專利名稱：汽輪機設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機設(shè)備，例如使用太陽能熱量的汽輪機設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖5是示意出使用太陽能熱量的傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的示例的示意性框圖。下面將描述圖5的設(shè)備的汽輪機循環(huán)。通過加熱介質(zhì)泵116，加熱介質(zhì)118被傳遞至收集太陽能熱量的太陽能收集器 119。加熱介質(zhì)118例如是油。在太陽能收集器119加熱介質(zhì)118被太陽光線117的輻射熱加熱。隨后，加熱介質(zhì)118被傳遞至作為熱交換器的加熱器110，并且在這里諸如水或蒸汽的加熱對象被加熱。在加熱器110中，加熱介質(zhì)118的溫度下降，并且返回到加熱介質(zhì)泵 116的上游。用這種方式，加熱介質(zhì)118循環(huán)。在不能接收太陽光線117的夜間，或者在白天的天氣中太陽光線117很弱時，蓄熱儲罐中積蓄的加熱介質(zhì)118被循環(huán)或者加熱介質(zhì)118被循環(huán)到通過輔助鍋爐加熱的管線中。但是，這里沒有示出該裝置或其流動。同時，在這種情況下，加熱介質(zhì)118繞道太陽能收集器119。關(guān)于太陽能收集器119，可以使用各種形式，但在很多情況下使用在圖8中示出的槽集光(trough condensing)型收集器。圖8是示意出槽集光型太陽能收集器119的示例的示意性框圖。圖8的太陽能收集器119通過集光鏡123聚集太陽光線117并且加熱太陽能收集管124。加熱介質(zhì)118在太陽能收集管124內(nèi)流通，并且加熱介質(zhì)118的溫度通過從太陽光線117輻射到太陽能收集管IM上的輻射熱升高。太陽能收集管124的上游和下游分別被連接至加熱介質(zhì)管125。雖然太陽能收集管IM需要通過細心檢查來制造，但這里不再詳細描述。下面，返回圖5，繼續(xù)描述汽輪機設(shè)備。在很多情況下，傳統(tǒng)的汽輪機循環(huán)被設(shè)置成包括高壓汽輪機101和再熱汽輪機的單階段再熱循環(huán)。中壓汽輪機102和低壓汽輪機103被作為連續(xù)再熱汽輪機113處理。加熱器110包括通過加熱介質(zhì)118的熱量將水111變成蒸汽112的鍋爐108和加熱再熱汽輪機113的蒸汽的再熱器109。水111被泵105傳遞至作為加熱器110的一部分的鍋爐108，并且被鍋爐108加熱，以使水變成高壓汽輪機入口蒸汽112。在圖5中，高壓汽輪機101最上游的入口用符號X表示。高壓汽輪機入口蒸汽112流進高壓汽輪機101并且在高壓汽輪機101內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度下降。高壓汽輪機101被高壓汽輪機入口蒸汽112驅(qū)動。在使用太陽能熱量的汽輪機循環(huán)中，在很多情況下高壓汽輪機入口蒸汽112的溫度低于使用燃料燃燒的廢氣熱的汽輪機循環(huán)的溫度。由于此原因，高壓汽輪機排氣114不全是作為氣體的干蒸汽，而是部分與液體混合。也就是說，它是干燥程度小于1的濕蒸汽。在圖5中，位于高壓汽輪機101最下游的高壓汽輪機蒸汽出口(排放口)用符號 Y表示。高壓汽輪機排氣114流進作為加熱器110的一部分的再熱器109，被加熱介質(zhì)118的熱量加熱，并且流進中壓汽輪機102。中壓汽輪機入口蒸汽106在中壓汽輪機102內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度下降并且流進低壓汽輪機103。流進低壓汽輪機103的蒸汽在低壓汽輪機103內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度下降并且蒸汽流到外面作為濕蒸汽。用這種方式，中壓汽輪機102和低壓汽輪機103 以及高壓汽輪機101被驅(qū)動。從低壓汽輪機103流出的蒸汽，也就是低壓汽輪機排氣115，流入冷凝器104。在冷凝器104中，低壓汽輪機排氣115被冷卻水冷卻，并且被返回到水111。水111返回泵105 的上游。用這種方式，水111和蒸汽112循環(huán)。同時，海水或河水可以用作冷卻水，冷凝器 104中的熱水可以用空氣在冷卻塔中冷卻，并且冷卻的水可以被循環(huán)。高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103的回轉(zhuǎn)軸被連接至動力發(fā)電機107。當(dāng)高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103被膨脹的蒸汽轉(zhuǎn)動時，它們的回轉(zhuǎn)軸被轉(zhuǎn)動。通過回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)，動力發(fā)電機107發(fā)電。圖6是示意出使用太陽能熱量的傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的另一示例的示意性框圖。在圖6中，抽取蒸汽120被從高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103 中的一個或多個汽輪機抽取。使用抽取蒸汽120作為熱源的給水加熱器121被設(shè)置于冷凝器104和鍋爐108之間，并且水111在給水加熱器121中被加熱。在圖6中，高壓汽輪機 101的抽取口被用符號Z表示。給水加熱器121的數(shù)量可以是一個或多個(在圖6中示出了三個加熱器)，并且抽取蒸汽120可以被從一個汽輪機供給至該多個給水加熱器121。同樣地，圖6的設(shè)備的汽輪機循環(huán)包括再熱循環(huán)和作為再生循環(huán)的再熱再生循環(huán)，并且在很多情況下傳統(tǒng)的汽輪機循環(huán)具有這種配置。循環(huán)效率通過再生循環(huán)的效果提高了。抽取蒸汽120在給水加熱器121被冷卻，以使蒸汽變成水并且在抽水泵122與水111 匯合。同時，在圖6中，省略了加熱介質(zhì)118流動的描述。圖7是在圖5或6中示出的傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的膨脹線的示例的示意圖。在圖7中， 參從車由表示比j；含(specific enthalpy)，而橫車由表示比j；商(specific entropy)。在圖7中，示出了高壓汽輪機膨脹線201、再熱汽輪機膨脹線202和飽和線203。因為中壓汽輪機102和低壓汽輪機103是連續(xù)再熱汽輪機，所以與汽輪機有關(guān)的膨脹線是一條膨脹線。在圖7中，示出了高壓汽輪機入口點204、高壓汽輪機出口點205、再熱汽輪機入口點(中壓汽輪機入口點)206和再熱汽輪機出口點(低壓汽輪機出口點)207。在圖7中，高壓汽輪機排氣114在再熱器109中被加熱至等于高壓汽輪機入口蒸汽112溫度的溫度。另外，在圖7中，當(dāng)蒸汽從高壓汽輪機入口點204變化至高壓汽輪機出口點205或從再熱汽輪機入口點206變化至再熱汽輪機出口點207時，蒸汽的變化比飽和線203大。因此，蒸汽在高壓汽輪機入口點204或再熱汽輪機入口點206是干蒸汽，而蒸汽在高壓汽輪機出口點205或再熱汽輪機出口點207處是濕蒸汽。同時，日本特開2008-39367號公報描述了太陽能熱量發(fā)電產(chǎn)生設(shè)備(solar power generation facility)的示例，其包括通過太陽光線加熱液體加熱介質(zhì)的太陽能收集裝置
發(fā)明內(nèi)容
在使用太陽能熱量的再熱循環(huán)中，在比焓-比熵的示意圖中大量的高壓汽輪機入口蒸汽112靠近濕區(qū)域，并且大量的高壓汽輪機排氣114變成濕蒸汽。高壓汽輪機入口蒸汽112具有，例如，IOOata的壓力和380°C的溫度。這時，高壓汽輪機101入口處的蒸汽溫度和高壓汽輪機101入口處的蒸汽壓力的飽和溫度之間的差約為70°C。在高壓汽輪機101 內(nèi)濕蒸汽導(dǎo)致濕氣損失，并且降低汽輪機內(nèi)效率。另外，因為微小水滴與汽輪機葉片碰撞可能產(chǎn)生腐蝕。另外，因為流入再熱器109變成中壓汽輪機入口蒸汽106的蒸汽，也就是，高壓汽輪機排氣114是濕蒸汽，所以即使在測量蒸汽的壓力或溫度時，可能也不能確定比焓。比焓可以在測量蒸汽的濕度時確定，但很難高精度且簡單地測量濕度。因此，因為從加熱器110 輸入汽輪機循環(huán)的熱量不能確定，所以可能不能得出汽輪機循環(huán)內(nèi)效率。另外，因為高壓汽輪機排氣114和低壓汽輪機排氣115同時都是濕蒸汽，所以可能不能確定汽輪機內(nèi)效率。因此，需要一種其中除低壓汽輪機103出口附近之外的蒸汽不是濕蒸汽的汽輪機設(shè)備。本發(fā)明的一個方面例如是一種汽輪機設(shè)備，其包括配置成將水變成蒸汽的鍋爐， 高壓汽輪機，其包括一個汽輪機或彼此串聯(lián)連接的多個汽輪機，高壓汽輪機具有供給來自鍋爐的蒸汽的第一入口，位于第一入口下游的抽取口，供給從抽取口抽取的蒸汽并且位于抽取口下游的第二入口，以及位于第二入口下游的排放口，高壓汽輪機被配置成被從第一和第二入口供給的蒸汽驅(qū)動，抽取蒸汽加熱器，其被配置成加熱從抽取口抽取的蒸汽并且供給被加熱的蒸汽至第二入口，配置成加熱從排放口排出的蒸汽的再熱器，以及配置成被來自再熱器的蒸汽驅(qū)動的再熱汽輪機。


圖1是示意了第一實施例的汽輪機設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖2是示意了圖1所示的汽輪機設(shè)備的膨脹線的示例的框圖；圖3是示意了圖1所示的汽輪機設(shè)備的膨脹線的另一示例的框圖；圖4是示意了第二實施例的汽輪機設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖5是示意了傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的示例的示意性框圖；圖6是示意了傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的另一示例的示意性框圖；圖7是示意了傳統(tǒng)汽輪機設(shè)備的膨脹線的示例的示意性框圖；以及圖8是示意了槽集光型太陽能收集器的示例的示意性框圖。
具體實施例方式下面將參照附圖解釋本發(fā)明的實施例。(第一實施例)圖1是示意了第一實施例的汽輪機設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性框圖。關(guān)于圖1中所示的結(jié)構(gòu)，將主要描述其與圖5中所示的結(jié)構(gòu)的不同點。本實施例的高壓汽輪機101包括位于高壓汽輪機101最上游的蒸汽入口 X，位于蒸汽入口 X下游的抽取口 301和位于抽取口 301下游的被加熱的抽取蒸汽合流口 303。蒸汽入口 X是本發(fā)明的第一入口的示例，并且被加熱的抽取蒸汽合流口 303是本發(fā)明的第二入
5口的示例。高壓汽輪機101被從蒸汽入口 X和被加熱的抽取蒸汽合流口 303流入的蒸汽驅(qū)動。高壓汽輪機101還包括位于被加熱的抽取蒸汽合流口 303下游并且位于高壓汽輪機 101最下游的蒸汽出口(排放口)Y。在本實施例中，鍋爐108通過加熱介質(zhì)118的熱量將水111變成蒸汽112。蒸汽 112被供給至高壓汽輪機101。在高壓汽輪機101中，抽取口 301被提供于再熱器109上游的汽輪機的中段。在高壓汽輪機101中，來自鍋爐108的蒸汽112從蒸汽入口 X流入，并且其一部分被從抽取口 301抽取。在本實施例中，從抽取口 301抽取的蒸汽被加熱，并且被加熱的抽取蒸汽流進被加熱的抽取蒸汽合流口 303。在圖1中，未加熱的抽取蒸汽用參考標(biāo)記304表示，而被加熱的抽取蒸汽用參考標(biāo)記305表示。被加熱的抽取蒸汽合流口 303被提供于抽取口 301段的下游和再熱器109上游的汽輪機的中段。加熱器110包括將水111變成蒸汽112的鍋爐108，用于加熱再熱汽輪機113的蒸汽的再熱器109和抽取蒸汽加熱器302。水111被泵105傳遞至鍋爐108，并且在里面被加熱，以使其變成高壓汽輪機入口蒸汽112。高壓汽輪機入口蒸汽112流進蒸汽入口 X。高壓汽輪機入口蒸汽112在高壓汽輪機101內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度下降。但是，當(dāng)蒸汽沒有變成濕蒸汽時，蒸汽的一部分在汽輪機段(抽取口 301)被抽取。來自抽取口 301的被抽取的未加熱的抽取蒸汽304流入抽取蒸汽加熱器302，并且在里面被加熱，以使其溫度升高。隨后，被加熱的抽取蒸汽305流入抽取口 301下游的合流口 303。與被加熱的抽取蒸汽305合流的段(合流口 30 被設(shè)置為汽輪機段，在這里高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽不變成濕蒸汽。當(dāng)高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽與被加熱的抽取蒸汽305合流時，蒸汽溫度升高，隨著蒸汽流通到汽輪機段的下游其壓力和溫度降低。在本實施例中，即使當(dāng)高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽流通到高壓汽輪機101的最后段時，由于被加熱的抽取蒸汽305的合流導(dǎo)致的溫度升高，蒸汽也可能達不到濕區(qū)域。也就是說，在高壓汽輪機101的所有段中，高壓汽輪機101 內(nèi)的蒸汽被保持為干蒸汽，而不與高壓汽輪機排氣114 一起變成濕蒸汽。在比焓-比熵的示意圖中，與相關(guān)領(lǐng)域相同階段的汽輪機蒸汽相比，與被加熱的抽取蒸汽305合流的汽輪機蒸汽距濕蒸汽區(qū)域更遠。因此，在本實施例中，高壓汽輪機排氣114變成干蒸汽。在高壓汽輪機排氣114被從排放口 Y排出并流入再熱器109以使其在里面被加熱之后，被加熱的高壓汽輪機排氣114 流入中壓汽輪機102。同時，在多個高壓汽輪機101被放置成彼此串聯(lián)連接的情況下，抽取蒸汽的汽輪機段(抽取口 301)和與蒸汽合流的汽輪機段(合流口 30 可以被提供在任何高壓汽輪機101中。流入中壓汽輪機102的蒸汽在中壓汽輪機102內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度降低，并且蒸汽流入低壓汽輪機103。流入低壓汽輪機103的蒸汽在低壓汽輪機103內(nèi)膨脹，以使其壓力和溫度降低，并且作為濕蒸汽流到外面。被膨脹的蒸汽轉(zhuǎn)動的高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103的回轉(zhuǎn)軸被連接至動力發(fā)電機107，隨著回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)，動力發(fā)電機107發(fā)電。在本實施例中，如圖6中所示，可以配置再熱再生循環(huán)，其中，抽取蒸汽120被從高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103中的一個或多個汽輪機的中間部分抽取， 并且抽取蒸汽120被用于在給水加熱器121加熱水111。另外，抽取蒸汽120可以被從一個汽輪機供給至多個給水加熱器121。圖2是示意了圖1所示的汽輪機設(shè)備的膨脹線的示例的框圖。被加熱的抽取蒸汽合流前高壓汽輪機膨脹線401從高壓汽輪機入口點204變化至被加熱的抽取蒸汽合流前點403，并且被加熱的抽取蒸汽合流后高壓汽輪機膨脹線402從被加熱的抽取蒸汽合流后點404變化至高壓汽輪機出口點205，但它們中的任一都不到達濕區(qū)域。在圖2中，高壓汽輪機排氣114在再熱器109被加熱到等于高壓汽輪機入口蒸汽 112溫度的溫度。在本實施例中，實現(xiàn)了汽輪機循環(huán)，其中，在不改變高壓汽輪機101和再熱汽輪機 113入口的蒸汽的特性和狀態(tài)的情況下，除低壓汽輪機103出口附近之外的蒸汽不是濕蒸汽。因此，除低壓汽輪機103出口附近之外不存在濕蒸汽。因此，由濕氣損失導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率的降低可以被消除，并且可以提高汽輪機循環(huán)性能。另外，除低壓汽輪機103出口附近之外，不存在微小水滴與汽輪機葉片表面碰撞產(chǎn)生腐蝕的可能性。另外，因為高壓汽輪機排氣114是干蒸汽，所以可以通過測量其壓力和溫度而確定比焓。因此，可以確定從加熱器110輸入到汽輪機循環(huán)中的熱量，并且可以得出汽輪機循環(huán)的熱效率。另外，因為排氣是濕蒸汽的汽輪機不是復(fù)數(shù)個，而是只有低壓汽輪機103，所以可以確定每個汽輪機的內(nèi)效率。如果在提供的汽輪機循環(huán)中，從與被加熱的抽取蒸汽305合流的段開始的汽輪機段的數(shù)目增加，并且除去再熱汽輪機113，則到達冷凝器104的壓力之前濕氣損失增加，使得汽輪機循環(huán)的性能比本實施例中任何一個以及相關(guān)領(lǐng)域低。下面，描述本實施例的不同修改。(汽輪機設(shè)備的膨脹線)圖3是示意出圖1所示的汽輪機設(shè)備的膨脹線的另一示例的框圖。在圖2中，高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽在被加熱的抽取蒸汽合流口 303的汽輪機段的時間點不變成濕蒸汽，但在圖3中變成濕蒸汽。在圖3的情況下，當(dāng)高壓汽輪機入口蒸汽112流入高壓蒸汽入口 X時，高壓汽輪機入口蒸汽112在高壓汽輪機101內(nèi)膨脹，隨著蒸汽在汽輪機的軸向方向上流通到汽輪機段的下游，其壓力和溫度降低。在圖3的情況下，高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽在被加熱的抽取蒸汽合流口 303的汽輪機段的時間點變成濕蒸汽。當(dāng)高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽與被加熱的抽取蒸汽305合流時，蒸汽溫度升高，使得蒸汽從濕蒸汽變成干蒸汽。隨后，隨著蒸汽流通到汽輪機段的下游，蒸汽的壓力和溫度都降低。在圖3的情況下，即使當(dāng)高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽到達高壓汽輪機101的蒸汽出口(排放口)Y時，由于被加熱的抽取蒸汽305的合流導(dǎo)致的溫度升高，蒸汽也可能達不到濕區(qū)域。 在相關(guān)領(lǐng)域中，從高壓汽輪機101的中間位置到蒸汽出口 Y的蒸汽是濕蒸汽。但是在圖3 的情況下，只有從高壓汽輪機101的中間位置到與被加熱的抽取蒸汽305合流的段蒸汽是濕蒸汽。因此，在圖3的情況下，高壓汽輪機排氣114變成干蒸汽。在高壓汽輪機排氣114 被從蒸汽出口 Y排出并且流入再熱器109以使其在里面被加熱之后，被加熱的高壓汽輪機排氣114流入中壓汽輪機102。這里，將詳細描述圖3的膨脹線。被加熱的抽取蒸汽合流前高壓汽輪機膨脹線401從高壓汽輪機入口點204變化到被加熱的抽取蒸汽合流前點403，并且被加熱的抽取蒸汽合流后高壓汽輪機膨脹線402從被加熱的抽取蒸汽合流后點404變化到高壓汽輪機出口點205。但是，即使當(dāng)前者到達濕區(qū)域時，后者也達不到濕區(qū)域。在圖3中，高壓汽輪機排氣114在再熱器109被加熱到等于高壓汽輪機入口蒸汽112溫度的溫度。在圖3的情況下，其中，不改變高壓汽輪機101和再熱汽輪機113入口的蒸汽的特性和狀態(tài)的情況下，除低壓汽輪機103出口附近之外的蒸汽變成濕蒸汽的段的數(shù)目減少了。因此，與相關(guān)領(lǐng)域相比，防止了由于濕氣損失而導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率的降低，提高了汽輪機循環(huán)性能。另外，除低壓汽輪機103出口附近之外，降低了微小水滴與汽輪機葉片表面碰撞產(chǎn)生腐蝕的可能性。另外，在圖3的情況下，認為在一般的高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽流速下不產(chǎn)生腐蝕。另外，因為高壓汽輪機排氣114是干蒸汽，所以可以通過測量其壓力和溫度而確定比焓。因此，可以確定從加熱器110輸入到汽輪機循環(huán)中的熱量，并且可以得出汽輪機循環(huán)的熱效率。另外，因為排氣是濕蒸汽的汽輪機不是復(fù)數(shù)個，而是只有低壓汽輪機103，所以可以確定每個汽輪機的內(nèi)效率。如果在提供的汽輪機循環(huán)中，從與被加熱的抽取蒸汽305合流的段開始的汽輪機段的數(shù)目增加，并且除去再熱汽輪機113，則在達到冷凝器104壓力之前濕氣損失增加，使得汽輪機循環(huán)性能比本實施例的任何一個以及有關(guān)領(lǐng)域低。(太陽能熱量的使用)在本實施例中，通過使用太陽能熱量，加熱器110將水111變成蒸汽112。另外，抽取蒸汽加熱器302和再熱器109使用太陽能熱量分別加熱來自抽取口 301和蒸汽出口(排放口)Y的排氣。太陽能熱量被從太陽能收集器119(圖幻以加熱介質(zhì)118的熱量的形式供給。另外，在圖1中，位于再熱器109下游的汽輪機只有一個汽輪機(高壓汽輪機 101)。但是，彼此串聯(lián)連接的多個汽輪機可以設(shè)置于再熱器109下游，并且該彼此串聯(lián)連接的多個汽輪機可以被設(shè)定為高壓汽輪機。在這種情況下，蒸汽入口 X被布置于，例如，該多個汽輪機最上游的汽輪機的最上游，并且蒸汽出口 Y被布置于，例如，該多個汽輪機最下游的汽輪機的最下游。另外，抽取口 301或被加熱的抽取蒸汽合流口 303被提供于該多個汽輪機的任何汽輪機中。在圖2的膨脹線中，設(shè)置成高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽在被加熱的抽取蒸汽合流口 303的汽輪機段的時間點不變成濕蒸汽，但在圖3的膨脹線中變成濕蒸汽。同時，在這種情況下，如圖6中所示，可以設(shè)置再熱再生循環(huán)，其中，抽取蒸汽120被從高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103中的一個或多個汽輪機的中間位置抽取，并且抽取蒸汽120 被用于加熱水111。在使用太陽能熱量的汽輪機循環(huán)中，在許多情況下高壓汽輪機入口蒸汽112的溫度低于使用燃料燃燒的廢氣熱的汽輪機循環(huán)的溫度。由于此原因，其巨大益處在于可以防止干蒸汽變成濕蒸汽并且可以減少其中汽輪機內(nèi)的蒸汽變成濕蒸汽的段的數(shù)目。
(槽集光型太陽能收集器)在本實施例中，例如，在圖8中示出的槽型集光方式被用作太陽能收集器119(參考圖幻。在這種情況下，槽集光型太陽能收集器119可以與圖6中示出的再熱再生循環(huán)結(jié)合使用。由于集光方式的實際溫度上升能力和作為加熱介質(zhì)118的油的耐熱溫度，所產(chǎn)生的高壓汽輪機入口蒸汽112例如具有IOOata的壓力和380°C的溫度。然后，在比焓-比熵的示意圖中，高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域。因此，在槽型集光方式中，高壓汽輪機排氣114變成濕蒸汽的可能性很高。由于此原因，在槽型集光方式的情況下本實施例的配置是很有用的，因為可以防止干蒸汽變成濕蒸汽，并且可以減少其中汽輪機內(nèi)的蒸汽變成濕蒸汽的段的數(shù)目。(高壓汽輪機入口蒸汽條件1)在本實施例中，例如，作為最上游側(cè)汽輪機的高壓汽輪機101入口的蒸汽溫度與高壓汽輪機101入口的蒸汽壓力的飽和溫度之間的差被設(shè)定為100°C或更低，并且在此條件下，設(shè)置汽輪機循環(huán)。在溫度差是100°C或更低的情況下，在比焓-比熵的示意圖中，高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域。此條件可以與圖6中示出的再熱再生循環(huán)結(jié)合使用。上述的條件不但可以適用于使用太陽能熱量的汽輪機循環(huán)，而且可以適用于其中在比焓-比熵的示意圖中高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域的循環(huán)，并且可以獲得與使用太陽能熱量的情況相同的效果。因此，汽輪機可以被配置為使用燃燒的廢氣作為熱源的熱動力(thermal power)汽輪機，并且在此情況下，加熱介質(zhì)118是燃燒的廢氣。另外，在核汽輪機(nuclear turbine)中，加熱器110內(nèi)的加熱介質(zhì)118的流動在很多點上與圖5中所示的流動不同。另外，在多個汽輪機被設(shè)置成在再熱器109上游彼此串聯(lián)連接的情況下，這些汽輪機中的最上游側(cè)汽輪機成為構(gòu)成圖1的汽輪機設(shè)備的最上游側(cè)汽輪機。(高壓汽輪機入口蒸汽條件2)在本實施例中，例如，作為最上游側(cè)汽輪機的高壓汽輪機101入口的蒸汽具有 20ata或更高的壓力和420°C或更低的溫度，并且在此條件下，設(shè)置汽輪機循環(huán)。在高壓汽輪機101入口的蒸汽具有20ata或更高的壓力和420°C或更低的溫度的情況下，在比焓-比熵的示意圖中，高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域。此條件可以與圖6中示出的再熱再生循環(huán)結(jié)合使用。上述的條件不但可以適用于使用太陽能熱量的汽輪機循環(huán)，而且可以適用于其中在比焓-比熵的示意圖中高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域的循環(huán)。因此，汽輪機可以被配置為使用燃燒的廢氣作為熱源的熱動力汽輪機或核汽輪機，并且可以獲得與使用太陽能熱量的情況相同的效果。同時，另外，在核汽輪機中，加熱介質(zhì)118在加熱器110內(nèi)的流動在很多點上與圖 5中所示的流動不同。另外，在多個汽輪機被設(shè)置成在再熱器109上游彼此串聯(lián)連接時，這些汽輪機中的最上游側(cè)汽輪機成為構(gòu)成圖1的汽輪機設(shè)備的最上游側(cè)汽輪機。(汽輪機循環(huán))
本實施例的汽輪機設(shè)備共包括三個汽輪機，也就是，作為最上游側(cè)汽輪機的高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和作為最上游側(cè)汽輪機的低壓汽輪機103。在本實施例中，希望這些汽輪機中除低壓汽輪機103之外的汽輪機被操作，以使在汽輪機內(nèi)流通的蒸汽被保持為干蒸汽，而不變成濕蒸汽。在這種情況下，只有低壓汽輪機 103被操作，以使在汽輪機內(nèi)流通的蒸汽從干蒸汽變成濕蒸汽。在這種情況下，除低壓汽輪機103出口附近之外不存在濕蒸汽。因此，可以防止由于濕氣損失導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率的降低，并且可以提高汽輪機循環(huán)性能。另外，降低了在高壓汽輪機101內(nèi)產(chǎn)生腐蝕的可能性。另外，可以確定每個汽輪機的內(nèi)效率。如上所述，在本實施例中，蒸汽112流入高壓汽輪機101的高壓蒸汽入口 X，在高壓汽輪機101內(nèi)蒸汽的一部分被從位于高壓蒸汽入口 X下游的抽取口 301抽取，并且被抽取的蒸汽被加熱并且流入位于抽取口 301下游的被加熱的抽取蒸汽合流口 303，由此操作高壓汽輪機101。因此，可以防止高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽從干蒸汽變成濕蒸汽，或者可以減少其中蒸汽變成濕蒸汽的段的數(shù)目。在本實施例中，因為高壓汽輪機101 (此外，除低壓汽輪機103外的所有汽輪機) 內(nèi)的蒸汽被防止從干蒸汽變成濕蒸汽，所以可以減小由于濕氣損失導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率的降低，從而提高汽輪機循環(huán)效率。另外，不可能在高壓汽輪機101內(nèi)產(chǎn)生腐蝕。另外，可以確定每個汽輪機的內(nèi)效率。在其中高壓汽輪機101內(nèi)的蒸汽變成濕蒸汽的段的數(shù)目減少的情況下也適用。在這種情況下，可以防止汽輪機內(nèi)效率的降低，并且降低產(chǎn)生腐蝕的可能性。下面，將描述本發(fā)明的第二實施例。第二實施例是第一實施例的修改。因此，在第二實施例中，將主要描述與第一實施例的不同點。(第二實施例)圖4是示意出第二實施例的汽輪機設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性框圖。至于在圖4中所示的結(jié)構(gòu)，將主要描述其與在圖1或5中示出的結(jié)構(gòu)的不同點。在本實施例中，被加熱的抽取蒸汽305的通路被提供有第一蒸汽閥306，其能夠調(diào)節(jié)流入被加熱的抽取蒸汽合流口 303的蒸汽(被加熱的抽取蒸汽30 的流速或者阻止其流通。在圖4中，第一蒸汽閥306被設(shè)置于抽取蒸汽加熱器302和被加熱的抽取蒸汽合流口 303之間。在本實施例中，未加熱的抽取蒸汽304的通路被提供有第二蒸汽閥307，其能夠調(diào)節(jié)從抽取口 301抽取的蒸汽(未加熱的抽取蒸汽304)的流速或者阻止其流通。在圖4中， 第二蒸汽閥307被設(shè)置于抽取口 301和抽取蒸汽加熱器302之間。根據(jù)高壓汽輪機入口蒸汽112的流速或從鍋爐108輸入的熱量，高壓汽輪機入口蒸汽112或高壓汽輪機排氣114的壓力和溫度不同，并且靠近濕區(qū)域的程度不同。例如，在利于太陽能熱量的情況下，從鍋爐輸入的熱量根據(jù)天氣的變化而變化。如果當(dāng)?shù)谝缓偷诙羝y306和307完全關(guān)閉時高壓汽輪機排氣114變成濕蒸汽，則完全打開第一和第二蒸汽閥306和307使抽取蒸汽304和305流通。因此，高壓汽輪機排氣114可以被設(shè)定為干蒸汽。如果即便在第一和第二蒸汽閥306和307完全關(guān)閉時高壓汽輪機排氣114仍是干蒸汽，則完全關(guān)閉第一和第二蒸汽閥306和307。當(dāng)高壓汽輪機排氣114被設(shè)定為干蒸汽時，可以消除經(jīng)過抽取蒸汽加熱器302的蒸汽的壓力損失，并且可以消除通過抽取未加熱的抽取蒸汽304或合流被加熱的抽取蒸汽305而產(chǎn)生的焓損失，從而可以提高汽輪機循環(huán)性能。另外，第一和第二蒸汽閥306和307中的一個或兩個被配置為流速控制閥，抽取蒸汽304和305中每一個的流速可以根據(jù)閥的開度進行調(diào)節(jié)。在這種情況下，如果當(dāng)?shù)谝缓偷诙羝y306和307完全關(guān)閉時高壓汽輪機排氣114變成濕蒸汽，抽取蒸汽304和305 可以被流通用于將高壓汽輪機排氣114變成干蒸汽所必須的量。當(dāng)高壓汽輪機排氣114被設(shè)定為干蒸汽時，可以最小化經(jīng)過抽取蒸汽加熱器302的蒸汽的壓力損失，并且可以減小通過抽取未加熱的抽取蒸汽304或合流被加熱的抽取蒸汽305而產(chǎn)生的焓損失，從而可以提高汽輪機循環(huán)性能。在本實施例中，如圖6中所示，可以配置再熱再生循環(huán)，其中抽取蒸汽120被從高壓汽輪機101、中壓汽輪機102和低壓汽輪機103中的一個或多個汽輪機的中間位置抽取， 并且抽取蒸汽120被用于加熱水111。本實施例的技術(shù)不但可以適用于使用太陽能熱量的汽輪機循環(huán)，而且可以適用于其中在比焓-比熵的示意圖中高壓汽輪機入口蒸汽112充分靠近濕區(qū)域的循環(huán)。因此，汽輪機可以被配置為使用燃燒的廢氣作為熱源的熱動力汽輪機，并且在此情況下，加熱介質(zhì)118 是燃燒的廢氣。同時，另外，在核汽輪機中，加熱介質(zhì)118在加熱器110內(nèi)的流動在很多點上與圖 5中所示的流動不同。如上所述，在本實施例中，被加熱的抽取蒸汽305的通路被提供有第一蒸汽閥 306，其調(diào)節(jié)被加熱的抽取蒸汽305的流速或者阻止其流通，并且，未加熱的抽取蒸汽304的通路進一步被提供有第二蒸汽閥307，其調(diào)節(jié)未加熱的抽取蒸汽304的流速或者阻止其流通。因此，通過調(diào)節(jié)抽取蒸汽304和305中每一個的流速或者阻止其流通，高壓汽輪機排氣114可以被設(shè)定為干蒸汽。因此，可以防止由濕氣損失導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率的降低，并且可以提高汽輪機循環(huán)性能。另外，通過阻止抽取蒸汽304和305的流通和使它們流通必要的量，可以減小經(jīng)過抽取蒸汽加熱器302的蒸汽的壓力損失或由于抽取未加熱的抽取蒸汽 304或合流被加熱的抽取蒸汽305而產(chǎn)生的焓損失，從而可以提高汽輪機循環(huán)性能。另外，本實施例的汽輪機設(shè)備可以包括第一和第二蒸汽閥306和307中的任何一個。另外在本配置中，可以實現(xiàn)將高壓汽輪機排氣114保持為干蒸汽的目的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種能夠防止由濕氣損失導(dǎo)致的汽輪機內(nèi)效率降低并且能夠提高汽輪機循環(huán)性能的汽輪機設(shè)備。雖然已經(jīng)關(guān)于第一和第二實施例解釋了本發(fā)明的特殊方面的示例，但本發(fā)明并不被限制于那些實施例。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機設(shè)備，包括鍋爐，其被配置成將水變成蒸汽；高壓汽輪機，其包括一個汽輪機或彼此串聯(lián)連接的多個汽輪機，所述高壓汽輪機具有供給來自所述鍋爐的蒸汽的第一入口，位于所述第一入口下游的抽取口，供給從所述抽取口抽取的蒸汽并且位于所述抽取口下游的第二入口，以及位于所述第二入口下游的排放口，所述高壓汽輪機被配置成被從所述第一和第二入口供給的蒸汽驅(qū)動；抽取蒸汽加熱器，其被配置成加熱從所述抽取口抽取的蒸汽并且供給被加熱的蒸汽至所述第二入口；再熱器，其被配置成加熱從所述排放口排出的蒸汽；以及再熱汽輪機，其被配置成被來自所述再熱器的蒸汽驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括被配置成收集太陽能熱量的太陽能收集器，其中，所述加熱器、所述抽取蒸汽加熱器、所述再熱器被配置成使用太陽能熱量加熱將被加熱的水或蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述太陽能收集器是槽集光型太陽能收集器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一入口處的入口蒸汽溫度和所述第一入口處入口蒸汽壓力下的飽和溫度之間的差為100°C或更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一入口處的入口蒸汽具有20ata或更高的壓力和420 V或更低的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第一蒸汽閥，其被配置成調(diào)節(jié)供給至所述第二入口的蒸汽流速或阻止供給至所述第二入口的蒸汽流通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二蒸汽閥，其被配置成調(diào)節(jié)從所述抽取口抽取的蒸汽流速或阻止從所述抽取口抽取的蒸汽流通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述汽輪機設(shè)備的所有汽輪機中除最下游汽輪機之外的汽輪機被配置成操作以使得在這些汽輪機內(nèi)循環(huán)的蒸汽被保持為干蒸汽。
全文摘要
一個實施例的汽輪機裝置包括配置成將水變成蒸汽的鍋爐，高壓汽輪機，高壓汽輪機包括一個汽輪機或彼此串聯(lián)連接的多個汽輪機，并且具有供給來自鍋爐的蒸汽的第一入口，位于第一入口下游的抽取口，供給從抽取口抽取的蒸汽并且位于抽取口下游的第二入口，以及位于第二入口下游的排放口，高壓汽輪機被配置成被從第一和第二入口供給的蒸汽驅(qū)動，抽取蒸汽加熱器，其被配置成加熱從抽取口抽取的蒸汽并且供給被加熱的蒸汽至第二入口，配置成加熱從排放口排出的蒸汽的再熱器，以及配置成被來自再熱器的蒸汽驅(qū)動的再熱汽輪機。
文檔編號F03G6/06GK102213197SQ20111009482
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者沖田信雄, 后藤功一 申請人:株式會社東芝