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Darüber hinaus umfasst bei der Dampfturbinenkühleinheit der vorliegenden Erfindung der Kühlmitteldampfpfad einen Raum, der zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf und dem Gehäuse ausgebildet ist, einen Hohlraum, der innerhalb einer Wand der Dampfdüseneinheit vorgesehen ist, um mit dem Raum zu kommunizieren, und ein Durchgangsloch, das von dem Hohlraum in den Spalt hinein durchdringt. Der Kühlmitteldampfpfad ist so vorgesehen, dass er sich von außerhalb des Gehäuses in das Innere des Gehäuses erstreckt, um mit dem Spalt zu kommunizieren.
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Mit dieser Dampfturbinenkühleinheit kann ein Kanal, der das Gehäuse entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf durchdringt und den Spalt erreicht, erlangt sein.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kühleffizienz verbessert sein.
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Figurenliste
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- 1 ist ein allgemeines Schema, das eine beispielhafte Ausgestaltung eines Gas-und-Dampf Kombikraftwerks (GuD-Kraftwerk) bzw. eines Kombikraftwerks darstellt.
- 2 ist ein allgemeines Schema, das eine beispielhafte Ausgestaltung einer Dampfturbinenkühleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist ein allgemeines Schema, das eine beispielhafte Ausgestaltung der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf einige Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht dazu gedacht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Bei der Ausführungsform beschriebene Elemente umfassen solche, die einfach durch den Fachmann ersetzt werden können, und solche, die im Wesentlichen dieselben sind.
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Eine Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform findet ihre Anwendung bei einer Rotationsmaschine bzw. Drehmaschine beispielsweise bei einer Gasturbine oder einer Dampfturbine. 1 ist ein allgemeines Schema, das eine beispielhafte Ausgestaltung eines GuD-Kraftwerks bzw. eines Kombikraftwerks darstellt, bei dem eine Gasturbine und eine Dampfturbine verwendet sind. Dieses in 1 dargestellte Kombikraftwerk 100 umfasst eine Gasturbine 110, eine Hochdruck-Dampfturbine 120, eine Mitteldruck-Dampfturbine 130 und einen Niederdruck-Dampfturbine 140. Die Gasturbine 110, die Hochdruck-Dampfturbine 120, die Mitteldruck-Dampfturbine 130 und die Niederdruck-Dampfturbine 140 sind koaxial zu einem Generator 150 angeordnet.
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Die Gasturbine 110 umfasst einen Verdichter 111, eine Brennkammer 112 und eine Turbine 113. Der Verdichter 111 verdichtet eingetragene Verdichterluft 114 und führt die verdichtete Luft der Brennkammer 112 zu. Die Brennkammer 112 erzeugt Verbrennungsgas mit hoher Temperatur aus der zugeführten Luft und Brennstoff 115, und führt das Verbrennungsgas der Turbine 113 zu. Das Verbrennungsgas tritt durch die Turbine 113 hindurch, treibt die Turbine 113 drehend an und wird als Abgas ausgetragen.
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Das Kombikraftwerk 100 ist mit einem Dampferzeuger (Abhitze-Dampferzeuger) 1 versehen, der überhitzten Dampf bzw. Heißdampf aus Wasser unter Verwendung des Abgases, das von der Turbine 113 in der Gasturbine 110 ausgetragen wird, als eine Hitzequelle bzw. Wärmequelle erzeugt. Der durch den Dampferzeuger 1 erzeugte überhitzte Dampf treibt die Hochdruck-Dampfturbine 120, die Mitteldruck-Dampfturbine 130 und die Niederdruck-Dampfturbine 140 an. Durch Antreiben der Gasturbine 110, der Hochdruck-Dampfturbine 120, der Mitteldruck-Dampfturbine 130 und der Niederdruck-Dampfturbine 140 erzeugt der Generator 150 Energie. Der in der Niederdruck-Dampfturbine 140 verwendete Dampf wird durch einen Kondensator bzw. einen Verflüssiger 160 kondensiert, der mit der Niederdruck-Dampfturbine 140 verbunden ist, und wird als Wasser zum Erzeugen des überhitzten Dampfs dem Dampferzeuger 1 zugeführt.
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Der Dampferzeuger 1 ist mit einem Abgaskanal 113a verbunden, der an der Abgasseite der Turbine 113 in der Gasturbine 110 vorgesehen ist. Der Dampferzeuger 1 umfasst von der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung der Reihe nach einen Niederdruck-Vorwärmer („low-pressure economizer“) 10, eine Niederdruck-Trommel 11, einen Niederdruck-Evaporator bzw. -Verdampfer 12, einen Mitteldruck-Vorwärmer 13, einen primären Hochdruck-Vorwärmer 14, eine Mitteldruck-Trommel 15, einen Mitteldruck-Vorwärmer 16, einen Niederdruck-Überhitzter 17, einen sekundären Hochdruck-Vorwärmer 18, einen Mitteldruck-Überhitzer 19, eine Hochdruck-Trommel 20, einen Hochdruck-Evaporator 21, einen primären Hochdruck-Überhitzter 22, einen primären Zwischenüberhitzer bzw. Wiedererhitzter 23, einen sekundären Zwischenüberhitzer 24 und einen sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 und umfasst ebenfalls eine Kondensatpumpe 26, eine Mitteldruck-Wasserzufuhrpumpe bzw. - Speisewasserpumpe 27 und eine Hochdruck-Wasserzufuhrpumpe bzw. -Speisewasserpumpe 28.
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Dieser Dampferzeuger 1 weist ein Niederdruck-System zum Erzeugen von überhitztem Dampf im Niederdruckbereich zum Antreiben der Niederdruck-Dampfturbine 140, ein Mitteldruck-System zum Erzeugen von überhitztem Dampf im Mitteldruckbereich zum Antreiben der Mitteldruck-Turbine 130 und ein Hochdruck-System zum Erzeugen von überhitztem Dampf im Hochdruckbereich zum Antreiben der Hochdruck-Dampfturbine 120 auf. Das Niederdruck-System umfasst den Niederdruck-Vorwärmer 10, die Niederdruck-Trommel 11, den Niederdruck-Evaporator 12, den Niederdruck-Überhitzer 17 und die Kondensatpumpe 26. Das Mitteldruck-System umfasst den Mitteldruck-Vorwärmer 13, die Mitteldruck-Trommel 15, den Mitteldruck-Evaporator 16, den Mitteldruck-Überhitzer 19, den primären Zwischenüberhitzer 23, den sekundären Zwischenüberhitzer 24 und die Mitteldruck-Wasserzufuhrpumpe 27. Das Hochdruck-System umfasst den primären Hochdruck-Vorwärmer 14, den sekundären Hochdruck-Vorwärmer 18, die Hochdruck-Trommel 20, den Hochdruck-Evaporator 21, den primären Hochdruck-Überhitzer 22, den sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 und die Hochdruck-Wasserzufuhrpumpe 28.
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In dem Niederdruck-System, ist der Niederdruck-Vorwärmer 10 über eine Verbindungsleitung 30 mit dem Kondensator 160 verbunden. Die Kondensatpumpe 26 ist an der Verbindungsleitung 30 vorgesehen. Der Niederdruck-Vorwärmer 10 ist über eine Niederdruck-Abzweigleitung 31a, die eine der drei Abzweigungen einer Verbindungsleitung 31 ist, mit der Niederdruck-Trommel 11 verbunden. Die Niederdruck-Trommel 11 ist mit dem Niederdruck-Evaporator 12 verbunden. Die Niederdruck-Trommel 11 ist ebenfalls mit dem Niederdruck-Überhitzer 17 über eine Verbindungsleitung 32 verbunden. Der Niederdruck-Überhitzer 17 ist über eine Verbindungsleitung 33 mit der Einlassseite der Niederdruck-Dampfturbine 140 verbunden. Die Auslassseite der Niederdruck-Dampfturbine 140 ist über eine Verbindungsleitung 34 mit dem Kondensator 160 verbunden.
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Mit anderen Worten wird in dem Niederdruck-System das Wasser (kondensiertes Wasser bzw. Kondenswasser) in dem Kondensator 160 durch die Kondensatpumpe 26 über die Verbindungsleitung 30 in den Niederdruck-Vorwärmer 10 hineingepumpt, in dem Niederdruck-Vorwärmer 10 erhitzt und strömt über die Niederdruck-Abzweigleitung 31a der Verbindungsleitung 31 in die Niederdruck-Trommel 11 hinein. Das in die Niederdruck-Trommel 11 hinein zugeführte Wasser verdampft innerhalb des Niederdruck-Evaporators 12, vaporisiert bzw. verdampft zu gesättigtem Dampf und der gesättigte Dampf wird zu der Niederdruck-Trommel 11 zurückgeführt und über die Verbindungsleitung 32 dem Niederdruck-Überhitzer 11 zugeführt. Der gesättigte Dampf wird in dem Niederdruck-Überhitzer 17 überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird der Niederdruck-Dampfturbine 140 über die Verbindungsleitung 33 zugeführt. Der Dampf, der die Niederdruck-Dampfturbine 140 angetrieben hat und davon ausgetragen ist, wird über die Verbindungsleitung 34 in den Kondensator 160 hineingeleitet, zu Wasser kondensiert (Kondenswasser), und durch die Kondensatpumpe 26 über die Verbindungsleitung 30 in den Niederdruck-Vorwärmer 10 ausgepumpt.
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In dem Mitteldruck-System ist der Mitteldruck-Vorwärmer 13 über eine Mitteldruck-Abzweigleitung 31b, die eine der drei Abzweigungen der Verbindungsleitung 31 ist, mit dem Niederdruck Vorwärmer 10 verbunden. Die Mitteldruck-Wasserzufuhrpumpe 27 ist an der Mitteldruck-Abzweigleitung 31b vorgesehen. Der Mitteldruck-Vorwärmer 13 ist ebenfalls mit der Mitteldruck-Trommel 15 über eine Verbindungsleitung 35 verbunden. Ein Strömungssteuerventil 36 ist an einem Zwischenpunkt der Verbindungsleitung 35 vorgesehen. Die Mitteldruck-Trommel 15 ist mit dem Mitteldruck-Evaporator 16 verbunden. Die Mitteldruck-Trommel 15 ist mit dem Mitteldruck-Überhitzer 19 über eine Verbindungsleitung 37 verbunden. Der Mitteldruck-Überhitzer 19 ist mit der Einlassseite des primären Zwischenüberhitzers 23 über eine Verbindungsleitung 38 verbunden. Bei dem Mitteldruck-System ist der primäre Zwischenüberhitzer 23 mit der Auslassseite der Hochdruck-Dampfturbine 120 über eine Verbindungsleitung 40 verbunden. Der primäre Zwischenüberhitzer 23 ist ebenfalls mit dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 über eine Verbindungsleitung 41 verbunden. Der zweite Zwischenüberhitzer 24 ist mit der Einlassseite der Mitteldruck-Dampfturbine 130 über eine Verbindungsleitung 42 verbunden. Die Auslassseite der Mitteldruck-Dampfturbine 130 ist mit der Einlassseite der Niederdruck-Dampfturbine 140 über eine Verbindungsleitung 39 verbunden.
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Mit anderen Worten wird in dem Mitteldruck-System das Wasser, das in dem Niederdruck-Vorwärmer 10 erhitzt ist, durch die Mitteldruck-Speiswasserpumpe 27 gepumpt und strömt über die Mitteldruck-Abzweigleitung 31b der Verbindungsleitung 31 in den Mitteldruck-Vorwärmer 13 hinein, wird in dem Mitteldruck-Vorwärmer 13 erhitzt und strömt über die Verbindungsleitung 35 in die Mitteldruck-Trommel 15 hinein. Das in die Mitteldruck-Trommel 15 hinein zugeführte Wasser verdampft in dem Mitteldruck-Evaporator 16, verdampft zu gesättigtem Dampf und der gesättigte Dampf wird zu der Mitteldruck-Trommel 15 zurückgeführt und über die Verbindungsleitung 37 dem Mitteldruck-Überhitzer 19 zugeführt. Der gesättigte Dampf wird in dem Mitteldruck-Überhitzer 19 überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird dem primären Zwischenüberhitzer 23 über die Verbindungsleitung 38 zugeführt. In dem Mitteldruck-System wird der Dampf, der die Hochdruck-Dampfturbine 120 angetrieben hat und davon ausgetragen wird, über die Verbindungsleitung 40 dem primären Zwischenüberhitzer 23 zugeführt. Der Dampf wird in dem primären Zwischenüberhitzer 23 überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird über die Verbindungsleitung 41 in den sekundären Zwischenüberhitzer 24 hinein zugeführt. Der Dampf wird in dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 weiter überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird über die Verbindungsleitung 42 der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zugeführt. Der Dampf, der die Mitteldruck-Dampfturbine 130 angetrieben hat und davon ausgetragen wird, wird über die Verbindungsleitung 39 der Niederdruck-Dampfturbine 140 zugeführt.
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Weil der primäre Zwischenüberhitzer 23 und der sekundäre Zwischenüberhitzer 24 darauf ausgerichtet sind Dampf zu überhitzten, weisen der primäre Zwischenüberhitzer 23 und der sekundäre Zwischenüberhitzer 24 dieselbe Funktion wie ein Überhitzer auf und sind in dem Umfang des Überhitzers bei dieser Ausführungsform umfasst. Mit anderen Worten wird der primäre Zwischenüberhitzer 23 auch als ein erster Überhitzer bezeichnet und der zweite Zwischenüberhitzer 24 wird auch als ein zweiter Überhitzer bezeichnet.
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In dem Hochdruck-System ist der primäre Hochdruck-Vorwärmer 14 über eine Hochdruck-Abzweigleitung 31c, die eine der drei Abzweigungen der Verbindungsleitung 31 ist, mit dem Niederdruck-Vorwärmer 10 verbunden. Die Hochdruck-Wasserzufuhrpumpe 28 ist an der Hochdruck-Abzweigleitung 31c vorgesehen. Der primäre Hochdruck-Vorwärmer 14 ist über eine Verbindungsleitung 43 mit dem sekundären Hochdruck-Vorwärmer 18 verbunden. Der sekundäre Hochdruck-Vorwärmer 18 ist über eine Verbindungsleitung 44 mit der Hochdruck-Trommel 20 verbunden. Ein Strömungssteuerventil 45 ist an einem Zwischenpunkt dieser Verbindungsleitung 44 vorgesehen. Die Hochdruck-Trommel 20 ist mit dem Hochdruck-Evaporator 21 verbunden. Die Hochdruck-Trommel 20 ist ebenfalls über eine Verbindungsleitung 46 mit dem primären Hochdruck-Überhitzer 22 verbunden. Der primäre Hochdruck-Überhitzer 22 ist über eine Verbindungsleitung 47 mit dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 verbunden. Der sekundäre Hochdruck-Überhitzer 25 ist über eine Verbindungsleitung 48 mit der Einlassseite der Hochdruck-Dampfturbine 120 verbunden. Die Auslassseite der Hochdruck-Dampfturbine 120 ist wie oben beschrieben über eine Verbindungsleitung 40 mit dem primären Zwischenüberhitzer 23 in dem Mitteldruck-System verbunden.
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Mit anderen Worten wird in dem Hochdruck-System das Wasser, das in dem Niederdruck-Vorwärmer 10 erhitzt ist, durch die Hochdruck-Wasserzufuhrpumpe 28 gepumpt und strömt über die Hochdruck-Abzweigleitung 31c der Verbindungsleitung 31 in den primären Hochdruck-Vorwärmer 14 hinein und wird in dem primären Hochdruck-Vorwärmer 14 weiter erhitzt. Das Wasser strömt dann über die Verbindungsleitung 43 in den sekundären Hochdruck-Vorwärmer 18 hinein, wird in dem sekundären Hochdruck-Vorwärmer 18 erhitzt und strömt über die Verbindungsleitung 44 in die Hochdruck-Trommel 20 hinein. Das in die Hochdruck-Trommel 20 hinein zugeführte Wasser verdampft in dem Hochdruck-Evaporator 21, verdampft zu gesättigtem Dampf und der gesättigte Dampf wird zu der Hochdruck-Trommel zurückgeführt und wird über die Verbindungsleitung 46 dem primären Hochdruck-Überhitzer 22 zugeführt. Der gesättigte Dampf wird in dem primären Hochdruck-Überhitzer 22 überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird über die Verbindungsleitung 47 dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 zugeführt. Der überhitzte Dampf wird weiter in dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 überhitzt und der resultierende überhitzte Dampf wird über die Verbindungsleitung 48 der Hochdruck-Dampfturbine 120 zugeführt.
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2 und 3 sind allgemeine Schemata, die eine beispielhafte Ausgestaltung der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform darstellen.
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Jede der Dampfturbinen 120, 130, 140 umfasst wie in 2 und 3 dargestellt einen Rotor 61, ein Gehäuse 62, einen Dampfpfad 63, eine Dampfdüseneinheit 64A, Turbinenleitschaufeln 66A, 66B, Turbinenlaufschaufeln 67 und ein Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A.
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Der Rotor 61 ist vorgesehen, um sich entlang der axialen Rotationsmitte S des Rotors 61 zu erstrecken.
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Das Gehäuse 62 nimmt den Rotor 61 auf und trägt den Rotor 61 in einer um die axiale Mitte S drehbaren Weise. Das Gehäuse 62 umfasst ein Außengehäuse 62A und ein Innengehäuse 62B. Das Außengehäuse 62A deckt den Umfang des Innengehäuses 62B ab und nimmt das Innengehäuse 62B auf. Das Innengehäuse 62B nimmt den Rotor 61 auf und trägt den Rotor 61 in einer um die axiale Mitte S drehbaren Weise. Ein Gehäuseraum 62C ist zwischen dem Außengehäuse 62A und dem Innengehäuse 62B ausgebildet. Ein Spalt bzw. Zwischenraum 65A ist zwischen dem Innengehäuse 62B und der Außenumfangsoberfläche des Rotors 61 ausgebildet. In dem Spalt 65A sind eine Vielzahl von Rippen bzw. Flügeln bzw. Lamellen 68, die sich von dem Innengehäuse 62B zu dem Rotor 61 erstrecken und entlang der Richtung angeordnet sind, in der sich der Rotor 61 erstreckt, vorgesehen. Die Rippen 68 sind beispielsweise bei einer Labyrinthdichtung, einer Bürstendichtung oder einer Blattdichtung angewendet und verhindern, dass Fluid aus dem Spalt 65A austritt.
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Der Dampfpfad 63 ist ein ringförmiger Raum, der zwischen dem Rotor 61 und dem Innengehäuse 62B entlang der Richtung vorgesehen ist, in der sich der Rotor 61 erstreckt.
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Die Dampfdüseneinheit 64A ist an dem Innengehäuse 62B mit einem Spalt bzw. Zwischenraum 65B, der an dem Außenumfang des Innengehäuses 62B ausgebildet ist, angebracht. Der Spalt 65B weist eine den Außenumfang des Rotors 61 umgebende Ringform auf und ist durch die Außenumfangoberflächen der Dampfdüseneinheit 64A und des Rotors 61 und durch die Innenumfangsoberfläche des Innengehäuses 62B definiert und kommuniziert mit dem Dampfpfad 63 und dem Spalt 65A. Die Dampfdüseneinheit 64A umfasst eine Dampfdüsenkammer 64Aa, die entlang dem ringförmigen Inneren der Dampfdüseneinheit 64A ausgebildet ist, und eine Öffnung 64Ab, die so ausgebildet ist, dass sie der Erstreckungsrichtung des Rotors 61 von der Dampfdüsenkammer 64Aa zugewandt ist und mit dem Dampfpfad 63 kommuniziert.
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In der Dampfdüseneinheit 64A sind eine Vielzahl von Düseneinheit-Turbinenleitschaufeln 66A an der Öffnung 64Ab an der Dampfdüsenkammer 64Aa entlang der Ringform angebracht. In dem Dampfpfad 63 sind eine Vielzahl von Dampfpfad-Turbinenleitschaufeln 66B an dem Innengehäuse 62B entlang der Ringform angebracht. In dem Dampfpfad 63 sind eine Vielzahl von Turbinenlaufschaufeln 67 an dem Außenumfang des Rotors 61 entlang der Ringform angrenzend an die Turbinenleitschaufeln 66A, 66B angebracht.
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Das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A ist vorgesehen, um das Gehäuse 62A, 62B von außerhalb des Außengehäuses 62A und des Innengehäuses 62B zu durchdringen, um die Dampfdüsenkammer 64Aa in der Dampfdüseneinheit 64A zu erreichen und damit zu kommunizieren. Unter Aufnahme der Zufuhr von überhitztem Dampf G, der überhitzt wurde, führt das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A den überhitzten Dampf G dem Dampfpfad 63 über die Dampfdüseneinheit 64A zu. In der Hochdruck-Dampfturbine 120 ist das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A mit der in 1 dargestellten Verbindungsleitung 48 verbunden und wird mit dem überhitztem Dampf G, der in dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 überhitzt wurde, versorgt. In der Mitteldruck-Dampfturbine 130 ist das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A mit der in 1 dargestellten Verbindungsleitung 42 verbunden und wird mit dem in dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 überhitzten Dampf versorgt. In der Niederdruck-Dampfturbine 140 ist das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A mit der in 1 dargestellten Verbindungsleitung 33 verbunden und wird mit dem in dem Niederdruck-Überhitzer 17 überhitzten Dampf versorgt.
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Daher wird in den Dampfturbinen 120, 130, 140 der überhitzte Dampf G, der überhitzt wurde, der Dampfdüsenkammer 64Aa zugeführt, durch die Öffnung 64A zu dem Dampfpfad 63 ausgetragen und bewirkt, dass die Turbinenleitschaufeln 66A, 66B und die Turbinenlaufschaufeln 67 den Rotor 61 rotieren bzw. drehen.
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Für solche Dampfturbinen 120, 130, 140 ist die Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform in einer in 2 und 3 dargestellten Weise ausgestaltet.
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Die in 2 dargestellte Dampfturbinenkühleinheit ist mit einem Kühlmitteldampfpfad 69Ba und einer Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 versehen.
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Der Kühlmitteldampfpfad 69Ba ist vorgesehen, um das Gehäuse 62 (das Außengehäuse 62A und das Innengehäuse 62B) entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zu durchdringen, und den Spalt 65B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A zu erreichen. Die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 führt den Kühlmitteldampf C, der eine niedrigere Temperatur und einen höheren Druck aufweist als die bzw. der des überhitzten Dampfs G, das über das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zugeführt wird, von der Seite des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A hinsichtlich des Kühlmitteldampfpfads 69Ba in den Spalt 65B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A hinein zu.
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Insbesondere ist der Kühlmitteldampfpfad 69Ba ein Raum, der zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und einem Außenrohr 69B, das eine zylindrische Form aufweist und an dem Gehäuse 62 angebracht ist, um den Außenumfang des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A zu umgeben, ausgebildet. Das Außenrohr 69B umfasst ein Basisende, das sich außerhalb des Außengehäuses 62A befindet und dadurch, dass es mit der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A verbunden ist, geschlossen bzw. verschlossen ist. Ein Verbindungsanschluss 69C, der mit der Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 kommuniziert, ist an dieser Position vorgesehen. Das Außenrohr 69B umfasst einen Außenendabschnitt, der sich innerhalb des Innengehäuses 62B befindet und der Kühlmitteldampfpfad 69Ba ist zu dem Spalt 65B geöffnet, der außerhalb der Dampfdüseneinheit 64A und innerhalb des Innengehäuses 62B ist. Mit anderen Worten ist bei der in 2 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit der Kühlmitteldampfpfad 69Ba als ein Doppelrohr 69 vorgesehen, das das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A und das Außenrohr 69B, das den Außenumfang des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A umgibt, umfasst und ist so vorgesehen, dass es sich von außerhalb des Außengehäuses 62A in das Innere des Innengehäuses 62B erstreckt, um mit dem Spalt 65B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A zu kommunizieren.
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Für die Hochdruck-Dampfturbine 120 dient der Bereich von dem Auslass des Hochdruck-Evaporators 21 (der Hochdruck-Trommel 20) durch den primären Hochdruck-Überhitzer 22 zu dem Inneren des sekundären Hochdruck-Überhitzers 25 in dem Kombikraftwerk 100 als eine Zufuhrquelle der Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 und die Zufuhrquelle ist über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba verbunden. Der überhitzte Dampf G, der der Hochdruck-Dampfturbine 120 zuzuführen ist, verläuft aus dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 und tritt durch die Verbindungsleitung 48 hindurch. Während der überhitzte Dampf G durch die Verbindungsleitung 48 strömt, fällt der Druck des überhitzten Dampfs G ab. Daher weist der Dampf in dem Bereich von dem Auslass des Hochdruck-Evaporators 21 durch den primären Hochdruck-Überhitzer 22 zu dem Inneren des sekundären Hochdruck-Überhitzers 25 einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur auf, verglichen mit dem bzw. der des überhitzten Dampfs G, der der Hochdruck-Dampfturbine 120 zugeführt wird. Daher kann solch ein Dampf dem Inneren der Hochdruck-Dampfturbine 120 als der Kühlmitteldampf C, der einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist als der überhitzte Dampf G, der dem Inneren der Hochdruck-Dampfturbine 120 zuzuführen ist, zugeführt werden.
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Für die Mitteldruck-Dampfturbine 130 dient der Bereich von dem Auslass des Mitteldruck-Evaporators 16 (der Mitteldruck-Trommel 15) durch den Mitteldruck-Überhitzer 19 und den primären Zwischenüberhitzer 23 zu dem Inneren des sekundären Zwischenüberhitzers 24 in dem Kombikraftwerk 100 als die Zufuhrquelle der Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 und die Zufuhrquelle ist über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba verbunden. Der überhitzte Dampf G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, verläuft aus dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 und tritt durch die Verbindungsleitung 42 hindurch. Während der überhitzte Dampf G durch die Verbindungsleitung 42 strömt, fällt der Druck des überhitzten Dampfs G ab. Daher weist der Dampf in dem Bereich von dem Auslass des Mitteldruck-Evaporators 16 durch den Mitteldruck-Überhitzer 19 und den primären Zwischenüberhitzer 23 zu dem Inneren des sekundären Zwischenüberhitzers 24 einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur auf, verglichen mit dem bzw. der des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zugeführt wird. Dadurch kann solch ein Dampf dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 als der Kühlmitteldampf C, der einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist als der bzw. die des überhitzten Dampfs G aufweist, der dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, zugeführt werden.
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Für die Niederdruck-Dampfturbine 140 dient der Bereich von dem Auslass des Niederdruck-Evaporators 12 (der Niederdruck-Trommel 11) zu dem Inneren des Niederdruck-Überhitzers 17 in dem Kombikraftwerk 100 als die Zufuhrquelle der Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 und die Zufuhrquelle ist über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba verbunden. Der überhitzte Dampf G, der der Niederdruck-Dampfturbine 140 zuzuführen ist, verläuft aus dem Niederdruck Überhitzer 17 und tritt durch die Verbindungsleitung 33 hindurch. Während der überhitzte Dampf G durch die Verbindungsleitung 33 strömt, fällt der Druck des überhitzten Dampfs G ab. Daher weist der Dampf in dem Bereich von dem Auslass des Niederdruck-Evaporators 12 zu dem Inneren des Niederdruck-Überhitzers 17 einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur auf verglichen mit dem überhitzten Dampf G, der der Niederdruck-Dampfturbine 140 zugeführen wird. Daher kann solch ein Dampf dem Inneren der Niederdruck-Dampfturbine 140 als der Kühlmitteldampf C, der einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist, als der bzw. die des überhitzten Dampfs G, der dem Inneren der Niederdruck-Dampfturbine 140 zuzuführen ist, zugeführt werden.
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Auf diese Weise umfasst die in 2 dargestellte Dampfturbinenkühleinheit den Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der vorgesehen ist, um das Gehäuse 62 entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zu durchdringen, um den Spalt 65B zu erreichen, und die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C, der durch den Kühlmitteldampfpfad 69Ba entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A strömt, zuführt und den Spalt 65B erreicht und einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist als der bzw. die des überhitzten Dampfs G, der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zugeführt wird.
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Der überhitzte Dampf G, der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zugeführt wird, strömt aus der Dampfdüsenkammer 64Aa in die Dampfdüseneinheit 64A, tritt durch die Öffnung 64Ab hindurch und erreicht den Dampfpfad 63. Die Temperatur und der Druck des überhitzten Dampfs G fällt allmählich von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite dieser Dampfströmung. Demgegenüber strömt der Kühlmitteldampf C durch den Kühlmitteldampfpfad 69Ba entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A und erreicht den Spalt 65B, strömt also von einem Hochtemperaturbereich zu einem Niedertemperaturbereich, in einer Weise die der Temperatur des überhitzten Dampfs G folgt. Daher kann der Kühlmitteldampf C den Hochtemperaturbereich zuverlässiger kühlen. Zudem kann, weil der Kühlmitteldampf C, der aus dem Spalt 65B herausströmt und den Dampfpfad 63 erreicht, auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur des überhitzten Dampfs G erhitzt ist, und mit dem überhitzten Dampf G vermischt wird, eine Reduzierung der Leistung der Dampfturbinen 120, 130, 140 vermieden sein. Darüber hinaus kann, weil der Kühlmitteldampf C einem kontinuierlichen Kanal folgt, ohne dass er auf einer Vielzahl von Kanälen verteilt bzw. aufgeteilt ist, die Strömungsrate einfach in dem Kühlprozess gesteuert sein.
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Darüber hinaus kann bei der in 2 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit, weil der Kühlmitteldampfpfad 69Ba als ein Raum vorgesehen ist, der zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und dem Außenrohr 69B, das an dem Gehäuse 62 angebracht ist, um den Außenumfang des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A zu umgeben, ausgebildet ist, und weil der Kühlmitteldampfpfad 69Ba vorgesehen ist, um sich von außerhalb des Gehäuses 62 (des Außengehäuses 62A) in das Innere des Gehäuses 62 (des Innengehäuses 62B) hinein zu erstrecken, um mit dem Spalt 65B zu kommunizieren, ein Kanal, der das Gehäuse 62 entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69 durchdringt und den Spalt 65B erreicht, erlangt sein.
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Eine in 3 dargestellte Dampfturbinenkühleinheit umfasst den Kühlmitteldampfpfad 69Ba und die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70.
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Der Kühlmitteldampfpfad 69Ba ist vorgesehen, um das Gehäuse 62 (das Außengehäuse 62A und das Innengehäuse 62B) entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zu durchdringen, um den Spalt 65B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A zu erreichen. Darüber hinaus führt die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 den Kühlmitteldampf C, der eine niedrigere Temperatur und einen höheren Druck aufweist als die bzw. der des überhitzten Dampfs G, das über das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zugeführt wird, von der Seite des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A hinsichtlich des Kühlmitteldampfpfads 62Ba in den Spalt 60B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A hinein zu.
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Insbesondere umfasst der Kühlmitteldampfpfad 69Ba einen Raum, der zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und dem Gehäuse 62 (dem Außengehäuse 62A und dem Innengehäuse 62B) ausgebildet ist, einen Hohlraum, der innerhalb der Wand der Dampfdüseneinheit 64A vorgesehen ist, um mit dem Raum zu kommunizieren, und Durchgangslöcher 69Bb, die von dem Hohlraum in den Spalt 65B hinein durchdringen. In solch einem Fall ist der Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der der Raum ist, zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und dem Gehäuse 62 über einen Bereich, in dem das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A das Gehäuse 62 durchdringt, ausgebildet, und das Außengehäuse 62A und das Innengehäuse 62B sind über diesen Bereich ohne jeglichen Spalt bzw. Zwischenraum dazwischen verbunden. Darüber hinaus weist der Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der der Raum ist, ein Basisende auf, das sich außerhalb des Außengehäuses 62A befindet und das geschlossen bzw. verschlossen ist, und der Verbindungsanschluss 69C, der mit der Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 kommuniziert, ist an dieser Position vorgesehen. Der Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der der Hohlraum ist, kommuniziert mit dem Raum. Der Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der der Hohlraum ist, ist mit den Durchgangslöchern 69Bb, die die externe Umfangsoberfläche der Dampfdüseneinheit 64A durchdringen, versehen, wobei sich die externe Umfangsoberfläche innerhalb des Spalts 65B befindet, und ist so vorgesehen, dass er zu dem Spalt 65B, der außerhalb der Dampfdüseneinheit 64A und innerhalb des Innengehäuses 62B ist, über die Durchgangslöcher 69Bb geöffnet ist. Mit anderen Worten ist bei der in 3 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit der Kühlmittelpfad 69Ba so ausgestaltet, dass er sich entlang der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A erstreckt, um mit dem Inneren der Wand der Dampfdüseneinheit 64A zu kommunizieren und ist so vorgesehen, dass er sich von außerhalb des Außengehäuses 62A in das Innere des Innengehäuses 62B hinein erstreckt, um mit dem Spalt 65B an dem Außenumfang der Dampfdüseneinheit 64A über die Durchgangslöcher 69Bb zu kommunizieren.
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Wie oben beschrieben ist als die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70 die Zufuhrquelle bei jeder der Hochdruck-Dampfturbine 120, der Mitteldruck-Dampfturbine 130, der Niederdruck-Dampfturbine 140 in dem Kombikraftwerk 100 über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba verbunden.
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In der oben beschriebene Weise umfasst die in 3 dargestellte Dampfturbinenkühleinheit den Kühlmitteldampfpfad 69Ba, der vorgesehen ist, um das Gehäuse 62 entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zu durchdringen, um den Spalt 65B zu erreichen, und die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C, der durch den Kühlmitteldampfpfad 69Ba entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A strömt und den Spalt 65B erreicht, und einen höheren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweist als der bzw. die des überhitzten Dampfs G, der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zuzuführen ist, zuführt.
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Der durch das Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A zugeführte überhitzte Dampf G strömt aus der Dampfdüsenkammer 64Aa in die Dampfdüseneinheit 64A, tritt durch die Öffnung 64Ab hindurch und erreicht den Dampfpfad 63. Die Temperatur und der Druck des überhitzten Dampfs fällt von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite dieser Dampfströmung allmählich ab. Demgegenüber strömt der Kühlmitteldampf C durch den Kühlmitteldampfpfad 69Ba entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A und erreicht den Spalt 65B, strömt also von einem Hochtemperaturbereich zu einem Niedertemperaturbereich, in einer Weise, die der Temperatur des überhitzten Dampfs G folgt. Daher kann der Kühlmitteldampf C den Hochtemperaturbereich zuverlässiger Kühlen. Zudem kann, weil der Kühlmitteldampf C, der aus dem Spalt 65B hinausströmt und den Dampfpfad 63 erreicht, auf eine Temperatur nahe der Temperatur des überhitzten Gases G erhitzt ist, bevor er mit dem überhitzten Dampf G gemischt ist, eine Reduzierung bei der Leistung der Dampfturbinen 120, 130, 140 vermieden sein. Darüber hinaus kann, weil der Kühlmitteldampf C einem kontinuierlichen Kanal folgt, ohne auf eine Vielzahl von Kanäle aufgeteilt zu sein, die Strömungsrate einfach in dem Kühlprozess gesteuert sein.
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Darüber hinaus umfasst bei der in 3 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit der Kühlmitteldampfpfad 69Ba den Raum, der zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und dem Gehäuse 62 (dem Außengehäuse 62A und dem Innengehäuse 62B) ausgebildet ist, den Hohlraum, der innerhalb der Wand der Dampfdüseneinheit 64A vorgesehen ist, um mit dem Raum zu kommunizieren, und die Durchgangslöcher 69Bb, die von dem Hohlraum in den Spalt 65B hinein durchdringen, und der Kühlmitteldampfpfad 69Ba ist vorgesehen, um sich von außerhalb des Gehäuses 62 (des Außengehäuses 62A) zu dem Inneren des Gehäuses 62 (dem Innengehäuse 62B) zu erstrecken, um mit dem Spalt 65B zu kommunizieren. Auf diese Weise kann ein Kanal, der das Gehäuse 62 entlang dem Zufuhrrohr für überhitzten Dampf 69A durchdringt und den Spalt 65B erreicht, erlangt sein. Zudem ist mit der in 3 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit das Doppelrohr 69 zum Ausbilden des Außenrohrs 69B an der Außenseite des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A nicht wie bei der in 2 dargestellten Dampfturbinenkühleinheit nötig, weil der Kühlmitteldampfpfad 69Ba als der Raum, der zwischen der Außenumfangsoberfläche des Zufuhrrohrs für überhitzten Dampf 69A und dem Gehäuse 62 (dem Außengehäuse 62A und dem Innengehäuse 62B) ausgebildet ist, vorgesehen ist. Darüber hinaus kann, weil die Dampfdüseneinheit 64A im Inneren von dem Hohlraum gekühlt ist, die Kühleffizienz verbessert sein, verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der die Dampfdüseneinheit 64A von der Oberfläche gekühlt ist. Darüber hinaus kann durch Vorsehen einer düsenartigen Form der Durchgangslöcher 69Bb der Rotor 61 durch Sprühen bzw. Aufspritzen des Kühlmitteldampfs C gegen den Rotor 61 effizienter gekühlt sein.
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Die Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform kann der Kühlmitteldampf C mit einem höheren Druck und einer niedrigeren Temperatur als der bzw. die des überhitzten Dampfs G, der den Dampfturbinen 120, 130, 140 zuzuführen ist, dem Inneren der Dampfturbinen 120, 130, 140 in dem Kombikraftwerk 100 zugeführt werden. Folglich kann ein Hochtemperaturbereich innerhalb der Dampfturbinen 120, 130, 140 gekühlt sein, ohne dass irgendeine andere Energiequelle benötigt ist. Darüber hinaus kann, weil der in dem Kombikraftwerk 100 erzeugte Dampf verwendet ist, aber jedes Fluid innerhalb der Dampfturbinen 120, 130, 140 verwendet ist, verhindert sein, dass sich die Betriebseffizienz der Dampfturbinen 120, 130, 140 verschlechtert, und folglich kann verhindert sein, dass sich die Kreislaufeffizienz bzw. der Prozesswirkungsgrad verschlechtert.
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Bei der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform ist es zu bevorzugen als die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C zuführt, für die Hochdruck-Dampfturbine 120 den Bereich von dem Auslass des primären Hochdruck-Überhitzers 22 zu dem Einlass des sekundären Hochdruck-Überhitzers 25 als die Zufuhrquelle zu verwenden und die Zufuhrquelle mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) zu verbinden. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Hochdruck-Dampfturbine 120 von der Verbindungsleitung 47 zwischen dem Auslass des primären Hochdruck-Überhitzers 22 und dem Einlass des sekundären Hochdruck-Überhitzers 25 zugeführt wird, reduziert sich der dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 zuzuführende Dampf. Daher ist die Überhitzungseffizienz bei dem sekundären Hochdruck-Überhitzer 25 verbessert und die Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Hochdruck-Dampfturbine 120 zuzuführen ist, ist erhöht. Folglich kann die Betriebseffizienz der Hochdruck-Dampfturbine 120 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Hochdruck-Dampfturbine 120 von der Verbindungsleitung 47 zwischen dem Auslass des primären Hochdruck-Überhitzers 22 und dem Einlass des sekundären Hochdruck-Überhitzers 25 zugeführt wird, kann durch Einstellen einer konstanten Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Hochdruck-Dampfturbine 120 zuzuführen ist, die Menge des von dem Hochdruck-Evaporators 21 erlangten Dampfs erhöht sein. Daher kann die Menge des überhitzten Dampfs G, der der Hochdruck-Dampfturbine 120 zuzuführen ist, erhöht sein. Folglich kann die Betriebseffizienz der Hochdruck-Dampfturbine 120 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann.
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Darüber hinaus ist es bei der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform zu bevorzugen als die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C zuführt, für die Mitteldruck-Dampfturbine 130 den Bereich von dem Auslass des Mitteldruck-Überhitzers 19 zu dem Einlass des primären Zwischenüberhitzers 23 als die Zufuhrquelle zu verwenden und die Zufuhrquelle mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) zu verbinden. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 von der Verbindungsleitung 38 (und einem Teil der Verbindungsleitung 40), die den Auslass des Mitteldruck-Überhitzers 19 und den Einlass des primären Zwischenüberhitzers 23 verbindet, zugeführt wird, reduziert sich der dem primären Zwischenüberhitzer 23 und dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 zuzuführende Dampf. Daher ist die Überhitzungseffizienz bei dem primären Zwischenüberhitzer 23 und dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 verbessert und die Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, ist erhöht. Folglich kann die Betriebseffizienz der Mitteldruck-Dampfturbine 130 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 von der Verbindungsleitung 38 (und einem Teil der Verbindungsleitung 40), die den Auslass des Mitteldruck-Überhitzers 19 und den Einlass des primären Zwischenüberhitzers 23 verbindet, zugeführt wird, kann durch Einstellen einer konstanten Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, die Menge des von dem Mitteldruck-Evaporators 16 erlangte Dampf erhöht sein. Daher kann die Menge des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, erhöht sein. Folglich kann die Betriebseffizienz der Mitteldruck-Dampfturbine 130 erhöht sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann.
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Darüber hinaus ist es bei der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform zu bevorzugen als die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C zuführt, für die Mitteldruck-Dampfturbine 130 den Bereich von dem Auslass des primären Zwischenüberhitzers 23 zu dem Einlass des sekundären Zwischenüberhitzers 24 als die Zufuhrquelle zu verwenden und die Zufuhrquelle mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) zu verbinden. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 von der Verbindungsleitung 41 zwischen dem Auslass des primären Zwischenüberhitzers 23 und dem Einlass des sekundären Zwischenüberhitzers 24 zugeführt wird, reduziert sich der zu dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 zuzuführende Dampf. Daher ist die Überhitzungseffizienz bei dem sekundären Zwischenüberhitzer 24 verbessert und die Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, ist erhöht. Folglich kann die Betriebseffizienz der Mitteldruck-Dampfturbine 130 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Mitteldruck-Dampfturbine 130 von der Verbindungsleitung 41 zwischen dem Auslass des primären Zwischenüberhitzers 23 zu dem Einlass des sekundären Zwischenüberhitzers 24 zugeführt wird, kann durch Einstellen einer konstanten Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, die Menge des von dem Mitteldruck-Evaporator 16 erlangten Dampfs erhöht sein. Daher kann die Menge des überhitzten Dampfs G, der der Mitteldruck-Dampfturbine 130 zuzuführen ist, erhöht sein. Folglich kann die Betriebseffizienz der Mitteldruck-Dampfturbine 130 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann.
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Darüber hinaus ist es bei der Dampfturbinenkühleinheit gemäß der Ausführungsform zu bevorzugen als die Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit 70, die den Kühlmitteldampf C zuführt, für die Niederdruck-Dampfturbine 140 den Bereich von dem Auslass des Niederdruck-Evaporators 12 zu dem Einlass des Niederdruck-Überhitzers 17 als die Zufuhrquelle zu verwenden und die Zufuhrquelle mit dem Kühlmitteldampfpfad 69Ba über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) zu verbinden. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Niederdruck-Dampfturbine 140 von der Verbindungsleitung 32 zwischen dem Auslass des Niederdruck-Evaporators 12 und dem Einlass des Niederdruck-Überhitzers 17 zugeführt wird, reduziert sich der dem Niederdruck-Überhitzer 17 zuzuführende Dampf. Daher ist die Überhitzungseffizienz bei dem Niederdruck-Überhitzer 17 verbessert und die Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Niederdruck-Dampfturbine 140 zuzuführen ist, ist erhöht. Folglich kann die Betriebseffizienz der Niederdruck-Dampfturbine 140 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann. Wenn der Kühlmitteldampf C dem Inneren der Niederdruck-Dampfturbine 140 von der Verbindungsleitung 32 zwischen dem Auslass des Niederdruck-Evaporators 12 und dem Einlass des Niederdruck-Überhitzers 17 zugeführt wird, kann durch Einstellen einer konstanten Temperatur des überhitzten Dampfs G, der der Niederdruck-Dampfturbine 140 zuzuführen ist, die Menge des von dem Niederdruck-Evaporator 12 erlangten Dampfs erhöht sein. Daher kann die Menge des überhitzten Dampfs G, der der Niederdruck-Dampfturbine 140 zuzuführen ist, erhöht sein. Folglich kann die Betriebseffizienz der Niederdruck-Dampfturbine 140 verbessert sein, so dass der Prozesswirkungsgrad verbessert sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dampferzeuger
- 10
- Niederdruck-Vorwärmer
- 11
- Niederdruck-Trommel
- 12
- Niederdruck-Evaporator
- 13
- Mitteldruck-Vorwärmer
- 14
- primärer Hochdruck-Vorwärmer
- 15
- Mitteldruck-Trommel
- 16
- Mitteldruck-Vorwärmer
- 17
- Niederdruck-Überhitzer
- 18
- sekundärer Hochdruck-Vorwärmer
- 19
- Mitteldruck-Überhitzer
- 20
- Hochdruck-Trommel
- 21
- Hochdruck-Evaporator
- 22
- primärer Hochdruck-Überhitzer
- 23
- primärer Zwischenüberhitzer
- 24
- sekundärer Zwischenüberhitzer
- 25
- sekundärer Hochdruck-Überhitzer
- 26
- Kondensatpumpe
- 27
- Mitteldruck-Speisewasserpumpe
- 28
- Hochdruck-Speisewasserpumpe
- 30
- Verbindungsleitung
- 31
- Verbindungsleitung
- 31a
- Niederdruck-Abzweigleitung
- 31b
- Mitteldruck-Abzweigleitung
- 31c
- Hochdruck-Abzweigleitung
- 32
- Verbindungsleitung
- 33
- Verbindungsleitung
- 34
- Verbindungsleitung
- 35
- Verbindungsleitung
- 36
- Strömungssteuerventil
- 37
- Verbindungsleitung
- 38
- Verbindungsleitung
- 39
- Verbindungsleitung
- 40
- Verbindungsleitung
- 41
- Verbindungsleitung
- 42
- Verbindungsleitung
- 43
- Verbindungsleitung
- 44
- Verbindungsleitung
- 45
- Strömungssteuerventil
- 46
- Verbindungsleitung
- 47
- Verbindungsleitung
- 48
- Verbindungsleitung
- 61
- Rotor
- 62
- Gehäuse
- 62A
- Außengehäuse
- 62B
- Innengehäuse
- 62C
- Gehäuseraum
- 63
- Dampfpfad
- 64A
- Dampfdüseneinheit
- 64Aa
- Dampfdüsenkammer
- 64Ab
- Öffnung
- 65A
- Spalt bzw. Zwischenraum
- 65B
- Spalt bzw. Zwischenraum
- 66A
- Düsenturbinenleitschaufeln
- 67
- Turbinenlaufschaufel
- 68
- Rippe bzw. Flügel bzw. Lamelle
- 69
- Doppelrohr
- 69A
- Zufuhrrohr für überhitzten Dampf
- 69B
- Außenrohr
- 69Ba
- Kühlmitteldampfpfad
- 69Bb
- Durchgangsloch
- 69C
- Verbindunganschluss
- 70
- Kühlmitteldampf-Zufuhreinheit
- 100
- Kombikraftwerk bzw. GuD-Kombikraftwerk
- 110
- Gasturbine
- 111
- Verdichter
- 112
- Brennkammer
- 113
- Turbine
- 113a
- Abgaskanal
- 114
- eingetragene Verdichterluft
- 115
- Brennstoff
- 120
- Hochdruck-Dampfturbine
- 130
- Mitteldruck-Dampfturbine
- 140
- Niederdruck-Dampfturbine
- 150
- Generator
- 160
- Kondensator
- C
- Kühlmitteldampf
- G
- überhitzter Dampf
- S
- axiale Mitte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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