低压蒸汽回收涡轮发电机的制作方法

专利名称：低压蒸汽回收涡轮发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及回收从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽并进行发电的低压 蒸汽回收涡轮发电机。
背景技术：
化学设备等工厂由可移式燃油锅炉和废热锅炉产生高、中压蒸汽而利 用于各种用途。该高、中压蒸汽由于按照其需要的变化而产生剩余蒸汽，
所以如图12所示那样被谋求有效利用。该图中把剩余蒸汽向高、中压蒸汽 集管101引导，并通过从该高、中压蒸汽集管101供给的蒸汽来^f吏蒸汽涡 轮102旋转，利用该旋转力来驱动泵和压缩机等被驱动机103。从蒸汽涡轮 102排出的蒸汽作为0.3MPa (表压)左右的低压蒸汽而被向低压蒸汽集管 104引导。低压蒸汽集管104的低压蒸汽被减压阀105减压到规定压后，被 冷凝器106变成冷凝水。由冷凝器106得到的冷凝水通过冷凝水泵107再 次向锅炉供给。
现有这样通过剩余蒸汽得到被驱动机的动力来回收能量，但对于利用 后的低压蒸汽则把其能量由减压阀105无效消耗了。特别是纸浆、食品等 中小规模工厂由于运转负载的变动而无效产生低压蒸汽的情况不少。
专利文献1公开了在由于工厂蒸汽急减而产生剩余蒸汽时有效处理剩 余蒸汽的技术。
专利文献1:特开平10-141013号公报
但该文献记载的处理方法不过是把剩余蒸汽向大气释放或向冷凝器供 给，并不是把从涡轮排出的低压蒸汽有效回收。
因此，希望把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽不是无效地废弃，而 是把低压蒸汽的能量有效回收。
另一方面，在利用0.3MPa (表压)左右的低压蒸汽来驱动蒸汽涡轮进 行发电时，为了有效回收低压蒸汽的能量， 一般是把涡轮的级数设定在两置空间有富裕的工厂才能设置。
且根据回收低压蒸汽的蒸汽涡轮而要个别设计冷凝器和冷凝水泵等辅 助设备，不能谋求缩短交货期和降低成本。
为了把蒸汽涡轮和辅助设备等个别地向设置现场安装，所需要的作业 者多，且工序复杂。
因此，以往为了把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽进行回收并发电 而存在设置空间、交货期和成本等多个问题，所以是有困难的。

发明内容
本发明是鉴于该情况而开发的，目的在于提供一种低压蒸汽回收涡轮 发电机，能够现实地进行设置而把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽有效 回收并进行发电。
为了解决上述课题，本发明的低压蒸汽回收涡轮发电机采用以下的机构。
即，本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机具备回收从高压侧蒸
汽涡轮排出的低压蒸汽并被驱动旋转的低压蒸汽回收涡轮、利用该低压蒸
汽回收涡轮的旋转输出进行发电的发电机、把从所述低压蒸汽回收涡轮排
出的蒸汽进行凝缩液化的冷凝器，且所述低压蒸汽回收涡轮、所述发电机 和所述冷凝器被安装在能够搬运的可移动式箱体内。
把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽由低压蒸汽回收涡轮进行回收并 利用发电机进行发电，则能够把现有未利用而废弃的低压蒸汽的能量有效 地利用。
由于具备把从低压蒸汽回收涡轮排出的蒸汽进行凝缩液化的冷凝器， 所以能够把被冷凝器液化的饱和水向设置工厂内的给水系统送返。
由于把低压蒸汽回收涡轮、发电机和冷凝器安装在能够通过拖车和起 重机等搬运装置进行搬运的可移动式箱体，所以只要^^可移动式箱体设置 在设置工厂内，就向现场的导入工序就大致完成，因此作业被缩短化。具 体地来说就是由组装工厂把低压蒸汽回收涡轮、发电机和冷凝器安装在可 移动式箱体内后，4巴安装后的可移动式箱体由拖车向"i殳置工厂运送，在设 置工厂的现场由起重机来设置可移动式箱体。 过把低压蒸汽回收涡轮、发电机和冷凝器向可移动式箱体安装而能够进行单元化(拖运化)，所以只要预先把不同输出(例如三种输出) 的低压蒸汽回收涡轮发电机作为标准设备来准备，就能够谋求缩短设计时 间和交货期。
本发明 一形态的低压蒸汽回收涡轮把从高压侧蒸汽涡轮排出的本来不 利用用来作为该蒸汽涡轮的驱动而被释放的蒸汽进行回收，应当注意区别 于，在同 一旋转轴上具备高压涡轮和低压涡轮的多级蒸汽涡轮的该低压涡轮。
根据本发明 一 形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，所述低压蒸汽回收涡 轮的其涡轮级数是单级。
通过把低压蒸汽回收涡轮的涡轮级数设定成单级，与设定成两级以上 的多级数相比则能够缩短低压蒸汽回收涡轮的轴长度。由此，能够容易地 被收容在可移动式箱体内。
且根据本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，进行所述低压蒸汽 的整周进入，即，所述低压蒸汽流入到遍及所述低压蒸汽回收涡轮的涡轮 动叶片进行旋转周向的大致整周。
通过把低压蒸汽整周进入而能够高效率地回收能量。由此，即使是单 级的涡轮也能够确保希望的发电量。
与使低压蒸汽局部进入的情况相比，由于整周进入对于涡轮动叶片减 少了负载，所以能够使涡轮动叶片的形状相对流动最优化，能够更加谋求 提高效率。
且根据本发明 一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，在所述低压蒸汽回 收涡轮与所述发电机之间设置把该低压蒸汽回收涡轮输出轴的转速减速的 减速齿轮，所述低压蒸汽回收涡轮的所述输出轴与所述减速齿轮是不经由 接头而直接连结的齿轮一体型。
由于利用齿轮一体型把低压蒸汽回收涡轮与减速齿轮连接，所以能够 不需要接头，能够紧凑化。
且根据本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，把所述低压蒸汽回
收涡轮收容在所述可移动式箱体内，而且在所述可移动式箱体的壁部设置 开口于引导来自所述低压蒸汽回收涡轮排出蒸汽的排出蒸汽管下游端的排 出开口部、开口于把排出蒸汽向所述冷凝器引导的排出蒸汽导入管上游端 的导入开口部，在所述排出开口部与所述导入开口部之间，将这些开口部之间连接的连接配管在所述可移动式箱体的外部能够进行连接。
在可移动式箱体的壁部设置有与低压蒸汽回收涡轮连接的排出蒸汽 管的排出开口部和与冷凝器连接的排出蒸汽导入管的导入开口部。在把低 压蒸汽回收涡轮发电机设置在设置工厂的规定位置后，在可移动式箱体的
外部由连接配管来连接开口部之间。由此，排出蒸汽的流路就从低压蒸汽 回收涡轮形成到冷凝器。这样，在可移动式箱体的外部能够连接，由于在 可移动式箱体的内部不设置连接配管，所以能够确保可移动式箱体内的空 间，能够緩和设置各机器时的空间上的制约。
且根据本发明 一 形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，也可以具备使从所 述发电机输出的电力与外部系统同步的同步装置。
部系统能够容易并行运转。
通过把同步装置预先组装到低压蒸汽回收涡轮发电机就能够减轻设置 后的作业。
同步装置优选设置在箱体一侧设置的机侧拒处。
且根据本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，所述箱体为集装箱。 把箱体作为集装箱而按标准化的大小来构成箱体，因此，能够由拖车
等搬运装置容易地进行运送和设置。作为集装箱以海上集装箱所使用的干 式集装箱为合适。更具体地来说就是以ISO标准的40ft干式集装箱为合适。
且根据本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，所述箱体被设定成 把所述集装箱上下层叠的双层结构，上层的所述集装箱安装所述低压蒸汽 回收涡轮，下层的所述集装箱安装所述冷凝器。
由于把集装箱设定成上下层叠的双层结构，在上层的集装箱安装低压 蒸汽回收涡轮，在下层的集装箱安装冷凝器，所以从低压蒸汽回收涡轮排 出的排出蒸汽被向下层的冷凝器引导。由此，是湿蒸汽的排出蒸汽利用重 力被向下层的冷凝器引导，能够把冷凝水顺利地向下层引导。
且根据本发明一形态的低压蒸汽回收涡轮发电机，所述低压蒸汽回收 涡轮被收容在所述集装箱内，在所述集装箱的顶壁设置所述冷凝器，
该冷凝器是空冷式，该空冷式的冷凝器具备取入外气来冷却来自所述 低压蒸汽回收涡轮的排出蒸汽的冷却风扇，所述集装箱的壁部设置有排气 口 ，使所述冷却风扇取入的外气在通过该集装箱内后向外部排出。由于把低压蒸汽回收涡轮收容在集装箱内且在该集装箱的顶壁设置具 备冷却风扇的空冷式冷凝器，所以由一个集装箱就能够构成低压蒸汽回收 涡轮发电机。
通过使冷却风扇取入的外气通过集装箱内从排气口向外部排出，能够 将被低压蒸汽回收涡轮取入的低压蒸汽所加热了的集装箱内部环境进行冷却。
且根据本发明的低压蒸汽回收涡轮发电机，由于把低压蒸汽回收涡轮、 发电机和冷凝器对于可移动式箱体来安装，所以能够容易设置，而且能够 把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽有效地回收并进行发电。


图1是概略表示本发明第一实施例低压蒸汽回收涡轮发电机连接结构
的图2是表示把本发明第一实施例低压蒸汽回收涡轮发电机配置在箱体 内状态的侧视图3是把发电机位于在比图2低压蒸汽回收涡轮发电机的蒸汽涡轮还 靠跟前侧而/人斜后方看的立体图4是把蒸汽涡轮位于在比图2低压蒸汽回收涡轮发电机的发电机还 靠跟前侧而从斜后方看的立体图5是概略表示齿轮一体型了的蒸汽涡轮(低压蒸汽回收涡轮)和减 速齿轮的纵剖视图6是表示相对蒸汽涡轮(低压蒸汽回收涡轮)的涡轮动叶片而把低 压蒸汽整周进入的概略结构的主视图7是概略表示低压蒸汽回收涡轮发电机1电系统的图8是概略表示本发明第二实施例低压蒸汽回收涡轮发电机连接结构
的图9是表示把本发明第二实施例低压蒸汽回收涡轮发电机配置在箱体 内状态的侧^L图IO是把发电机位于在比图9低压蒸汽回收涡轮发电机的蒸汽涡轮还 靠跟前侧而>^人斜后方看的立体图11是把蒸汽涡轮位于在比图9低压蒸汽回收涡轮发电机的发电机还
8靠3艮前侧而>^人斜后方看的立体图12是表示现有剩余蒸汽有效利用的概略图。
符号说明
1、 1'低压蒸汽回收涡轮发电机 3蒸汽涡轮(低压蒸汽回收涡轮)
5发电机 7、 7'冷凝器 9冷凝水泵
14、 14'箱体(可移动式箱体) 14a、 14b、 14c集装箱
16减速齿轮 55同步装置 61冷却风扇
具体实施例方式
以下参照

本发明的实施例。 [第一实施例]
图1概略表示本发明第一实施例低压蒸汽回收涡轮发电机1的连接结构。
低压蒸汽回收涡轮发电机1从低压蒸汽集管104得到0.3MPa (表压) 左右的低压蒸汽并进行发电。如使用现有技术的图12说明的那样，低压蒸 汽集管104供给从高压侧蒸汽涡轮排出的蒸汽。
低压蒸汽回收涡轮发电机1具备回收低压蒸汽并被驱动旋转的低压 蒸汽回收涡轮(以下单叫做"蒸汽涡轮")3、利用蒸汽涡轮3的旋转输出 进行发电的发电机5、把从蒸汽涡轮3排出的蒸汽进行凝缩液化的冷凝器7、 用于把被冷凝器7凝缩液化的冷凝水向外部的给水系统运送的冷凝水泵9。
连接低压蒸汽集管104与蒸汽涡轮3的低压蒸汽导入配管IO设置有用 于调整蒸汽流量的控制阀12。
图2~图4表示把上述的蒸汽涡轮3、发电机5、冷凝器7、冷凝水泵9、 控制阀12等安装在箱体14内的低压蒸汽回收涡轮发电机1。图2表示低压 蒸汽回收涡轮发电机1的侧视图，图3是把发电机5位于在比蒸汽涡轮3 还靠跟前侧而从斜后方看的立体图，图4是把蒸汽涡轮3位于在比发电机5 还靠跟前侧而从斜后方看的立体图。
如各图所示，本实施例的低压蒸汽回收涡轮发电机1在把蒸汽涡轮3 等各机器安装在箱体14内的状态下，被单元化(拖运化)。优选该单元按 照供给的低压蒸汽流量而作为把输出例如分为200kW、 500 kW 、 1000 kW 这样三种程度的标准设备来准备。箱体14由上集装箱14a和下集装箱14b构成。具体地来说就是把上集 装箱14a层叠在下集装箱14b上方的两层结构，把各个集装箱利用焊接等固 定方法来固定。各集装箱14a、 14b是使用ISO标准中40ft的干式集装箱。 通过这样使用标准集装箱来构成箱体14,就成为能够由拖车和起重机这样 的搬运装置容易搬运的可移动式。
在上集装箱14a内安装蒸汽涡轮3和发电机5。蒸汽涡轮3和发电机5 被设置成使各自的旋转轴(未图示)朝向集装箱14a长度方向的状态。
在与上集装箱14a的长度方向正交的正面壁部15a设置有把低压蒸汽 向蒸汽涡轮3引导的低压蒸汽导入配管10的连接法兰盘10a。在低压蒸汽 导入配管IO设置的控制阀12的下游端设置有调速装置即调速器17。
在蒸汽涡轮3与发电机5之间设置有把蒸汽涡轮3的输出轴转速减速 的减速齿轮16。如后述那样，蒸汽涡轮3的输出轴相对减速齿轮16是不经 由接头而直接连结的齿轮一体型。
用于引导通过了蒸汽涡轮3的蒸汽的排出蒸汽管19 (参照图3)与蒸 汽涡轮3连接。排出蒸汽管19在下游端具备蒸汽排出法兰盘(排出开口部) 19a。蒸汽排出法兰盘19a被设置在沿上集装箱14a的长度方向延伸的侧壁 部15b。
下集装箱i4b内安装冷凝器7和冷凝水泵9。
冷凝器7是水冷式，如图3和图4所示，具备从外部引导冷却水的冷 却水导入管20和冷却水排出管21。冷却水导入管20在上游端具备导入法 兰盘20a。该导入法兰盘20a被设置在沿下集装箱14b的长度方向延伸的侧 壁部18b (图3中的跟前侧)。冷却水排出管21在下游端具备排出法兰盘 21a。该排出法兰盘21a被设置在下集装箱14b的另一个侧壁部18c (图4 中的3艮前侧)。
冷凝器7具备用于把从蒸汽涡轮3引导来的排出蒸汽导入的排出蒸汽 导入管23 (参照图3和图4)。排出蒸汽导入管23在上游端具备蒸汽导入 法兰盘(导入开口部)23a。蒸汽导入法兰盘23a^^殳置在下集装箱14b的 侧壁部18b (图3中的跟前侧)。该蒸汽导入法兰盘23a和上述的蒸汽排出 法兰盘19a被设置在构成箱体14同一面的集装箱14的侧壁部18b、 15b, 且向集装箱14的外侧开口。因此，在箱体14的外部能够利用连接配管(未 图示)把法兰盘23a、 19a之间连接。通过这样把连接配管连接在法兰盘23a、19a之间则形成从蒸汽涡轮3到冷凝器7的排出蒸汽流路。
在下集装箱14b内还设置有真空泵25。由该真空泵25把冷凝器7内抽 真空。由此，来实现利用大热函落差的冷凝水涡轮(利用排出压 500mmHgV)。作为真空泵25例如使用水封式的离心式真空泵。
在冷凝器7的底部连接有冷凝水排出配管27。冷凝水排出配管27设置 有冷凝水泵9，由该冷凝水泵9把冷凝器7内留存的冷凝水向未图示的外部 给水系统运送。冷凝水排出配管27的上游端与冷凝器7的底部连接，把冷 凝水排出配管27的高度位置位于冷凝器7的下方。由此，冷凝水泵9就能 够利用冷凝器7留存的饱和水(冷凝水)的静水头。
冷凝水排出配管27在下游端具备冷凝水排出法兰盘27a。该冷凝水排 出法兰盘27a被设置在下集装箱14b的侧壁部18b的下方。
下集装箱14b的背面壁部18d设置有机侧拒29。机侧拒29收容有用于 运转、控制蒸汽涡轮3、发电机5、冷凝水泵9、真空泵25的各种机器。
虽然未图示，但在下集装箱14b的固定部位设置有操作者能够出入的 门，且在下集装箱14b的底面部与上集装箱14a的底面部之间设置有连接的 台阶。
图5是概略表示被齿轮一体型了的蒸汽涡轮3的侧剖视图。如该图所 示，在蒸汽涡轮用壳体33的内部配置有通过轴承35被能够旋转地支承的 旋转轴37。旋转轴37上固定着与旋转轴37—起旋转的转子39。多个涡轮 动叶片41在周方向具有规定间隔地固定在转子39的外周。被调速器17进 行了流量调整的低压蒸汽向这些涡轮动叶片41流入。向涡轮动叶片41流 入并完成工作的蒸汽从设置在蒸汽涡轮用壳体33的排出蒸汽管19流出。
蒸汽涡轮3的旋转轴37被设定为是输出旋转力的输出轴，与减速齿轮 用壳体44内收容的齿轮连接。具体地来说就是把设定为输出轴的旋转轴37 的一端延伸到减速齿轮用壳体44内，在其前端部固定第一齿轮42a。第一 齿轮42a与比该第一齿轮42a齿数多的第二齿轮42b啮合。第二齿轮42b 被固定在中间齿轮轴43a上。该中间齿轮轴43a上固定着比第二齿轮42b 齿数少的第三齿轮42c。第三齿轮42c与比该第三齿轮42c齿数多的第四齿 轮42d啮合。第四齿轮42d被固定在最终级齿轮轴43b上。该最终级齿轮 轴43b向减速齿轮用壳体44的外部延伸，并经由传递旋转力的联轴器(接 头)45而与发电才几5的输入轴5a连接。蒸汽涡轮用壳体33与减速齿轮用壳体44通过法兰盘等连接部46结合。
这样，就成为蒸汽涡轮3的旋转轴(输出轴)37对于减速齿轮16的第 —齿轮42a是不经由接头而直接连结的齿轮一体型。由于能够不需要接头， 所以能够把蒸汽涡轮3和减速齿轮16在轴向上缩短而成为紧凑的结构。
图6表示正面看蒸汽涡轮3的涡轮动叶片41的图。如该图所示，在涡 轮动叶片41的上游侧形成有沿涡轮动叶片41的旋转周向360°延伸的导入 流;洛47。利用该导入流路47而佳:,人流入口 47a流入的〗氐压蒸汽对于涡4仑动 叶片41是整周进入。即，为了使低压蒸汽向转子39 (参照图5)周方向设 置多个的所有涡轮动叶片41大致均匀地流入而形成导入流路47。
由于这样使低压蒸汽在涡轮动叶片41旋转的周方向大致整周流入地设 定成整周进入，所以能够高效率地回收能量。由此，即使是单级的涡轮也 能够确保希望的发电量。
与使低压蒸汽局部进入的情况相比，由于整周进入对于涡轮动叶片减 少了负载，所以能够使涡轮动叶片的形状相对流入蒸汽的流动最优化，能 够更加谋求提高效率。
图7表示上述低压蒸汽回收涡轮发电机1电系统的概念图。
来自发电机5的输出电力通过机侧拒29的电力输出配线28向设置在 低压蒸汽回收涡轮发电机1外部的已经设置有的高压配电盘30输送。被向 高压配电盘30输送的电力经由断开时被切断的遮断开关30a而向母线(外 部系统)31输送。母线的电压例如是6.6kV或3.3kV。
机侧拒29具备同步装置55、具有联锁功能的保护继电器度量仪表 56和自动电压调整器(AVR: Automatic Voltage Regulator) 57。
在同步装置55与电力输出配线28之间设置有变压器55b，把降压的电 压信号向同步装置55供给。从外部输入端子55a向同步装置55输入母线 31的相位信号。高压配电盘30设置有经由变压器31a而与母线31连接的 输出端子31b，能够把母线31的相位信号向外部输入端子55a输出。
这样通过设置同步装置55并调整从发电机5输出的电力和母线31的 相位，则能够容易把发电机5相对母线31来并行运转。通过把具备同步装 置55的机侧拒29设置在低压蒸汽回收涡轮发电机1则能够减轻设置后的 作业。
保护继电器度量仪表56参照发电机5的输出而在异常时(断开时)发出联锁信号，把高压配电盘30的遮断开关30a切断。
自动电压调整器57根据从与发电机5连接的励磁机58得到的电流值 和电压值而把发电机5的输出电压调整成为一定。
具备中性点接地电阻器(Neutral Grounding Resistor)的NGR盘59 与发电机5连接。该NGR盘59能够根据需要省略。
下面说明上述结构的低压蒸汽涡轮发电机1的设置工序。
首先，在组装工厂把ISO标准的40ft集装箱14a、 14b上下重叠成两层， 把这些集装箱14a、14b利用焊接等固定而形成箱体14。接着在上集装箱14a 内安装蒸汽涡轮3、减速齿轮16和发电机5等。向下集装箱14b安装冷凝 器7、冷凝水泵9、真空泵25和机侧拒29等。然后进行机侧拒29与蒸汽 涡轮3、发电机5、冷凝水泵9、真空泵25的配线。这样安装各机器而构成 图2所示状态的单元(以下叫做"组装单元")。
通过拖车把组装单元从组装工厂运送到设置工厂。这时，由于箱体14 是由ISO标准的集装箱14a、 14b构成，所以容易由拖车装载。在向拖车装 载时能够使用具备通用吊具的起重机。
被拖车搬运到设置工厂的组装单元由规定的起重机被从拖车卸下来并 搬运到设置工厂内的规定设置场所。
在设置场所把从低压蒸汽集管104引导来的供给配管(未图示)与低 压蒸汽导入配管10的连接法兰盘10a连接。在箱体14的外部在蒸汽导入法 兰盘23a与蒸汽排出法兰盘19a之间由连接配管(未图示)进行连接。把冷 凝水排出配管27的冷凝水排出法兰盘27a和与设置工厂锅炉给水系统连接 的给水配管(未图示)连接。而且把设置工厂设置的冷却水配管与冷却水 导入管20的导入法兰盘20a连接，且把冷却水排出管21的排出法兰盘21a 与设置在设置工厂的排水管连接。
把机侧拒29的电力输出端子29a与外部高压配电盘30的电力输入端 子30b连接，且把同步装置55的外部输入端子55a与输出母线31相位信号 的输出端子31b连接(参照图7)。
下面说明上述结构低压蒸汽涡轮发电机1的动作。
在高压侧蒸汽涡轮(例如参照图12的蒸汽涡轮102)中完成工作的 0.3MPa左右的低压蒸汽被向低压蒸汽集管104 (参照图1 )排出，低压蒸汽 被从该低压蒸汽集管104向图2所示的低压蒸汽回收涡轮发电机1供给。低压蒸汽被从低压蒸汽导入配管10的连接法兰盘10a引导，在由控制阀12 调整好蒸汽流量后向调速器17引导。调速器17调整蒸汽流量以使蒸汽涡 轮3的转速被调整到规定的转速。
通过了调速器17的低压蒸汽向图5所示的蒸汽涡轮3的蒸汽涡轮用壳 体33内流入，对蒸汽涡轮3的涡轮动叶片41进行工作。这时如图6所示， 低压蒸汽向涡轮动叶片41整周进入，能量被有效回收。被低压蒸汽给予的 功经由涡轮动叶片41而向转子39和旋转轴37传递，并被作为机械动力的 旋转输出被取出。来自旋转轴37的旋转输出被向不经由联轴器而与旋转轴 37直接连结的减速齿轮16传递并被减速到规定转速。来自减速齿轮16的 旋转输出从最终级齿轮轴43b经由联轴器45而向发电机5的输入轴5a传 递。发电机5把从输入轴5a输入的机械旋转力变换成电能来发电。
对涡轮动叶片41完成了工作的蒸汽被从排出蒸汽管19排出。在排出 蒸汽管19内被引导的排出蒸汽例如如图3所示那样，通过连接在下游端的 蒸汽排出法兰盘19a与蒸汽导入法兰盘23a之间的连接配管(未图示)而被 向位于下方的蒸汽导入配管23引导。
向蒸汽导入配管23流入的排出蒸汽被向冷凝器7引导。由于冷凝器7 内引导排出蒸汽的空间被真空泵25抽真空，所以排出蒸汽被向冷凝器7内 引导。
引导到冷凝器7内的排出蒸汽被从冷却水导入管20导入的冷却水所冷 却，凝缩液化而成为饱和水，存储在冷凝器7的下方。从冷却水导入管20 供给并从排出蒸汽夺走凝缩潜热的冷却水通过冷却水排出管21并向外部排出。
储存在冷凝器7下方的饱和水(冷凝水)由冷凝水泵9并通过冷凝水 排出配管27而向外部的给水系统排出。由于把冷凝水排出配管27设置在 冷凝器7的底部，且把冷凝水泵9位于冷凝器7的下方，所以通过利用冷 凝器7储存的饱和水的静水头就能够由冷凝水泵9顺利地运送饱和水。
如图7所示，由发电机5发出的电力被自动电压调整器57调整成规定 的电压。且发出的电力由设置在机侧拒29的同步装置55在调整了发出的 电力与母线31的相位之后被向设置在外部高压配电盘30的母线31供给。
根据上述本实施例的低压蒸汽涡轮发电机1而有以下的作用效果。
把从高压侧蒸汽涡轮(未图示)排出的低压蒸汽由蒸汽涡轮3进行回收并利用发电机进行发电，则能够把现有未利用而废弃的低压蒸汽的能量 有效地利用。
够把被冷凝器液化的饱和水向设置工厂内的给水系统送返。
由于把蒸汽涡轮3、发电机5和冷凝器7对于能够安装在通过拖车和起 重机等搬运装置进行搬运的箱体14内，所以只要把可移动式的箱体14设 置在设置工厂内就向现场的导入工序就大致完成，因此能够把作业缩短化。
由于通过把蒸汽涡轮3、发电机5和冷凝器7向箱体14安装而能够进 行单元化(拖运化)，所以只要预先把不同输出的低压蒸汽回收涡轮发电机 1作为标准设备来准备，就能够谋求缩短设计时间和交货期。
通过把蒸汽涡轮3的涡轮级数设定成单级(参照图5)，与设定成两级 以上的多级数相比则能够缩短低压蒸汽回收涡轮的轴长度。由此，能够容 易地被收容在箱体14内。
由于采用把低压蒸汽整周进入的蒸汽涡轮3 (参照图6),所以能够高 效率地回收能量。由此，即使是单级的蒸汽涡轮3也能够确保希望的发电 量。与局部进入低压蒸汽的情况相比，由于整周进入对于涡轮动叶片减少 了负载，所以能够使涡轮动叶片41的形状相对流动最优化，能够更加谋求 提高效率。
由于利用齿轮一体型把蒸汽涡轮3与减速齿轮16连接(参照图5),所 以能够不需要接头，能够紧凑化。
由于在箱体14的侧壁部15b、 18b设置与蒸汽涡轮3连接的排出蒸 汽管19的蒸汽排出法兰盘19a和与冷凝器7连接的排出蒸汽导入管23的蒸 汽导入法兰盘23a，所以在设置完低压蒸汽回收涡轮发电机1之后，在箱体 14的外部仅把连接配管(未图示)进行连接便可，能够减轻设置时的作业。 由于在箱体14的内部不需要设置连接配管，所以能够确保箱体14内的空 间，能够緩和设置各机器时的空间上的制约。
由于低压蒸汽回收涡轮发电机1在机侧拒29具备同步装置55,所以对 于外部系统能够容易使发电机5并行运转。通过把同步装置55预先组装到 机侧拒29则能够减轻设置后的作业。
由于把箱体14使用ISO标准的集装箱14a、 14b构成，所以由拖车和 起重机能够容易搬运和设置。
15由于把集装箱14a、 14b设定成上下层叠的双层结构，在上集装箱14a 安装蒸汽涡轮3，在下集装箱14b安装冷凝器7，所以从蒸汽涡轮3排出的 排出蒸汽被向下方的冷凝器7引导。由此，是湿蒸汽的排出蒸汽利用重力 被向下方的冷凝器7引导，所以能够把冷凝水顺利地向下方引导。
下面使用图8~图11说明本发明的第二实施例。
本实施例与第一实施例相比在冷凝器是空冷式的点、箱体仅由一个集 装箱构成的点上有大不同。本实施例中对于与第一实施例相同的结构则付 与相同符号，根据需要而省略其说明。
如图8所示，低压蒸汽回收涡轮发电机1'从低压蒸汽集管104得到 0.3MPa (表压)左右的低压蒸汽并进行发电。如使用现有技术的困12说明 的那样，低压蒸汽集管104供给从高压侧蒸汽涡轮排出的蒸汽。
低压蒸汽回收涡轮发电机r具备回收低压蒸汽并被驱动旋转的低压 蒸汽回收涡轮(以下单叫做"蒸汽涡轮")3、利用蒸汽涡轮3的旋转输出 进行发电的发电机5 、把从蒸汽涡轮3排出的蒸汽进行凝缩液化的空冷式冷 凝器7'、用于把被冷凝器7'凝缩液化的冷凝水向外部的给水系统运送的 冷凝水泵9。
连接低压蒸汽集管104与蒸汽涡轮3的低压蒸汽导入配管IO设置有用 于调整蒸汽流量的控制阀12。
图9 图11表示把上述的蒸汽涡轮3、发电机5、冷凝器7'、冷凝水 泵9、控制阀12等安装在箱体14'内的低压蒸汽回收涡轮发电机1'。图 9表示低压蒸汽回收涡轮发电机1的侧视图，图10是把发电机5位于在比 蒸汽涡轮3还靠跟前侧而从斜后方看的立体图，图11是把蒸汽涡轮3位于 在比发电机5还靠跟前侧而从斜后方看的立体图。
如各图所示，本实施例的低压蒸汽回收涡轮发电机1在把蒸汽涡轮3 等各机器安装在箱体14'内的状态下被单元化(拖运化)。优选该单元按照 供给的低压蒸汽流量而作为把输出例如分为200kW、 500 kW、 1000 kW这 样三种程度的标准设备来准备。
箱体14'由一个集装箱14c构成。集装箱14c是使用ISO标准中40ft 的干式集装箱。通过这样使用标准集装箱来构成箱体14'，就成为能够由 拖车和起重机这样的搬运装置容易搬运的可移动式。在箱体14'内的底部安装蒸汽涡轮3和发电机5。蒸汽涡轮3和发电 机5被设置成使各自的旋转轴(未图示)朝向箱体14'长度方向的状态。
在与箱体14'的长度方向正交的正面壁部15a设置有把低压蒸汽向蒸 汽涡轮3引导的低压蒸汽导入配管IO的连接法兰盘10a。在低压蒸汽导入 配管IO设置的控制阀12的下游侧设置有调速装置即调速器17。
在蒸汽涡轮3与发电机5之间设置有把蒸汽涡轮3的输出轴转速减速 的减速齿轮16。与第一实施例同样地，蒸汽涡轮3和减速齿轮16被设定成 是齿轮一体型(参照图5 )。
用于引导通过了蒸汽涡轮3的蒸汽的排出蒸汽管19与蒸汽涡轮3连接 (参照图10和图11)。排出蒸汽管19在下游端具备蒸汽排出法兰盘(排出 开口部)19a。蒸汽排出法兰盘19a被设置在沿箱体14'的长度方向延伸的 侧壁部15b (图10中的5艮前侧)。
虽然未图示，但优选蒸汽排出管19设置用于把配管内凝缩的冷凝水排 出的蒸汽凝水阀。
在箱体14'的顶壁上方安装空冷式的冷凝器7'。具体地来说就是冷 凝器7'具备:有排出蒸汽导入管23的下游端连接的排出蒸汽导入集管62、 冷凝水罐63、在这些排出蒸汽导入集管62与冷凝水罐63之间延伸且在内 部有排出蒸汽流通多个导热管(未图示)、把导热管的外面利用空冷进行冷 却的多个冷却风扇61。
冷却风扇61从箱体14'的上方取入外气，对位于下方的导热管进行冷 却。冷却后的外气在箱体14'内部流动，从箱体14'壁部(例如两侧的侧 壁部)设置的排气口 (未图示)向外部排出。
在导热管内流动并被冷却风扇61冷却的凝缩水被向冷凝水罐63引导， 并存储在冷凝水罐63下方设置的热腔中。
冷凝器7'具备用于把从蒸汽涡轮3引导来的排出蒸汽导入的排出蒸 汽导入管23。排出蒸汽导入管23在上游端具备蒸汽导入法兰盘(导入开口 部)23a (例如参照图10)。蒸汽导入法兰盘23a被设置在箱体14'的侧壁 部15b。该蒸汽导入法兰盘23a和上述的蒸汽排出法兰盘19a被设置在箱体 14'的侧壁部15b，且向箱体14'的外侧开口。因此，在箱体14'的外部 能够利用连接配管(未图示)把法兰盘23a、 19a之间连接。通过这样把连 接配管连接在法兰盘23a、 19a之间而形成从蒸汽涡轮3到冷凝器7'的排出蒸汽流路。
在箱体14'内的底部设置有真空泵25。由该真空泵25把冷凝器7'即 冷凝水罐63内抽真空。由此，来实现利用大热函落差的冷凝水涡轮(利用 吐出压500mmHgV )。作为真空泵25例如使用水封式的离心式真空泵。
在冷凝水罐63的底部连接有冷凝水排出配管27。冷凝水排出配管27 设置有设置在箱体14'的底部的冷凝水泵9，由该冷凝水泵9把冷凝水罐 63内留存的冷凝水向未图示的外部给水系统运送。
由于把冷凝水罐63位于在箱体14'的顶壁上部，且把冷凝水泵9设置 在箱体14'的底部，所以能够把冷凝水罐63留存的饱和水的静水头变大。
冷凝水排出配管27例如如图10所示那样在下游端具备冷凝水排出法 兰盘27a。该冷凝水排出法兰盘27a被设置在箱体14'的侧壁部15b处。
箱体if 的背面壁部15c i殳置有^l侧拒29。 ^L侧拒29收容有用于控 制蒸汽涡轮3、发电机5、冷凝水泵9、真空泵25运转的各种机器。
虽然未图示，但在箱体14'的固定部位设置有操作者能够出入的门。
蒸汽涡轮3被设定为是单级，且在整周进入的点上与第一实施例相同 (参照图5和图6)，所以省略其说明。
由于低压蒸汽回收涡轮发电机r的电系统与第 一实施例相同(参照图 7)，所以省略其说明。
下面说明上述结构的低压蒸汽涡轮发电机r的设置工序。
首先，在组装工厂准备构成箱体14'的ISO标准的40ft集装箱14c。 接着在集装箱14c内安装蒸汽涡轮3、减速齿轮16、发电机5、冷凝水泵9、 真空泵25和机侧拒29等。在集装箱14c的顶壁上安装冷凝器7'。然后进 行机侧拒29与蒸汽涡轮3、发电片几5、冷凝水泵9、真空泵25的配线。这 样安装各机器而构成图9~图11所示状态的单元(以下叫做"组装单元")。
通过拖车把组装单元从组装工厂运送到设置工厂。这时，由于箱体14 '是由ISO标准的集装箱14c构成，所以容易由拖车装载。在向拖车装载 时能够使用具备通用撑板的起重机。
被拖车搬运到设置工厂的组装单元由规定的起重机被从拖车卸下来并 搬运到设置工厂内的规定设置场所。
在设置场所把从低压蒸汽集管104引导来的供给配管(未图示)与低 压蒸汽导入配管10的连接法兰盘10a连接。在箱体14的外部在蒸汽导入法兰盘23a与蒸汽排出法兰盘19a之间由连接配管(未图示)进行连接。把冷 凝水排出配管27的冷凝水排出法兰盘27a和与设置工厂锅炉给水系统连接 的给水配管(未图示)连接。
把机侧拒29的电力输出端子29a与外部高压配电盘30的电力输入端 子30b连接，且把同步装置55的外部输入端子55a与输出母线31相位信号 的输出端子31b连接(参照图7)。
下面说明上述结构低压蒸汽涡轮发电机r的动作。
在高压側蒸汽涡轮(例如参照图12的蒸汽涡轮102)中完成工作的 0.3MPa左右的低压蒸汽被向低压蒸汽集管104 (参照图8 )排出，低压蒸汽 被从该低压蒸汽集管104向图9 图11所示的低压蒸汽回收涡轮发电机K 供给。低压蒸汽被从低压蒸汽导入配管10的连接法兰盘10a引导，在由控 制阀12调整好蒸汽流量后向调速器17引导。调速器17调整蒸汽流量以使 蒸汽涡轮3的转速被调整到规定的转速。
通过了调速器17的低压蒸汽如在第一实施例中说明的那样向蒸汽涡轮 3流入并产生机械旋转力。产生的机械旋转力被发电机5变换成电能来发电。
对蒸汽涡轮3完成了工作的蒸汽(湿蒸汽)被从排出蒸汽管19排出。 在排出蒸汽管19内被引导的排出蒸汽如图IO所示那样，通过连接在下游 端的蒸汽排出法兰盘19a与蒸汽导入法兰盘23a之间的连接配管(未图示) 而被向位于下方的蒸汽导入配管23引导。在排出蒸汽管19中凝缩的冷凝 水被蒸汽凝水阀(未图示)排出。因此，凝缩水不会被向下游侧的冷凝器7 '引导。
本实施例使蒸汽导入配管23相对蒸汽排出管19而位于上方，且利用 真空泵25把冷凝器7'内抽真空，所以排出蒸汽向冷凝器7'的排出蒸汽 导入集管62流动。
被引导到冷凝器7'的排出蒸汽导入集管62内的排出蒸汽在导热管 (未图示)中流动期间，被从冷却风扇61供给的外气所冷却并凝缩液化。 液化了的饱和水存储在冷凝水罐63的热腔内。
冷却了导热管的外气在箱体14'内流动，被从设置在箱体14'的壁部
的排气口(未图示)向外部排出。
储存在冷凝水罐63的热槽中的饱和水由设置在箱体14'底部的冷凝 水泵9并通过冷凝水排出配管27而向外部的给水系统排出。由于相对于在
19箱体14'的顶壁上部设置冷凝水罐63，而在箱体14'的底部设置冷凝水泵 9,所以能够把冷凝水罐63储存的饱和水的静水头变大，能够由冷凝水泵9 顺利地运送饱和水。
如第一实施例使用图7说明的那样，由发电机5发出的电力由设置在 机侧拒29的同步装置55在调整了发出的电力与母线31的相位之后被向设 置在外部高压配电盘30的母线31供给。
根据上述本实施例的低压蒸汽涡轮发电机T而有以下的作用效果。关 于与第 一 实施例同样的结构所起的同样作用效果则省略。
由于在构成箱体14'的集装箱14c内收容低压蒸汽回收涡轮3，而且 在集装箱14c的顶壁设置冷凝器7',所以利用一个集装箱就能够构成低压 蒸汽回收涡轮发电机l'。
被冷却风扇61取入的外气通过箱体14'内并从排气口向外部排出，能 够把被蒸汽涡轮3取入的蒸汽所加热了的集装箱内部环境进行冷却。
上述各实施例中使用ISO标准的集装箱14a、 14b、 14c来构成箱体14、 14'，但本发明并不限定于此，也可以是其他规格的集装箱，也可以是由 框架和壁部构成的任意箱体。
箱体14、 14'优选如上述各实施例说明的那样是长方体的箱结构，但 本发明箱体的形状并不限定于此。
上述各实施例中为了把冷凝器7、 7'内抽真空而使用真空泵25,但代 替之也可以设定为喷射泵。这时作为喷射泵的驱动蒸汽则能够使用向低压 蒸汽回收涡轮发电机1、 1'供给的低压蒸汽的一部分。特别是由于上述各 实施例中采用涡轮级数是单级的蒸汽涡轮3而不要求高的真空度，所以能 够使用向低压蒸汽回收涡轮发电机1、 r供给的低压蒸汽，并且是合适的。
权利要求
1、一种低压蒸汽回收涡轮发电机，其中，具备回收从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽并被驱动旋转的低压蒸汽回收涡轮、利用该低压蒸汽回收涡轮的旋转输出进行发电的发电机、把从所述低压蒸汽回收涡轮排出的蒸汽进行凝缩液化的冷凝器，所述低压蒸汽回收涡轮、所述发电机和所述冷凝器被安装在能够搬运的可移动式箱体内。
2、 如权利要求1所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中，所述低压蒸 汽回收涡轮的其涡轮级数是单级。
3、 如权利要求1或2所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中，进行所 述低压蒸汽的整周进入，即，所述低压蒸汽流入到遍及所述低压蒸汽回收 涡轮的涡轮动叶片进行旋转周向的大致整周。
4、 如权利要求1到3任一项所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中， 在所述低压蒸汽回收涡轮与所述发电机之间设置把该低压蒸汽回收涡轮输 出轴的转速减速的减速齿轮，所述低压蒸汽回收涡轮的所述输出轴与所述减速齿轮是不经由接头而 直接结合的齿轮一体型。
5、 如权利要求1到4任一项所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中， 把所述低压蒸汽回收涡轮收容在所述可移动式箱体内，而且在所述可移动式箱体的壁部设置开口于引导来自所述低压蒸汽 回收涡轮排出蒸汽的排出蒸汽管下游端的排出开口部、开口于把排出蒸汽 向所述冷凝器引导的排出蒸汽导入管上游端的导入开口部，在所述排出开口部与所述导入开口部之间，将这些开口部之间连接的 连接配管在所述可移动式箱体的外部能够进行连接。
6、 如权利要求1到5任一项所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中， 具备使从所述发电机输出的电力与外部系统同步的同步装置。
7、 如权利要求1到6任一项所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中， 所述箱体为集装箱。
8、 如权利要求7所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中，所述箱体被设定成把所述集装箱上下层叠的双层结构，上层的所述集装箱安装所述低压蒸汽回收涡轮， 下层的所述集装箱安装所述冷凝器。
9、如权利要求7所述的低压蒸汽回收涡轮发电机，其中，所述低压蒸汽回收涡轮被收容在所述集装箱内，在所述集装箱的顶壁设置所述冷凝器，该冷凝器是空冷式，该空冷式的冷凝器具备取入外气而对来自所述低 压蒸汽回收涡轮的排出蒸汽进行冷却的冷却风扇，所述集装箱的壁部设置有排气口，该排气口将由所述冷却风扇取入的 外气通过该集装箱内并向外部排出。
全文摘要
提供一种低压蒸汽回收涡轮发电机，把从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽有效回收并进行发电。具备回收从高压侧蒸汽涡轮排出的低压蒸汽并被驱动旋转的低压蒸汽回收涡轮(3)、利用低压蒸汽回收涡轮(3)的旋转输出进行发电的发电机(5)、把从低压蒸汽回收涡轮(3)排出的蒸汽进行凝缩液化的冷凝器(7)，且低压蒸汽回收涡轮(3)、发电机(5)和冷凝器(7)被安装在能够搬运的可移动式箱体(14)内。
文档编号F01K13/00GK101542076SQ20078004399
公开日2009年9月23日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年5月14日
发明者三木明, 桧垣浩平, 目黑圭一, 获野信二 申请人:三菱重工业株式会社