(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる圧力で作動する少なくとも２つの部分タービン（１１，１５）から成っていて少なくとも１回の中間再加熱を行って作動し、しかも高い方の圧力で作動する部分タービン（１１）に蒸気を貫流させた後、この蒸気を少なくとも１つの中間再加熱器（１３）へ案内して加熱し、その後、低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）へ供給する形式の蒸気タービンの運転法において、スタート動作中及び始動動作中には、タービンの全負荷／連続運転時に比して低温の蒸気を低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）に供給し、この場合、タービンの始動期中に、高温の中間再加熱蒸気をスプレー水により冷却してから、低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給することを特徴とする、蒸気タービンの運転法。
【請求項２】
互いに異なる圧力で作動する少なくとも２つの部分タービン（１１，１５）から成っていて少なくとも１回の中間再加熱を行って作動し、しかも高い方の圧力で作動する部分タービン（１１）に蒸気を貫流させた後、この蒸気を少なくとも１つの中間再加熱器（１３）へ案内して加熱し、その後、低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）へ供給する形式の蒸気タービンの運転法において、スタート動作中及び始動動作中には、タービンの全負荷／連続運転時に比して低温の蒸気を低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）に供給し、この場合、タービンの始動期中に、高い方の圧力で作動する部分タービン（１１）からの排出蒸気の少なくとも一部を、バイパス導管（１８）を介して直に、低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）内へ案内し、かつ全負荷もしくは連続運転に達した後に始めて、高い方の圧力で作動する部分タービン（１１）の全排出蒸気を中間再加熱器（１３）内へ案内して加熱し、次いで低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）へ供給し、しかも低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）へバイパス導管（１８）を介して直ちに案内される排出蒸気流を前記バイパス導管内でスプレー水により冷却することを特徴とする、蒸気タービンの運転法。
【請求項３】
タービンの始動期中に、高い方の圧力で作動する部分タービン（１１）からの全排出蒸気をバイパス導管（１８）を介して、低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）内へ直ちに案内する、請求項２記載の運転法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに異なる圧力で作動する２つの部分タービンを備えた蒸気タービンの運転法に関し、この場合、以下に部分タービンと言う概念は、中間再加熱を行う少なくとも１つの蒸気回路を使用する形式のものに関する。単一ケーシング式の蒸気タービンの種々のタービン段も含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
中間再加熱を行う蒸気タービンの運転法は、刊行文献：Ｌｕｅｇｅｒ著：Ｌｅｘｉｋｏｎ  ｄｅｒ  Ｅｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ  ｕｎｄ  Ｋｒａｆｔｍａｓｃｈｉｅｎｅｎ  ，Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｖｅｒｌａｇ−Ａｎｓｔａｌｔ発行，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ在，第４版，１９６５年，第７巻，第６１９頁に基づいてすでに公知である。
【０００３】
蒸気タービンの高圧部内ですでに作業を行った蒸気の温度は、蒸気がタービンの低圧部内へ達する前に中間再加熱により再び昇温させられ、これにより、適用可能な勾配が増大する。このことによりプラントの効率は向上する。
【０００４】
パワープラント又はコンビネーションパワープラントの運転を蒸気の中間再加熱して行う別の利点は、中間再加熱によりタービン最終段における蒸気の最終湿分が低下し、これにより、流体技術的な質及び耐用寿命が改善される点にある。
【０００５】
中間再加熱は、ボイラーへの蒸気を、特に煙道ガス加熱式の再加熱蛇管内に戻すことによって、或いは再加熱されて流動する新鮮蒸気又は凝縮する新鮮蒸気で加熱される専用中間再加熱器内へ蒸気を案内することによって行われる。
【０００６】
中間再加熱は、蒸気機械においては、機械内における膨張時に蒸気が過度に湿分を帯びた際に適用される。その場合、蒸気は或る所定数の段を貫流した後にタービンから中間再加熱器へ案内され、次いで改めてタービンに供給される。圧力勾配が著しく大きい場合には、再終段で過度の蒸気湿分が生じないようにするために、中間再加熱が複数回行われる。
【０００７】
これらの利点とは別に、しかしながら、中間再加熱回路は特にコンビネーションパワープラントではスタート時間が比較的長くなるという欠点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記公知の欠点を回避しようとする本発明の課題は、互いに異なる圧力により作動する少なくとも２つの部分タービンから成っていて中間加熱を行って作動すると共にコンビネーションパワープラント並びに一般的に火力操業される蒸気パワープラントで使用される蒸気タービンにおいて、始動時のスタート時間を削減することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の構成手段は、互いに異なる圧力で作動する少なくとも２つの部分タービンから成っていて少なくとも１回の中間再加熱を行って作動し、しかも高い方の圧力で作動する部分タービンに蒸気を貫流させた後、この蒸気を少なくとも１つの中間再加熱器へ案内して加熱し、その後、低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給する形式の蒸気タービンの運転法において、スタート動作中及び始動動作中には、タービンの全負荷／連続運転時に比して低温の蒸気を低い方の圧力で作動する部分タービンに供給する点にある。
【００１０】
本発明の利点は、蒸気タービンのスタート時間の削減及び機械的な負荷の軽減が得られることである。
【００１１】
タービンの始動期中に、高い方の圧力で作動する部分タービンからの排出蒸気の少なくとも一部を、バイパス導管を介して直ちに、低い方の圧力で作動する部分タービン内へ案内し、かつ全負荷もしくは連続運転に達した後に始めて、高い方の圧力で作動する部分タービンの全排出蒸気を中間再加熱器内へ案内して加熱し、次いで低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給するのが有利である。
【００１２】
更にまた、タービンの始動期中に、高温の中間再加熱蒸気をスプレー水により冷却して、低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給するのが一層効果的である。
【００１３】
低い方の圧力で作動する部分タービンへバイパス導管を介して直ちに案内される排出蒸気流をバイパス内でスプレー水により冷却するのが有利である。それというのは、これによって始動期において蒸気タービン制御への充分な干渉可能性が得られるからである。
【００１４】
タービンの始動期中に、高い方の圧力で作動する部分タービンからの全排出蒸気をバイパス導管を介して、低い方の圧力で作動する部分タービン内へ直ちに案内すると特に効果的である。このようにすれば、低い方の圧力で作動する部分タービンが比較的冷えた蒸気で始動されるので、蒸気タービンの極めて迅速な始動が可能になる。
【００１５】
更に、スタート前及びスタート中の蒸気タービンの運転状態及び又は中間再加熱器の通流要求に関連してバイパス流量を制御すると有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて、コンビネーションパワープラント内に組み込まれた複数の部分タービンから成る蒸気タービン群を本発明の２つの実施例で説明する。
【００１７】
図面には本発明の理解にとって重要なエレメントだけが図示されている。パワープラントのうち、例えば脱気器・給水タンクは図示されていない。媒体の流れ方向は矢印で示されている。
【００１８】
図１に概略的に示されたコンビネーションパワープラントでは、周囲空気が吸い込まれてフィルタシステムを介してガスタービン３の圧縮機２内へ案内される。空気は圧縮機２内で圧縮され、次いで燃料４と混合され、その混合物が燃焼室５内で燃焼させられる。その際に生じる燃焼ガスがガスタービン３を駆動する。このガスタービン３に連結された発電機６により電気的なエネルギが発生する。
【００１９】
ガスタービン３の熱い排気７が排気通路を介して廃熱ボイラ８内へ達する。この排気が煙突を介して大気へ放出される前に、いまだに存在する熱の大部分がこの廃熱ボイラを介して取り出されて、水・蒸気回路へ伝達される。
【００２０】
廃熱ボイラ８は種々の熱交換器部分９から成っている。まず、エコノマイザ内の水がほぼ飽和温度まで加熱される。次いでこの水は蒸発器内で蒸気に変態させられる。次いで飽和蒸気が再加熱器内でさらに加熱される。得られた新鮮蒸気は高圧蒸気導管１０を介して高圧（ＨＰ）部分タービン１１内へ達し、この高圧部分タービン内で部分的に膨張させられる。
【００２１】
部分的に膨張させられたこの蒸気は排出蒸気導管１２を介して中間再加熱器１３内へ達して加熱され、かつ導管１４を介して低圧（ＮＰ）部分タービン１５内へ案内される。高圧部分タービン１１及び及び低圧部分タービン１５内では熱エネルギが機械的なエネルギに変換される。この場合、蒸気タービンが発電機１６に連結されており、この発電機が電流を発生する。
【００２２】
蒸気は低圧部分タービンを通過した後に、復水器１７内で水に変態させられる。この水はここでは図示されていない給水タンク内へ案内され、この給水タンク内では、復水不能な気体が排除される。同様に図１には図示されていない給水ポンプがこの水を加圧して廃熱ボイラ８内へ戻し案内している。
【００２３】
本発明の主たる構成は、中間再加熱器１３へ通じた排出蒸気導管１２からバイパス導管１８が分岐しており、このバイパス導管が直接に低圧部分タービン１５の入口へ達しており、その結果、低圧部分タービン１５がスタート期及び始動期においては比較的冷えた排出蒸気により負荷される得ることにある。
【００２４】
始動期では高圧部分タービン１１からの排出蒸気の少なくとも一部がこのバイパス導管１８を介して直に低圧部分タービン１５内へ案内される。排出蒸気の他の部分は中間再加熱器１３内へ案内されて加熱され、次いで低圧部分タービン１５に供給される。その場合、両方の流れの混合は低圧部分タービン１５の手前又は低圧部分タービン１５の入口のところで直接行われる。
【００２５】
パイパス導管１８の開放は制御弁１９を介して行われる。この開放は、最適な始動を保証するために、スタート前及びスタート中の蒸気タービンの状態に調和される。例えば、蒸気タービンが室温まで冷却している際の常温スタート時では、低圧部分タービン１５が比較的冷えた例えば３００℃の蒸気で始動される。さもなければ応力状態が極めて高くなるからである。要するにこのスタート期では、高圧部分タービン１１からの全排出蒸気量がバイパス導管１８を介して案内され、始動期終了の後はじめて中間再加熱器１３に供給される。
【００２６】
これに対して、非常停止後の始動時には、蒸気タービンがまだ熱いために、高圧部分タービン１１からの排出蒸気の一部だけが中間再加熱され、低圧部分タービン１５は中間再加熱器１３からの中間再加熱された蒸気と、高圧部分タービン１１からの排出蒸気との混合物により負荷される。
【００２７】
機械の始動は、低圧部分タービンの応力状態を考慮した特性曲線に基づき、例えば低圧部分タービンの直前で温度測定を行い、その信号により制御弁１９を制御することにより行われる。
【００２８】
さらに、制御弁１９の開弁、ひいてはバイパス導管１８の開放を中間再加熱器１３の通流要求に適合させることも可能である。これにより、（高圧部分タービン１１の排出蒸気の、中間再加熱器１３を迂回するバイパスを有しない）公知技術に比して蒸気タービンのスタート時間が短縮される。別の利点は、バイパスの使用により、中間再加熱回路内の圧力が安定化されることであり、このことは、ボイラ又は蒸気タービンにとって望ましいことである。
【００２９】
高圧部分タービンが熱すぎる場合には、図１には示されていないバイパスを介して排出蒸気を直に復水器内へ案内することもでき、このことはシステムの安定化に貢献する。
【００３０】
全負荷運転もしくは連続運転中には制御弁１９が閉弁され、その結果、高圧部分タービン１１からの全排出蒸気量は、低圧部分タービン１５を負荷する前に中間再加熱器１３を通流させられる。
【００３１】
本発明が図示の実施例に制約されないのは勿論である。空間的に分離された高圧部分タービンと低圧部分タービンとから成る蒸気タービンではなしに、中間再加熱を行う単一ケーシング式の蒸気タービンにおいても本発明を使用することができる。
【００３２】
図２は別の実施例を略示したものである。この場合、高圧部分タービン１１、中圧部分タービン２０及び低圧部分タービン１５が設けられた蒸気タービン群が示されている。この場合、高圧部分タービン１１と中圧部分タービン２０との間、及び中圧部分タービン２０と低圧部分タービン１５との間にはそれぞれ蒸気のための中間再加熱器１３，１３ａが設けられている。バイパス導管１８，１８ａと制御弁１９，１９ａとにより、中間再加熱器１３，１３ａ内で加熱される蒸気量、もしくは中間再加熱器１３，１３ａを通流されない蒸気量が変化させられる。
【００３３】
さらに、この方法によれば、一般的に火力操業される蒸気パワープラントも運転され、その場合も上述の利点が得られる。
【００３４】
さらに、始動期中、高圧部分タービン１１からの排出蒸気の少なくとも一部を中間再加熱器１３を迂回させてバイパスさせる代わりに、排出蒸気を熱い中間再加熱器１３内へ案内して図示しないスプレー水により冷却する場合には、蒸気タービンのスタート時間と機械的な負荷とを軽減させることができる。さらに、両方の可能性（中間再加熱器を迂回させる排出蒸気のバイパスとスプレー水）の組み合わせも問題なく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン群、廃熱ボイラ、蒸気タービン群、中間再加熱器及び発電機が配置され、蒸気タービンが高圧タービンと低圧タービンとから成っているコンビネーションパワープラントを示す略示図である。
【図２】互いに異なる圧力で作動する圧力段の間の中間再加熱器とこの中間再加熱器を選択的にパイパスするようにした３圧力蒸気タービン群の略示図である。
【符号の説明】
１  周囲空気、  ２  圧縮機、  ３  ガスタービン、  ４  燃料、  ５  燃焼室、  ６  発電機、  ７  ガスタービンからの排出蒸気、  ８  廃熱ボイラ、  ９  熱交換器部分、  １０  高圧蒸気導管、  １１  高圧部分タービン、  １２排出蒸気導管、  １３，１３ａ  中間再加熱器、  １４  低圧部分タービンへの導管、  １５  低圧部分タービン、  １６  発電機、  １７  復水器、  １８，１８ａ  バイパス導管、  １９  制御弁、  ２０  中圧部分タービン
【図１】
0003795124.tif 000002
【図２】
0003795124.tif 000003