(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（2、2a、2b）と、
前記蒸気タービン（2、2a、2b）に流体連結され、蒸気を運ぶように設計されている蒸気配管（5）と、
前記蒸気配管（5）に配置され、前記蒸気配管（5）を通じて流れる蒸気の量を変更するように設計された即時閉止弁(3、6)及び制御弁(4、7)であって、運転中に弁軸漏れ蒸気が前記即時閉止弁(3、6)及び前記制御弁(4、7)内で生じ、前記即時閉止弁(3、6)が、即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管(11、12、13、15)に流体連結され、前記制御弁(4、7)が、前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管(11、12、13、15)と異なる制御弁側弁軸漏れ蒸気配管（17、18、19、20）に流体連結され、前記即時閉止弁(3、6)及び前記制御弁(4、7)が、それぞれ弁筐体と、弁コーンを動作させる弁軸と、を備え、前記弁軸が、前記弁筐体内で動き、前記弁軸漏れ蒸気が、前記弁筐体と、前記弁軸と、の間を流れる即時閉止弁(3、6)及び制御弁(4、7)と、
前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管（11、12、13、15）及び前記制御弁側弁軸漏れ蒸気配管（17、18、19、20）に流体連結された弁軸漏れ蒸気回収器（16）と、
を備え、
第１フィッティング（14a）が前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管（11、12、13、15）に配置され、第２フィッティング（14b）が前記制御弁側弁軸漏れ蒸気配管（17、18、19、20）に配置され、前記弁軸漏れ蒸気回収器（16）が凝縮器（8）として設計されていることを特徴とする蒸気発電装置（1）。
【請求項２】
前記第１フィッティング（14a）及び前記第２フィッティング（14b）がフラップとして設計されている、請求項1に記載の蒸気発電装置（1）。
【請求項３】
前記フラップが制御されるように設計されている、請求項2に記載の蒸気発電装置（1）。
【請求項４】
前記フラップが逆止フラップとして設計されている、請求項2に記載の蒸気発電装置（1）。
【請求項５】
前記第１フィッティング（14a）及び前記第２フィッティング（14b）が弁として設計されている、請求項1に記載の蒸気発電装置（1）。
【請求項６】
第１安全弁（21）が前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管（11、12、13、15）内に配置され、第２安全弁（22）が前記制御弁側弁軸漏れ蒸気配管(17、18、19、20)内に配置されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸気発電装置（1）。
【請求項７】
前記第１フィッティング（14a）及び前記第２フィッティング（14b）が、それぞれ弁軸漏れ蒸気が前記第１フィッティング（14a）及び前記第２フィッティング（14b）の上流にあるときに開き、それぞれ弁軸漏れ蒸気が前記即時閉止弁(3、6)及び前記制御弁(4、7)から流れないときに再び閉じる、請求項1から6のいずれか一項に記載の蒸気発電装置を運転するための方法。
【請求項８】
第１安全弁（21）が前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管（11、12、13、15）内に配置されており、第２安全弁（22）が前記制御弁側弁軸漏れ蒸気配管(17、18、19、20)内に配置されており、
前記第１安全弁（21）及び前記第２安全弁（22）が、それぞれ前記即時閉止弁側弁軸漏れ蒸気配管（11、12、13、15）及び前記制御弁側弁軸漏れ蒸気配管(17、18、19、20)における最大圧力に到達するとすぐに開く、請求項7に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンと、蒸気タービンに流体連結され、蒸気を運ぶように設計されている蒸気配管と、蒸気配管に配置され且つ蒸気配管を通って流れる蒸気の量を変更するように設計された弁であって、運転中に弁軸漏れ蒸気が弁内で生じ且つ弁軸漏れ蒸気配管に流体連結される弁と、弁軸漏れ蒸気配管に流体連結される弁軸漏れ蒸気回収器と、を備える蒸気発電装置に関する。
【０００２】
本発明は、蒸気発電装置を運転するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
蒸気発電装置は、概して、蒸気タービンとボイラとを備えており、ボイラで発生された蒸気が蒸気タービンへと流れることができるように、蒸気配管が設計および配置されている。ボイラは、600℃超の温度と300bar超の圧力とを持つ蒸気を生成することができる。このような高い蒸気の温度および圧力は、蒸気配管に配置される弁に難問をもたらす。概して、2つの弁、具体的には、即時閉止弁と制御弁とが、蒸気が蒸気タービンへと運ばれる蒸気配管に配置されている。素早く閉じる弁は、障害時において即時に閉止するために設けられており、したがって、この場合のために設計されている。制御弁は、即時閉止弁が開いているとき、蒸気配管を通じる蒸気の供給を調節または制御する作業を引き受ける。
【０００４】
現代の蒸気発電装置では、即時閉止弁と制御弁との両方が、弁筐体と弁コーンとから基本的に成り、弁コーンは、一方向において弁軸を用いて移動することができる。蒸気は弁軸と弁筐体との間で流れることができ、この流れが漏れ流れであり、そのため弁軸漏れ蒸気と呼ばれる。弁軸漏れ蒸気は、概して、回収され、シール蒸気として蒸気発電装置に供給される。
【０００５】
蒸気の高温および高圧は、これまで、他の使用が不可能であることを意味していた。例えば、弁軸漏れ蒸気を凝縮器へと直接的に導入することは、特定の運転条件の下で、空気が弁へと引き込まれ、そのため、弁において損傷の可能性をもたらし得るため、可能ではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ここで改善策を提供することを目的としており、弁軸漏れ蒸気が再使用され得る蒸気発電装置を特定する問題に対処している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、蒸気タービンと、蒸気を運ぶための蒸気配管と、蒸気配管に配置される弁と、弁に流体連結される弁軸漏れ蒸気配管と、弁軸漏れ蒸気配管に流体連結される弁軸漏れ蒸気回収器と、を備え、弁軸漏れ蒸気回収器が凝縮器として設計される蒸気発電装置により達成される。
【０００８】
また、この目的は、フィッティングが、弁軸漏れ蒸気がフィッティングの上流にあるときに開き、弁軸漏れ蒸気が弁から流れないときに再び閉じる、蒸気発電装置を運転するための方法を提案することによって達成される。
【０００９】
したがって、本発明は、フィッティングを弁軸漏れ蒸気配管に配置することを提案する。弁軸漏れ蒸気が弁軸漏れ蒸気配管を通って流れる運転条件の下で、フィッティングは開いたままである。特定の運転条件の下での逆流を回避するために、フィッティングは、弁軸漏れ蒸気の流れが止まるときに閉じる。このような運転条件は、フィッティングの上流で弁軸漏れ蒸気配管に配置される適切な測定装置を用いて検出されるべきである。適切な測定装置は、例えば、弁軸漏れ蒸気の圧力を検出するための測定装置、および/または、弁軸漏れ蒸気の温度を検出するための測定装置である。
【００１０】
ここで、フィッティングの配置は、より大きな適用の範囲で、弁軸漏れ蒸気の目標とされる使用を想定することを可能にする。これは、運転についてのより大きな信頼性という利点をもたらす。
【００１１】
これまで、弁軸漏れ蒸気配管は、概して、蒸気タービンの軸シールシステムに流体連結されていた。弁軸漏れ蒸気が、高温において、生蒸気即時閉止弁、生蒸気制御弁、再加熱即時閉止弁、および再加熱制御弁などの弁から流れ出るため、全体の軸シール蒸気システムがこの高温のために構成される必要があり、これはシステムを高額にする。本発明であれば、全体の軸シール蒸気システムは、より費用の掛からない配管材料を使用することがここで可能であるため、よりコスト効率が良くなる。
【００１２】
漏れ蒸気調節弁および漏れ蒸気バイパス弁について、よりコストの掛からない材料を使用することも可能である。
【００１３】
弁軸漏れ蒸気回収器は凝縮器として設計される。これまで、弁軸漏れ蒸気を凝縮器へと直接的に導入することはできなかった。本発明の弁軸漏れ蒸気配管におけるフィッティングの使用のおかげで、弁軸漏れ蒸気を凝縮器へと直接的に搬送することがここでは可能である。
【００１４】
1つの有利な発展では、弁軸漏れ蒸気回収器は立て管として設計され得る。立て管は、概して、凝縮器の上流に配置されている水位調節容器である。本発明によれば、弁軸漏れ蒸気は立て管へと直接的に運ばれる。実質的に湾曲されている立て管では、蒸気は、測地学的に最も低い位置に導入され、そこで蒸気は上向きに流れ、場合により水噴射手段を介して、凝縮器へと最終的に到達する。弁軸漏れ蒸気が立て管において凝縮する事象では、測地学的に最も低い位置において回収された水が、水循環を介して凝縮器温水溜めに運ばれる。
【００１５】
有利な発展は、従属請求項に明記されている。
【００１６】
したがって、第1の有利な発展では、フィッティングはフラップとして設計される。この文脈において、蒸気配管では、フィッティングは、先行技術で知られているようなフラップで設計される。フラップの動作が、弁軸漏れ蒸気配管を通る流れを調節する。フラップは、配管を通る蒸気の流れを調節するための比較的コスト効率の良い選択肢である。
【００１７】
そのために、他の有利な発展では、フラップは制御されるように設計される。これは、フラップが外部から操作され得るように制御変数または調節変数が供給される制御ユニットによって、フラップが動作されることを意味している。これは、フラップの適用の範囲を拡張する。
【００１８】
他の有利な発展では、フラップは逆止フラップとして設計される。
【００１９】
したがって、誤作動または障害時において、弁軸漏れ蒸気の弁への望ましくない逆流を防止することが可能である。これは、障害または事故の場合などに弁への損傷を防止することを可能にする。
【００２０】
有利には、フィッティングは弁として設計され得る。弁は、弁軸漏れ蒸気配管を通る流れのより正確な調節を可能にし、所望の適用の分野に応じて想定され得る。弁の作動は、制御ユニットによって同じように実施され得る。そのために、制御ユニットは、外部からの調節変数であらかじめプログラムされる。この文脈では、制御ユニットは、自動調節を実施することができるように設計され得る。
【００２１】
1つの有利な発展では、弁軸漏れ蒸気配管には、フィッティングに加えて配置され、最大許容圧力を超える場合に開き、弁を高い背圧から保護する安全弁が配置される。
【００２２】
目的は、本発明により、フィッティングが、弁軸漏れ蒸気がフィッティングの上流にあるときに開き、弁軸漏れ蒸気が弁から流れないときに再び閉じる、蒸気発電装置を運転するための方法を明記することによっても達成される。これは、弁への空気の望ましくない吸引を効果的に防止する。
【００２３】
方法の他の有利な発展では、安全弁は、タービン弁を高い背圧から保護するために、弁軸漏れ蒸気配管における最大圧力に達せられるとすぐに開けられる。
【００２４】
本発明の前述の特性、特徴、および利点と、それらが達成される手法とは、図面との関連でより詳細に説明されている例示の実施形態の以下の記載と併せて、よりはっきりと明確に理解できる。
【００２５】
本発明の例示の実施形態を、図面を参照して以下において記載する。これは、例示の実施形態を限定的に示すものではなく、むしろ、明確化の助けとなる図面は、図式化および/または若干変形された形態で構築されている。図面において直接的に明らかとなっている教示への追加に関して、関連する先行技術が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による蒸気発電装置を概略的に示した系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
1つの図が、本発明による蒸気発電装置を示している。
【００２８】
図面において直接的に明らかとなっている教示への追加に関して、関連する先行技術が参照される。
【００２９】
図は、第1のタービン区域2aと第2のタービン区域2bとを備える蒸気タービン2を備える蒸気発電装置1を示している。明確にするために、ボイラおよび発電機は、より詳細には示されていない。さらに、第1のタービン区域2aは、複合的な高圧および中間圧の蒸気タービンの形態である。
【００３０】
生蒸気が、ボイラ(より詳細には示していない)から、即時閉止弁3と、即時閉止弁3に流体連結された制御弁4と、を介して蒸気配管5へと流れる。したがって、生蒸気が、最初に即時閉止弁3を通り、次に制御弁4を通り、そこから蒸気配管5を介して、第1のタービン区域2aの高圧区域2cへと流れる。第1のタービン区域2aの高圧区域2cを通って流れた後、蒸気は、高圧区域2cから流出し(図示せず)、中間過熱器で再加熱され、次に、中間圧力即時閉止弁6と中間圧力制御弁7とを介して、第1のタービン区域2aの中間圧力区域2dへと流れる。
【００３１】
第1のタービン区域2aの中間圧力区域2dを通って流れた後、蒸気は、低圧タービンとして設計されている第2のタービン区域2bに最終的に到達する。第1のタービン区域2aを第2のタービン区域2bに流体連結している蒸気配管は示されておらず、オーバーフロー配管と呼ばれる。
【００３２】
第2のタービン区域2bを通って流れた後、蒸気は次に凝縮器8へと流れ、凝縮器8において蒸気は水に凝縮する。
【００３３】
明確にするために、シール蒸気システム9の一部が蒸気タービン2と共に示されている。即時閉止弁3および制御弁4へと流れる蒸気は、比較的高い温度と高い圧力とによって特徴付けられる。中間圧力即時閉止弁6および中間圧力制御弁7へと流れる蒸気は、上記の場合よりも低い圧力を伴う高い温度によって特徴付けられる。
【００３４】
弁3、4、6、および7は、弁筐体と、弁コーンを動作させる弁軸と、を備えている。弁コーンを伴っての弁軸の動作は、弁を通る蒸気の流れを調節し、したがって、蒸気配管5を通って流れる蒸気の量を調節する。弁3、4、6、7の各々は、弁軸を制御するように設計される制御ユニット10を備えている。
【００３５】
弁軸漏れ蒸気は、第1の弁軸漏れ蒸気配管11を介して即時閉止弁3から流れ出る。同様に、弁軸漏れ蒸気は、中間圧力即時閉止弁6から第2の弁軸漏れ蒸気配管12を介して共通の第3の弁軸漏れ蒸気配管13へと流れる。フィッティング14aが第3の弁軸漏れ蒸気配管13に配置されている。蒸気がフィッティング14aを通って流れた後、弁軸漏れ蒸気は、第4の弁軸漏れ蒸気配管15を介して弁軸漏れ蒸気回収器16へと通じる。
【００３６】
制御弁4および中間圧力制御弁7からの弁軸漏れ蒸気は、これと同様の手法で形成される。制御弁4からの弁軸漏れ蒸気は、第5の弁軸漏れ蒸気配管17を介して案内される。中間圧力制御弁7から生じる弁軸漏れ蒸気は、第6の弁軸漏れ蒸気配管18に入る。第5の弁軸漏れ蒸気配管17および第6の弁軸漏れ蒸気配管18は、フィッティング14bが配置されている共通の第7の弁軸漏れ蒸気配管19へと排出する。フィッティング14bを通って流れた後、漏れ蒸気は第8の弁軸漏れ蒸気配管20へと入り、そこから最終的に弁軸漏れ蒸気回収器16へと入る。
【００３７】
第3の弁軸漏れ蒸気配管13には、フィッティング14aに加えて、第1の安全弁21が配置されており、第7の弁軸漏れ蒸気配管19には、フィッティング14bに加えて、第2の安全弁22が配置されている。
【００３８】
フィッティング14aおよび14bは、弁軸漏れ蒸気の流れがあるとすぐに開けられる。フィッティング14aおよび14bは、弁軸漏れ蒸気の流れがないときに再び閉じる。
【００３９】
フィッティング14aおよび14bはフラップとして設計できる。これらのフラップは、第1の制御ユニット23aと第2の制御ユニット23bとによってそれぞれ制御され得る。この文脈において、第1の制御ユニット23aは第1のフィッティング14aを作動し、第2の制御ユニット23bは第2のフィッティング14bを作動する。
【００４０】
代替の実施形態では、フラップ14a、14bは逆止フラップとして設計できる。
【００４１】
さらに、フィッティング14aおよび14bは弁として設計できる。
【００４２】
図に示した蒸気発電装置1は、弁軸漏れ蒸気回収器16が凝縮器8として設計されることを特徴としている。これは、第2のタービン区域2bの下流で流体連結される分離器-凝縮器または凝縮器であり得る。
【００４３】
本発明が、好ましい例示の実施形態を用いてより詳細に記載および図示されてきたが、本発明は、開示した例によって制約されず、他の変形が、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、当業者によってここから引き出され得る。
【符号の説明】
【００４４】
1  蒸気発電装置
2  蒸気タービン
2a  第1のタービン区域
2b  第2のタービン区域
2c  高圧区域
2d  中間圧力区域
3  即時閉止弁
4  制御弁
5  蒸気配管
6  中間圧力即時閉止弁
7  中間圧力制御弁
8  凝縮器
9  シール蒸気システム
10  制御ユニット
11  第1の弁軸漏れ蒸気配管
12  第2の弁軸漏れ蒸気配管
13  第3の弁軸漏れ蒸気配管
14a  第1のフィッティング
14b  第2のフィッティング
15  第4の弁軸漏れ蒸気配管
16  弁軸漏れ蒸気回収器
17  第5の弁軸漏れ蒸気配管
18  第6の弁軸漏れ蒸気配管
19  第7の弁軸漏れ蒸気配管
20  第8の弁軸漏れ蒸気配管
21  第1の安全弁
22  第2の安全弁
23a  第1の制御ユニット
23b  第2の制御ユニット
【図１】
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