(57)【要約】  タービンシャフト（１）を加熱する方法であって、タービンシャフト（１）は、液体の水による水噴射の結果加熱されることを特徴とする。タービンシャフトを、水噴射の間、自身の回転軸線回りに回転させることが好ましい。また、水の温度は１００℃〜３５０℃であると好ましい。タービンシャフトは始動前に水噴射により加熱されるとさらに好ましい。さらに、タービンシャフトは最大暖機速度に至るまで水噴射により加熱されることが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシャフト（１）を加熱する方法であって、
タービンシャフト（１）は、液体の水による水噴射の結果加熱されることを特徴とするタービンシャフトの加熱方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記タービンシャフト（１）を、前記水噴射の間、自身の回転軸線回りに回転させることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記水の温度が１００℃〜３５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
前記タービンシャフト（１）は始動前に前記水噴射により加熱されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
前記タービンシャフト（１）は最大暖機速度に至るまで前記水噴射により加熱されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記最大暖機速度は８Hz 〜２５Hz であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項記載の方法において、
前記熱水（５）が給水予熱器から供給されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか一項記載の方法において、
前記熱水（５）が給水ポンプから供給されることを特徴とする方法。
【請求項９】
タービンシャフト表面を有したタービンシャフト（１）と、前記タービンシャフト表面に液体の水（５）を噴射する装置と、を備えた蒸気タービン。
【請求項１０】
請求項９記載の蒸気タービンにおいて、
ケーシングを有し、該ケーシングの内部に、前記水（５）を噴射するための噴射ノズル（６）が設けれていることを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンシャフトを加熱する方法に関し、更には、タービンシャフトを備える蒸気タービン、及び該タービンシャフトを加熱する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用の蒸気タービン設備を備えた発電所あるいは動力設備にあっては、その時の電力要求に応じて、個々の、あるいは複数の蒸気タービンを停止させ、かつ要求に応じてそれらを再始動できることが必要である。この場合、個々の蒸気タービン設備を迅速に再始動することが肝要である。これは特に、より長い停止時間、例えば週末明けの特に冷機起動後、そして暖気起動後といった場合に当て嵌まる。この再始動操作中に、蒸気温度及び蒸気圧力を上昇させるために、蒸気発生器をまず立ち上げ、あるいは加熱することが知られている。予め指示された起動温度、起動圧力、及び蒸気に関する起動品質が設定されると直ぐに、蒸気タービンを起動させるためのプロセスが開始される。このため、特に、生蒸気用のバルブがある程度開けられる。この場合、起動温度のためのバルブ、起動圧力のためのバルブ、及び蒸気の起動品質のためのバルブは、蒸気タービンの起動後に、蒸気タービンに対し無負荷運転あるいは低負荷運転が実行されるよう選択される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのパラメータは、実際の起動プロセスが開始されるまで変動してはならない。この場合通常、発電設備のタイプ、及び、ボイラー構造あるいは発電設備のサイズに応じて、大体１〜３時間を要する。冷機状態からの始動中に熱蒸気を導入するため、熱膨張応力が生じ、この結果通常、材料に高い負荷が掛かる。
【０００４】
エネルギー市場の自由化の結果、今のところ、蒸気タービン設備の運転をより長い時間停止することが日常化している。そのため、複数回の短期間停止、あるいは日毎の始動／停止運転方法、そして週末毎のの停止等が生ずる。
【０００５】
しかしながら、発電設備をいつでも迅速に起動可能とするには高い柔軟性が求められる。本発明はこのような課題を解決せんとしたもので、その目的は、急速加熱を可能とする方法及び蒸気タービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、タービンシャフトを加熱するための方法によって達成される。すなわち、タービンシャフトは水の噴射によって加熱される。蒸気タービンに関しての目的は、タービンシャフトを備えた、そして該タービンシャフトに水を噴射するための装置を備えた蒸気タービンによって達成される。
【０００７】
タービンシャフトは一般に、大きな質量を有し、そのため比較的高い熱容量を持った大きな構成要素である。そのためタービンシャフトは、エネルギーが供給されている間、比較的ゆっくりと加熱される。本発明の本質的な考え方は、タービンシャフトに熱水を噴射することにより、タービンシャフトを連続的に、より急速にに加熱することである。この水の噴射により、熱水によるタービンシャフトへの熱の急速な移動が生ずる。水の液体としての物理的状態は、この場合、水という用語により理解される。
【０００８】
有利な発展形は引用請求項に記載してある。タービンシャフトに対し熱水の熱が理想的に移動するように、１００℃〜３５０℃の温水又は熱水が用いられる。この１００℃〜３５０℃の温度にあって、前記水は気体（水蒸気）として存在する。
【０００９】
有利な実施形態では、タービンシャフトは、始動前に水の噴射によって加熱される。これによりタービンシャフトは、非常に早い段階で既に加熱されるものとなる。蒸気タービンは通常、いわゆるケーシングドレンを備えており、それらはタービンシャフトに水がスプレーされている間、通常開いている。蒸気タービン内を噴射水の圧力よりも低く設定することにより、噴射水は蒸気となる。噴射された水が次いで低温の構成部材上で凝縮する間に所望の加熱はなされる。その結果、タービンシャフトは、電気供給ネットワークに接続されることができるよう、より急速に加熱され、かつより早期に運転温度に達することができる。
【００１０】
有利な実施形態では、タービンシャフトには、最大暖機速度に達するまで水が噴霧される。この場合の最大暖機速度は８Hz 〜２５Hz である。水を噴射している間、熱がタービンシャフトに付与されるので、昇温工程において、タービンシャフトが最大暖機速度に達するまで水をタービンシャフトに連続的に噴射することが有利である。その結果始動時間はさらに短縮する。
【００１１】
この場合、熱水は、給水予熱器あるいは給水ポンプから供給され、所望の蒸気純度を保証するように、例えば並列蒸気源から供給される。蒸気タービン設備においては通常、水蒸気サイクルは、水が給水予熱器又は給水ポンプから得られるように設けられている。ポンプからの水と比較すると、給水予熱器からの水は温度が高く、タービン内圧力は非常に重要である。
【００１２】
有利な実施形態では、熱水をタービンシャフトに噴霧する噴射ノズルが、蒸気タービンの内部に配設されている。
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タービンシャフト上への水の噴射状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、タービンシャフト１を、双流型のものとして概略で示すものである。従って、タービンシャフト１は左側流れ２及び右側流れ３を有する。タービンシャフト１は回転軸線４回りに回転する。運転中、生蒸気が、詳細は図示されていない供給部を介して該蒸気タービン内に流れ込み、前記左側流れ２及び右側流れ３に沿って膨張する。また、詳細は示されていないが、タービンシャフト１は複数の動翼を備えている。運転中、タービンシャフトは３００℃以上に昇温する。その温度は６３０℃にまで至る。運転停止後、タービンシャフトの温度は１００℃に下がる。
【００１６】
タービンシャフト１を急速に加熱するために、噴射ノズル６から熱水５が噴霧される。熱水５は１００℃〜３５０℃の温度とすることができる。昇温中、この場合水は、バルブ７を介して前記噴射ノズル６に向けられる。ライン８を介して噴射ノズル６に向けられる水量はバルブ７により調整される。
【００１７】
この場合、タービンシャフト１は、始動前に、水噴射により昇温される。つまり、タービンシャフト１には、回転運転中、すなわちモータにより外部から与えられる回転運動をしている際には、既に水が噴霧されている。但し、その際、噴射ノズル６から噴霧される水５の全量がタービンシャフト１の表面全体にむらなく行き渡るよう注意すべきである。さもなくば局部応力が生ずる可能性があるからである。また、タービンシャフト１には、最大暖機速度に達するまで、噴射ノズル６によって熱水５が噴霧される。この場合、暖機速度は８Hz 〜２５Hz に達する。
【００１８】
前記バルブ７はライン９に流体接続されている。ライン９は、詳細は図示されないが、給水予熱器又は給水ポンプに流体接続されている。すなわち、熱水５は、給水加熱ストリップ又は給水ポンプから供給される。供給源は、熱水５に要求される温度に応じて選択される。双方を組み合わせ、給水予熱器からの熱水と給水ポンプからのものとを混合するることも考えられる。あるいは、並列蒸気源から、例えば第２の発電ユニットから引き出すことも考えられる。
【００１９】
前記タービンシャフト１は、図示されない蒸気タービンの一部である。該蒸気タービンは、ケーシングを備える。該ケーシングは、内部に、熱水５を噴射する前記噴射ノズル６を備えるものである。噴射ノズル６の位置及び熱水５の流量は、熱移動効率が最適となるよう適正に選定されるべきである。また、該蒸気タービンは、ケーシング内の水を排出できるよう構成されたケーシングドレンを備えている。これらケーシングドレンは上記加熱工程において開かれており、水を排出することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１  タービンシャフト
２  左側流れ
３  右側流れ
４  回転軸線
５  水（熱水）
６  噴射ノズル
７  バルブ
８，９  ライン
【図１】
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【国際調査報告】
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