(57)【要約】      （修正有）【課題】発電プラントのための連結部材を提供する。【解決手段】本発電プラント２は、複数のタービン段１７〜２４を有する第１のタービン４を含む。第１のタービンは、第１の流体流れ２６を吐出する。第２のタービン６が、第１のタービンに作動結合される。第２のタービンは、第１のタービンからの第１の流体流れを受けると共に第２の流れ８７、８８を受ける。連結部材６０が、第１及び第２のタービン間に取付けられる。連結部材は、組合されて第１及び第２のタービン間で延びる流体流路８５を形成した内表面、入口部分７９及び出口部分８０を有する本体部分を含む。連結部材はさらに、第２の流体を流体流路内に導く流入通路を有する流入部材９５を含む。連結部材はまた、流体流路に向かって延びるバッフルプレートを含む。バッフルプレートは、流入通路と入口及び出口部分との間に流れギャップを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタービン段（１７〜２４）を有しかつ第１の流体流れを吐出する第１のタービン（４）と、
第１のタービン（４）に作動結合されて第１のタービン（４）からの第１の流体流れを受けると共に第２の流体流れを受ける第２のタービン（６）と、
第１のタービン（４）と第２のタービン（６）の間に取付けられた連結部材（６０）と
を備える発電プラント（２）であって、前記連結部材が、
第１のタービンと第２のタービンの間で延びる流体流路（８５）を共同で形成する内表面（７２）と入口部分（７９）と出口部分（８０）とを有する本体部分（６４）と、
前記入口部分（７９）と出口部分（８０）の間で前記本体部分（６４）上に設けられかつ第２の流体を前記流体流路（８５）内に導く流入通路（１０４）を備えた流入部材（９５）と、
前記流体流路（８５）に向かって延びかつ前記連結部材（６０）内での第２の流体の滞留時間を増大させる流れギャップ（１４５）を前記流入通路（１０４）と前記入口及び出口部分（７９、８０）との間に画成するバッフルプレート（１３４）と
を備えている、発電プラント（２）。
【請求項２】
前記連結部材（６０）が、内側円周方向領域（６９）を構成する内径壁部分（６７）と外径壁部分（６６）とを有する略環状の部材であり、
前記流体流路（８５）が、前記内側円周方向領域（６９）を横切って延び、また
前記バッフルプレート（１３４）が、前記外径壁部分（６６）から前記流体流路（８５）に向かって半径方向内向きに延びる、請求項１記載の発電プラント（２）。
【請求項３】
前記バッフルプレート（１３４）が、前記連結部材（６０）の内表面（７２）の少なくとも一部分の周りで延びる、請求項１記載の発電プラント（２）。
【請求項４】
前記バッフルプレート（１３４）が、前記流体流路（８５）から間隔を置いて配置されて前記流れギャップ（１４５）を形成した第２の端部セクション（１４１）まで前記内表面（７２）から延びる第１の端部セクション（１４０）を含む、請求項３記載の発電プラント（２）。
【請求項５】
前記流れギャップ（１４５）が、前記本体部分（６４）の周りで延びる均一なギャップである、請求項４記載の発電プラント（２）。
【請求項６】
前記流れギャップが、前記本体部分（６４）の周りで延びる不均一なギャップである、請求項４記載の発電プラント（２）。
【請求項７】
前記バッフルプレート（１３４）の第２の端部セクション（１４１）が、接合領域から間隔を置いて配置されて、別の流れギャップを形成する、請求項４記載の発電プラント（２）。
【請求項８】
第１のタービン（４）が、中圧（ＩＰ）タービンであり、また
第２のタービン（６）が、低圧（ＬＰ）タービンである、
請求項１記載の発電プラント（２）。
【請求項９】
該発電プラント（２）が、複合サイクル発電プラントである、請求項１記載の発電プラント（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントに関し、より具体的には、発電プラントのための連結部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、特に複合サイクルプラント（ＣＣＰ）蒸気タービンは、鉛直接合部によって接合された中圧（ＩＰ）タービン及び低圧（ＬＰ）タービンを含む。鉛直接合部における又はその付近における流体流れの大部分は、ＩＰタービンからの排出流である。１以上のノズルがＬＰ蒸気を供給し、このＬＰ蒸気は、鉛直接合部付近で半径方向パイプを通る発電プラントの別の部分からの高温リークオフ蒸気と混合される。ＬＰ蒸気の供給が殆どないか又は全くない場合には、高温リークオフ蒸気がノズルを通る流れの大部分を占める。ＩＰ排出蒸気と高温リークオフ蒸気との混合により、シェル部材内で鉛直接合部においてまたさらにＬＰタービンの第１段ノズルの周りにおいて、不均一な円周方向温度分布が形成される。大きな円周方向温度差により、鉛直接合部において歪みが生じる可能性がある。鉛直接合部における歪みは、最終的には蒸気漏洩を招き、これがタービン効率を低下させる。鉛直接合部における高いピーク温度もまた、ＬＰタービンのＬＰフードセクションを形成するために使用されている炭素鋼プレートの材料強度特性に悪影響を与えることになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の例示的な実施形態により構成した発電プラントは、複数のタービン段を有する第１のタービンを含む。第１のタービンは、第１の流体流れを吐出する。第２のタービンが、第１のタービンに作動結合される。第２のタービンは、第１のタービンからの第１の流体流れを受けると共に第２の流れを受ける。連結部材が、第１のタービンと第２のタービンの間に取付けられる。連結部材は、組合されて第１のタービンと第２のタービンの間で延びる流体流路を形成した内表面、入口部分及び出口部分を有する本体部分を含む。連結部材はさらに、入口部分及び出口部分間で本体部分上に設けられた流入部材を含む。流入部材は、第２の流体を流体流路内に導く流入通路を含む。連結部材はまた、流体流路に向かって延びるバッフルプレートを含む。バッフルプレートは、連結部材内での第２の流体の滞留時間を増大させる流れギャップを流入通路と入口及び出口部分との間に構成する。
【０００４】
本発明の別の例示的な実施形態による、発電プラントを運転する方法を提供する。本方法は、第１のタービンから第１の流体流れを連結部材の流路内に送給するステップと、第２の流体流れを流路に向かって案内するステップと、連結部材内に設けられたバッフルプレートを横切って第２の流体流れを流すステップとを含む。本方法はさらに、第１の流体流れ内に第２の流体流れを導入して、混合流体流れを形成するステップと、混合流体流れを流路から第２のタービン内に流すステップとを必要とする。バッフルプレートを横切って第２の流体流れを流すステップにより、第２の流体流れの温度を低下させて、連結部材の周りで円周方向に略均一な温度を確立する。
【０００５】
本発明のさらに別の例示的な実施形態による、発電プラントの第１のタービンと第２のタービンの間に取付けられた連結部材を提供する。本連結部材は、組合されて第１のタービンと第２のタービンの間で延びる流体流路を形成した内表面、入口部分及び出口部分を有する本体部分を含む。本連結部材はさらに、入口部分及び出口部分間で本体部分上に設けられた流入部材を含む。流入部材は、第２の流体を流体流路内に導く流入通路を含む。本連結部材はまた、流体流路に向かって延びるバッフルプレートを含む。バッフルプレートは、流入通路と入口及び出口部分との間に流れギャップを構成する。
【０００６】
本発明の例示的な実施形態の技術により、付加的な特徴及び利点が実現される。本発明のその他の実施形態及び態様は、本明細書内に詳細に説明しており、特許請求する発明の一部と考えている。その利点及び特徴と共に本発明を一層良好に理解するために、以下の説明及び図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の例示的な実施形態により構成した連結部材を含む複合サイクル発電プラントの部分断面図。
【図２】図１の連結部材の斜視図。
【図３】本発明の第１の例示的な実施形態により構成したバッフル部材を示す、図２の線３−３で取った連結部材の部分断面図。
【図４】図２の線４−４で取った連結部材の断面図
【図５】本発明の第２の例示的な実施形態により構成したバッフル部材を示す、図２の線３−３で取った連結部材の部分断面図。
【図６】図５の線Ｘ−Ｘで取った連結部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
先ず始めに図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態による発電プラントは、その全体を参照符号２で示す複合サイクル発電プラント（ＣＣＰ）として図示している。発電プラント２は、第２のつまり低圧（ＬＰ）タービン６に対して作動結合された第１のつまり中圧（ＩＰ）タービン４を含む。第１のタービン４は、中間部分１３を介して第２の端部部分１２まで延びる第１の端部部分１１を有し、内側ハウジング１５を形成している鋳造シェル９を含む。内側ハウジング１５は、そこから第１の流体流れつまり排出気体２６を流す複数のタービン回転組立体又は段１７〜２４を囲む。同様に、第２のタービン６は、中間部分３４を介して第２の端部部分３３まで延びる第１の端部部分３２を有し、内側ハウジング３６を形成している鋳造シェル３０を含む。内側ハウジング３６は、複数のタービン回転組立体又は段３８〜４２を囲む。第２のタービン６はまた、第１の端部部分３２に取付けられたフード４５を含む。この図示した例示的な実施形態では、フード４５は、複数の炭素鋼プレート（個々には参照符号を付さない）で形成される。第１のタービン４は、鉛直接合部つまり連結部材６０を介して第２のタービン６に対して作動結合される。連結部材６０は、第１のタービン４の第２の端部部分１２を第２のタービン６の第１の端部部分３２と連結する。実際には、連結部材６０は、第２の端部部分１２をフード４５と接合して、第１及び第２のタービン４及び６を連結する。
【０００９】
図２及び図３に最もよく示しているように、連結部材６０は、本体部分６４を含み、本体部分６４は、内側円周方向領域６９を有する環状部材を形成した外径壁部分６６及び内径壁部分６７を有する。本体部分６４はさらに、第１の内表面７２及び第２の内表面７３を含む。実際には、第１の内表面７２は、外径壁部分６６の対向する表面であり、他方、第２の内表面７３は、内径壁部分６７の対向する表面である。第１及び第２の内表面７２及び７３は、両者合さって入口部分７９及び出口部分８０を形成し、これら両部分は、流路８５によって接合される。第１のタービン４からの排出気体は、入口部分７９を通って流れ、流路８５に沿って移動し、かつ出口部分８０を介して第２のタービン６内に流出する。第１のタービン４からの排出気体２６に加えて、第２のタービン６は、ＬＰ蒸気８７の流れ及び／又は別のＣＣＰ構成要素の高圧端部パッキン（図示せず）から送給された高温リークオフ蒸気８８の流れから成る第２の流体流れを選択的に受ける。ＬＰ蒸気８７及び／又は高温リークオフ蒸気８８は、より十分に後述するように、第２のタービン６に流される前に流路８５内で排出気体２６と混合される。
【００１０】
図２及び図３にさらに示すように、連結部材６０は、第１の流入部材９５を含み、第１の流入部材９５は、外径壁部分６６から中間部分９９を介して第２の端部部分９８まで外向きに延びる第１の端部部分９７を有する。第１の流入部材９５は、第２の端部部分９８から第１の端部部分９７を介して延びかつ流路８５内に至る第１の流入通路１０４を含む。この図示した例示的な実施形態では、第１の流入部材９５は、ＬＰ蒸気８７及び／又は高温リークオフ蒸気８８を流路８５内に導く移行部品１０９を介して連結部材６０に接合する。移行部品１０９は、第１の流入部材９５の第１の端部部分９７から傾斜中間部分１１２を介して第２の端部１１１まで延びる第１の端部１１０を含む。第２の端部１１１は、流路８５に隣接して本体６４と接合して、接合域つまり混合通路１１５を形成する。
【００１１】
連結部材６０はまた、第２の流入部材１１８を含み、第２の流入部材１１８は、外径壁部分６６から中間部分１２３を介して第２の端部部分１２２まで外向きに延びる第１の端部部分１２１を有する。第２の流入部材１１８は、第２の端部部分１２２から第１の端部部分１２１を介して延びかつ流路８５内に至る第２の流入通路１２５を含む。上記したのと同様な方式で、第２の流入部材１１８は、ＬＰ蒸気８７及び／又は高温リークオフ蒸気８８を流路８５内に導く移行部品１２８を介して連結部材６０に接合する。ＬＰ蒸気８７と混合されると、高温リークオフ蒸気８８の温度は低下して、流路８５内で排出気体２６と混合した時に連結部材６０において実質的に均一な温度を有する混合流体流れが生成されるようになる。より具体的には、ＬＰ蒸気８７及びリークオフ蒸気８８がピークレベルで流れている全負荷運転時に、連結部材６０は、円周方向温度差が約１０°Ｆ（５．５℃）を越えない状態で約６４０°Ｆ（３３７．７℃）のピーク温度まで上昇する。
【００１２】
対照的に、オフピーク負荷で運転している時には、ＬＰ蒸気８７の流量が減少して、流入部材９５及び１１２を通る流れは、殆ど全てが高温リークオフ蒸気８８で形成されるようになる。温度を低下させるＬＰ蒸気８７がない状態では、リークオフ蒸気８８は、排出気体２６と混合して、連結部材６０において不均一な温度を生じる混合高温流れを形成する。より具体的には、ＬＰ蒸気８７が最小レベルでありまたリークオフ蒸気８８が通常レベルである部分負荷運転においては、連結部材６０は、円周方向温度差が７３°Ｆ（４０．５℃）を越えた状態で約８５８°Ｆ（４５８．８℃）のピーク温度まで上昇する。大きな円周方向温度差は、鋳造シェル９及び３０内に歪みを発生させ、それによって部分負荷運転の全持続時間を制限しかつ部分負荷運転レベルを極めて僅かなものにしてしまうおそれがある。
【００１３】
本発明の例示的な実施形態によると、連結部材６０は、高温リークオフ蒸気８８の流れ速度を低下させて移行部品１０９内における滞留時間をより大きくするのを可能にするバッフルプレート１３４を含む。より長い滞留時間は、リークオフ蒸気８８をより低温にし、それによって部分負荷運転をより長くすることを可能にする。さらに、リークオフ蒸気８８の温度を低下させることによって、ＣＣＰ２は、以前の最小部分負荷運転レベルよりも低い部分負荷条件で運転することができる。
【００１４】
図３及び図４に最もよく示しているように、バッフルプレート１３４は、中間セクション１４２を介して第２の端部セクション１４１まで延びて幅Ｙ１を形成した第１の端部セクション１４０を含む。図示するように、第２の端部セクション１４１は、混合通路１１５及び移行部品１０９の第２の端部１１１から間隔を置いて配置されて、幅Ｘ１を有する流れギャップ１４５を形成するようになっている。バッフルプレート１３４はまた、第２の端部セクション１４１と移行部品１０９の第２の端部１１１との間に形成された長さＸ２を有する第２の流れギャップ１４８を形成する。この図示した例示的な実施形態によると、バッフルプレート１３４の幅Ｙ１は、連結部材６０の周りで円周方向に変化する。より具体的には、幅Ｙ１は、第１及び第２の流入部材９５及び１１８に隣接した部分でより大きく、また連結部材６０のその他の円周部分においてより狭い。この構成によって、バッフルプレート１３４は、その流れギャップ１４５について不均一な幅Ｘ１を形成する。すなわち、流れギャップ１４５の幅Ｘ１は、連結部材６０の周りで円周方向に変化する。連結部材６０内での高温リークオフ蒸気８８の滞留時間を増大させることにより、流路８５内の混合流れはより低温になる。この点について、バッフルプレート１３４は、第２の流入部材１１８においても同様な流れ構成を確立することを理解されたい。
【００１５】
本発明の別の例示的な実施形態により構成したバッフルプレート１６０を示す図５及び図６を参照する。図示するように、バッフルプレート１６０は、中間セクション１６４を介して第２の端部セクション１６３まで延びて幅Ｙ２を形成した第１の端部セクション１６２を含む。図示するように、第２の端部セクション１６２は、混合通路１１５及び移行部品１０９の第２の端部１１１から間隔を置いて配置されて、幅Ｘ３を有する流れギャップ１７４を形成するようになっている。バッフルプレート１６０はまた、第２の端部セクション１６２と移行部品１０９の第２の端部１１１との間に形成された長さＸ４を有する第２の流れギャップ１７５を形成する。図５及び図６示す例示的な実施形態によると、バッフルプレート１６０の幅Ｙ２は、連結部材６０の周りで円周方向に一定の状態を保っている。この構成によって、バッフルプレート１６０は、その流れギャップ１７４について均一な幅Ｘ３を形成する。上述のように、連結部材６０内での高温リークオフ蒸気８８の滞留時間を増大させることにより、流路８５内の混合流れの温度を低下させる。この点について、バッフルプレート１６０は、第２の流入部材１１８においても同様な流れ構成を確立することを理解されたい。
【００１６】
この時点で、本発明の例示的な実施形態は、第１のつまり中圧タービンからの排出気体との混合に先立って、連結部材内での高温リークオフ蒸気の滞留時間を増大させて、第２のつまり低圧タービンに送給するようにすることを理解されたい。高温リークオフ蒸気の滞留時間を増大させることによって、複合サイクル発電プラントは、タービンシェル及びフードプレートのようなタービン構造体に悪影響を与えることなく、長期間にわたって非常に低い部分負荷条件で運転することができる。
【００１７】
全体として、本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、またさらにあらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用すること及びあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行うのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、かつ当業者が想起するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、本発明の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００１８】
２  複合サイクル発電プラント（ＣＣＰ）
４  第１のタービン（ＩＰ）
６  第２のタービン（ＬＰ）
９  鋳造シェル
１１  第１の端部部分
１２  第２の端部部分
１３  中間部分
１５  内側ハウジング
１７  複数のタービン回転組立体又は段
１８  複数のタービン回転組立体又は段
１９  複数のタービン回転組立体又は段
２０  複数のタービン回転組立体又は段
２１  複数のタービン回転組立体又は段
２２  複数のタービン回転組立体又は段
２３  複数のタービン回転組立体又は段
２４  複数のタービン回転組立体又は段
２６  第１の流体流れ
３０  鋳造シェル
３２  第１の端部部分
３３  第２の端部部分
３４  中間部分
３６  内側ハウジング
３８  複数のタービン回転組立体又は段
３９  複数のタービン回転組立体又は段
４０  複数のタービン回転組立体又は段
４１  複数のタービン回転組立体又は段
４２  複数のタービン回転組立体又は段
４５  フード
６０  鉛直接合部又は連結部材
６４  本体部分
６６  外径壁部分
６７  内径壁部分
６９  内側円周方向領域
７２  第１の内表面（本体部分６４の）
７３  第２の内表面（本体部分６４の）
７９  入口部分（本体部分６４の）
８０  出口部分（本体部分６４の）
８５  流路
８７  ＬＰ蒸気
８８  高温リークオフ蒸気
９５  第１の流入部材
９７  第１の端部部分（第１の流入部材９５の）
９８  第２の端部部分（第１の流入部材９５の）
９９  中間部分（第１の流入部材９５の）
１０４  第１の流入通路（第１の流入部材９５の）
１０９  移行部品
１１０  第１の端部
１１１  第２の端部
１１２  傾斜中間部分
１１５  混合通路
１１８  第２の流入部材
１２１  第１の端部部分
１２２  第２の端部部分
１２３  中間部分
１２５  第２の流入通路
１２８  移行部品
１３４  バッフルプレート
１４０  第１の端部セクション
１４１  第２の端部セクション
１４２  中間セクション
１４５  流れギャップ（幅Ｘ１、長さＸ２）
１４８  第２のギャップ
１６０  バッフルプレート
１６２  第１の端部セクション
１６３  第２の端部セクション
１６４  中間セクション
１７４  流れギャップ（幅Ｘ３、長さＸ４）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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