专利名称：汽轮机设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机设备，例如使用太阳能热量的汽轮机设备。
背景技术：
图5是示意出使用太阳能热量的传统汽轮机设备的示例的示意性框图。下面将描述图5的设备的汽轮机循环。通过加热介质泵116，加热介质118被传递至收集太阳能热量的太阳能收集器 119。加热介质118例如是油。在太阳能收集器119加热介质118被太阳光线117的辐射热加热。随后，加热介质118被传递至作为热交换器的加热器110，并且在这里诸如水或蒸汽的加热对象被加热。在加热器110中，加热介质118的温度下降，并且返回到加热介质泵 116的上游。用这种方式，加热介质118循环。在不能接收太阳光线117的夜间，或者在白天的天气中太阳光线117很弱时，蓄热储罐中积蓄的加热介质118被循环或者加热介质118被循环到通过辅助锅炉加热的管线中。但是，这里没有示出该装置或其流动。同时，在这种情况下，加热介质118绕道太阳能收集器119。关于太阳能收集器119，可以使用各种形式，但在很多情况下使用在图8中示出的槽集光(trough condensing)型收集器。图8是示意出槽集光型太阳能收集器119的示例的示意性框图。图8的太阳能收集器119通过集光镜123聚集太阳光线117并且加热太阳能收集管124。加热介质118在太阳能收集管124内流通，并且加热介质118的温度通过从太阳光线117辐射到太阳能收集管IM上的辐射热升高。太阳能收集管124的上游和下游分别被连接至加热介质管125。虽然太阳能收集管IM需要通过细心检查来制造，但这里不再详细描述。下面，返回图5，继续描述汽轮机设备。在很多情况下，传统的汽轮机循环被设置成包括高压汽轮机101和再热汽轮机的单阶段再热循环。中压汽轮机102和低压汽轮机103被作为连续再热汽轮机113处理。加热器110包括通过加热介质118的热量将水111变成蒸汽112的锅炉108和加热再热汽轮机113的蒸汽的再热器109。水111被泵105传递至作为加热器110的一部分的锅炉108，并且被锅炉108加热，以使水变成高压汽轮机入口蒸汽112。在图5中，高压汽轮机101最上游的入口用符号X表示。高压汽轮机入口蒸汽112流进高压汽轮机101并且在高压汽轮机101内膨胀，以使其压力和温度下降。高压汽轮机101被高压汽轮机入口蒸汽112驱动。在使用太阳能热量的汽轮机循环中，在很多情况下高压汽轮机入口蒸汽112的温度低于使用燃料燃烧的废气热的汽轮机循环的温度。由于此原因，高压汽轮机排气114不全是作为气体的干蒸汽，而是部分与液体混合。也就是说，它是干燥程度小于1的湿蒸汽。在图5中，位于高压汽轮机101最下游的高压汽轮机蒸汽出口(排放口)用符号 Y表示。高压汽轮机排气114流进作为加热器110的一部分的再热器109，被加热介质118的热量加热，并且流进中压汽轮机102。中压汽轮机入口蒸汽106在中压汽轮机102内膨胀，以使其压力和温度下降并且流进低压汽轮机103。流进低压汽轮机103的蒸汽在低压汽轮机103内膨胀，以使其压力和温度下降并且蒸汽流到外面作为湿蒸汽。用这种方式，中压汽轮机102和低压汽轮机103 以及高压汽轮机101被驱动。从低压汽轮机103流出的蒸汽，也就是低压汽轮机排气115，流入冷凝器104。在冷凝器104中，低压汽轮机排气115被冷却水冷却，并且被返回到水111。水111返回泵105 的上游。用这种方式，水111和蒸汽112循环。同时，海水或河水可以用作冷却水，冷凝器 104中的热水可以用空气在冷却塔中冷却，并且冷却的水可以被循环。高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103的回转轴被连接至动力发电机107。当高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103被膨胀的蒸汽转动时，它们的回转轴被转动。通过回转轴的回转，动力发电机107发电。图6是示意出使用太阳能热量的传统汽轮机设备的另一示例的示意性框图。在图6中，抽取蒸汽120被从高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103 中的一个或多个汽轮机抽取。使用抽取蒸汽120作为热源的给水加热器121被设置于冷凝器104和锅炉108之间，并且水111在给水加热器121中被加热。在图6中，高压汽轮机 101的抽取口被用符号Z表示。给水加热器121的数量可以是一个或多个(在图6中示出了三个加热器)，并且抽取蒸汽120可以被从一个汽轮机供给至该多个给水加热器121。同样地，图6的设备的汽轮机循环包括再热循环和作为再生循环的再热再生循环，并且在很多情况下传统的汽轮机循环具有这种配置。循环效率通过再生循环的效果提高了。抽取蒸汽120在给水加热器121被冷却，以使蒸汽变成水并且在抽水泵122与水111 汇合。同时，在图6中，省略了加热介质118流动的描述。图7是在图5或6中示出的传统汽轮机设备的膨胀线的示例的示意图。在图7中， 參从车由表示比j；含(specific enthalpy)，而横车由表示比j；商(specific entropy)。在图7中，示出了高压汽轮机膨胀线201、再热汽轮机膨胀线202和饱和线203。因为中压汽轮机102和低压汽轮机103是连续再热汽轮机，所以与汽轮机有关的膨胀线是一条膨胀线。在图7中，示出了高压汽轮机入口点204、高压汽轮机出口点205、再热汽轮机入口点(中压汽轮机入口点)206和再热汽轮机出口点(低压汽轮机出口点)207。在图7中，高压汽轮机排气114在再热器109中被加热至等于高压汽轮机入口蒸汽112温度的温度。另外，在图7中，当蒸汽从高压汽轮机入口点204变化至高压汽轮机出口点205或从再热汽轮机入口点206变化至再热汽轮机出口点207时，蒸汽的变化比饱和线203大。因此，蒸汽在高压汽轮机入口点204或再热汽轮机入口点206是干蒸汽，而蒸汽在高压汽轮机出口点205或再热汽轮机出口点207处是湿蒸汽。同时，日本特开2008-39367号公报描述了太阳能热量发电产生设备(solar power generation facility)的示例，其包括通过太阳光线加热液体加热介质的太阳能收集装置
发明内容
在使用太阳能热量的再热循环中，在比焓-比熵的示意图中大量的高压汽轮机入口蒸汽112靠近湿区域，并且大量的高压汽轮机排气114变成湿蒸汽。高压汽轮机入口蒸汽112具有，例如，IOOata的压力和380°C的温度。这时，高压汽轮机101入口处的蒸汽温度和高压汽轮机101入口处的蒸汽压力的饱和温度之间的差约为70°C。在高压汽轮机101 内湿蒸汽导致湿气损失，并且降低汽轮机内效率。另外，因为微小水滴与汽轮机叶片碰撞可能产生腐蚀。另外，因为流入再热器109变成中压汽轮机入口蒸汽106的蒸汽，也就是，高压汽轮机排气114是湿蒸汽，所以即使在测量蒸汽的压力或温度时，可能也不能确定比焓。比焓可以在测量蒸汽的湿度时确定，但很难高精度且简单地测量湿度。因此，因为从加热器110 输入汽轮机循环的热量不能确定，所以可能不能得出汽轮机循环内效率。另外，因为高压汽轮机排气114和低压汽轮机排气115同时都是湿蒸汽，所以可能不能确定汽轮机内效率。因此，需要一种其中除低压汽轮机103出口附近之外的蒸汽不是湿蒸汽的汽轮机设备。本发明的一个方面例如是一种汽轮机设备，其包括配置成将水变成蒸汽的锅炉， 高压汽轮机，其包括一个汽轮机或彼此串联连接的多个汽轮机，高压汽轮机具有供给来自锅炉的蒸汽的第一入口，位于第一入口下游的抽取口，供给从抽取口抽取的蒸汽并且位于抽取口下游的第二入口，以及位于第二入口下游的排放口，高压汽轮机被配置成被从第一和第二入口供给的蒸汽驱动，抽取蒸汽加热器，其被配置成加热从抽取口抽取的蒸汽并且供给被加热的蒸汽至第二入口，配置成加热从排放口排出的蒸汽的再热器，以及配置成被来自再热器的蒸汽驱动的再热汽轮机。
图1是示意了第一实施例的汽轮机设备的结构的示意性框图；图2是示意了图1所示的汽轮机设备的膨胀线的示例的框图；图3是示意了图1所示的汽轮机设备的膨胀线的另一示例的框图；图4是示意了第二实施例的汽轮机设备的结构的示意性框图；图5是示意了传统汽轮机设备的示例的示意性框图；图6是示意了传统汽轮机设备的另一示例的示意性框图；图7是示意了传统汽轮机设备的膨胀线的示例的示意性框图；以及图8是示意了槽集光型太阳能收集器的示例的示意性框图。
具体实施例方式下面将参照附图解释本发明的实施例。(第一实施例)图1是示意了第一实施例的汽轮机设备的结构的示意性框图。关于图1中所示的结构，将主要描述其与图5中所示的结构的不同点。本实施例的高压汽轮机101包括位于高压汽轮机101最上游的蒸汽入口 X，位于蒸汽入口 X下游的抽取口 301和位于抽取口 301下游的被加热的抽取蒸汽合流口 303。蒸汽入口 X是本发明的第一入口的示例，并且被加热的抽取蒸汽合流口 303是本发明的第二入
5口的示例。高压汽轮机101被从蒸汽入口 X和被加热的抽取蒸汽合流口 303流入的蒸汽驱动。高压汽轮机101还包括位于被加热的抽取蒸汽合流口 303下游并且位于高压汽轮机 101最下游的蒸汽出口(排放口)Y。在本实施例中，锅炉108通过加热介质118的热量将水111变成蒸汽112。蒸汽 112被供给至高压汽轮机101。在高压汽轮机101中，抽取口 301被提供于再热器109上游的汽轮机的中段。在高压汽轮机101中，来自锅炉108的蒸汽112从蒸汽入口 X流入，并且其一部分被从抽取口 301抽取。在本实施例中，从抽取口 301抽取的蒸汽被加热，并且被加热的抽取蒸汽流进被加热的抽取蒸汽合流口 303。在图1中，未加热的抽取蒸汽用参考标记304表示，而被加热的抽取蒸汽用参考标记305表示。被加热的抽取蒸汽合流口 303被提供于抽取口 301段的下游和再热器109上游的汽轮机的中段。加热器110包括将水111变成蒸汽112的锅炉108，用于加热再热汽轮机113的蒸汽的再热器109和抽取蒸汽加热器302。水111被泵105传递至锅炉108，并且在里面被加热，以使其变成高压汽轮机入口蒸汽112。高压汽轮机入口蒸汽112流进蒸汽入口 X。高压汽轮机入口蒸汽112在高压汽轮机101内膨胀，以使其压力和温度下降。但是，当蒸汽没有变成湿蒸汽时，蒸汽的一部分在汽轮机段(抽取口 301)被抽取。来自抽取口 301的被抽取的未加热的抽取蒸汽304流入抽取蒸汽加热器302，并且在里面被加热，以使其温度升高。随后，被加热的抽取蒸汽305流入抽取口 301下游的合流口 303。与被加热的抽取蒸汽305合流的段(合流口 30 被设置为汽轮机段，在这里高压汽轮机101内的蒸汽不变成湿蒸汽。当高压汽轮机101内的蒸汽与被加热的抽取蒸汽305合流时，蒸汽温度升高，随着蒸汽流通到汽轮机段的下游其压力和温度降低。在本实施例中，即使当高压汽轮机101内的蒸汽流通到高压汽轮机101的最后段时，由于被加热的抽取蒸汽305的合流导致的温度升高，蒸汽也可能达不到湿区域。也就是说，在高压汽轮机101的所有段中，高压汽轮机101 内的蒸汽被保持为干蒸汽，而不与高压汽轮机排气114 一起变成湿蒸汽。在比焓-比熵的示意图中，与相关领域相同阶段的汽轮机蒸汽相比，与被加热的抽取蒸汽305合流的汽轮机蒸汽距湿蒸汽区域更远。因此，在本实施例中，高压汽轮机排气114变成干蒸汽。在高压汽轮机排气114被从排放口 Y排出并流入再热器109以使其在里面被加热之后，被加热的高压汽轮机排气114 流入中压汽轮机102。同时，在多个高压汽轮机101被放置成彼此串联连接的情况下，抽取蒸汽的汽轮机段(抽取口 301)和与蒸汽合流的汽轮机段(合流口 30 可以被提供在任何高压汽轮机101中。流入中压汽轮机102的蒸汽在中压汽轮机102内膨胀，以使其压力和温度降低，并且蒸汽流入低压汽轮机103。流入低压汽轮机103的蒸汽在低压汽轮机103内膨胀，以使其压力和温度降低，并且作为湿蒸汽流到外面。被膨胀的蒸汽转动的高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103的回转轴被连接至动力发电机107，随着回转轴的回转，动力发电机107发电。在本实施例中，如图6中所示，可以配置再热再生循环，其中，抽取蒸汽120被从高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103中的一个或多个汽轮机的中间部分抽取， 并且抽取蒸汽120被用于在给水加热器121加热水111。另外，抽取蒸汽120可以被从一个汽轮机供给至多个给水加热器121。图2是示意了图1所示的汽轮机设备的膨胀线的示例的框图。被加热的抽取蒸汽合流前高压汽轮机膨胀线401从高压汽轮机入口点204变化至被加热的抽取蒸汽合流前点403，并且被加热的抽取蒸汽合流后高压汽轮机膨胀线402从被加热的抽取蒸汽合流后点404变化至高压汽轮机出口点205，但它们中的任一都不到达湿区域。在图2中，高压汽轮机排气114在再热器109被加热到等于高压汽轮机入口蒸汽 112温度的温度。在本实施例中，实现了汽轮机循环，其中，在不改变高压汽轮机101和再热汽轮机 113入口的蒸汽的特性和状态的情况下，除低压汽轮机103出口附近之外的蒸汽不是湿蒸汽。因此，除低压汽轮机103出口附近之外不存在湿蒸汽。因此，由湿气损失导致的汽轮机内效率的降低可以被消除，并且可以提高汽轮机循环性能。另外，除低压汽轮机103出口附近之外，不存在微小水滴与汽轮机叶片表面碰撞产生腐蚀的可能性。另外，因为高压汽轮机排气114是干蒸汽，所以可以通过测量其压力和温度而确定比焓。因此，可以确定从加热器110输入到汽轮机循环中的热量，并且可以得出汽轮机循环的热效率。另外，因为排气是湿蒸汽的汽轮机不是复数个，而是只有低压汽轮机103，所以可以确定每个汽轮机的内效率。如果在提供的汽轮机循环中，从与被加热的抽取蒸汽305合流的段开始的汽轮机段的数目增加，并且除去再热汽轮机113，则到达冷凝器104的压力之前湿气损失增加，使得汽轮机循环的性能比本实施例中任何一个以及相关领域低。下面，描述本实施例的不同修改。(汽轮机设备的膨胀线)图3是示意出图1所示的汽轮机设备的膨胀线的另一示例的框图。在图2中，高压汽轮机101内的蒸汽在被加热的抽取蒸汽合流口 303的汽轮机段的时间点不变成湿蒸汽，但在图3中变成湿蒸汽。在图3的情况下，当高压汽轮机入口蒸汽112流入高压蒸汽入口 X时，高压汽轮机入口蒸汽112在高压汽轮机101内膨胀，随着蒸汽在汽轮机的轴向方向上流通到汽轮机段的下游，其压力和温度降低。在图3的情况下，高压汽轮机101内的蒸汽在被加热的抽取蒸汽合流口 303的汽轮机段的时间点变成湿蒸汽。当高压汽轮机101内的蒸汽与被加热的抽取蒸汽305合流时，蒸汽温度升高，使得蒸汽从湿蒸汽变成干蒸汽。随后，随着蒸汽流通到汽轮机段的下游，蒸汽的压力和温度都降低。在图3的情况下，即使当高压汽轮机101内的蒸汽到达高压汽轮机101的蒸汽出口(排放口)Y时，由于被加热的抽取蒸汽305的合流导致的温度升高，蒸汽也可能达不到湿区域。 在相关领域中，从高压汽轮机101的中间位置到蒸汽出口 Y的蒸汽是湿蒸汽。但是在图3 的情况下，只有从高压汽轮机101的中间位置到与被加热的抽取蒸汽305合流的段蒸汽是湿蒸汽。因此，在图3的情况下，高压汽轮机排气114变成干蒸汽。在高压汽轮机排气114 被从蒸汽出口 Y排出并且流入再热器109以使其在里面被加热之后，被加热的高压汽轮机排气114流入中压汽轮机102。这里，将详细描述图3的膨胀线。被加热的抽取蒸汽合流前高压汽轮机膨胀线401从高压汽轮机入口点204变化到被加热的抽取蒸汽合流前点403，并且被加热的抽取蒸汽合流后高压汽轮机膨胀线402从被加热的抽取蒸汽合流后点404变化到高压汽轮机出口点205。但是，即使当前者到达湿区域时，后者也达不到湿区域。在图3中，高压汽轮机排气114在再热器109被加热到等于高压汽轮机入口蒸汽112温度的温度。在图3的情况下，其中，不改变高压汽轮机101和再热汽轮机113入口的蒸汽的特性和状态的情况下，除低压汽轮机103出口附近之外的蒸汽变成湿蒸汽的段的数目减少了。因此，与相关领域相比，防止了由于湿气损失而导致的汽轮机内效率的降低，提高了汽轮机循环性能。另外，除低压汽轮机103出口附近之外，降低了微小水滴与汽轮机叶片表面碰撞产生腐蚀的可能性。另外，在图3的情况下，认为在一般的高压汽轮机101内的蒸汽流速下不产生腐蚀。另外，因为高压汽轮机排气114是干蒸汽，所以可以通过测量其压力和温度而确定比焓。因此，可以确定从加热器110输入到汽轮机循环中的热量，并且可以得出汽轮机循环的热效率。另外，因为排气是湿蒸汽的汽轮机不是复数个，而是只有低压汽轮机103，所以可以确定每个汽轮机的内效率。如果在提供的汽轮机循环中，从与被加热的抽取蒸汽305合流的段开始的汽轮机段的数目增加，并且除去再热汽轮机113，则在达到冷凝器104压力之前湿气损失增加，使得汽轮机循环性能比本实施例的任何一个以及有关领域低。(太阳能热量的使用)在本实施例中，通过使用太阳能热量，加热器110将水111变成蒸汽112。另外，抽取蒸汽加热器302和再热器109使用太阳能热量分别加热来自抽取口 301和蒸汽出口(排放口)Y的排气。太阳能热量被从太阳能收集器119(图幻以加热介质118的热量的形式供给。另外，在图1中，位于再热器109下游的汽轮机只有一个汽轮机(高压汽轮机 101)。但是，彼此串联连接的多个汽轮机可以设置于再热器109下游，并且该彼此串联连接的多个汽轮机可以被设定为高压汽轮机。在这种情况下，蒸汽入口 X被布置于，例如，该多个汽轮机最上游的汽轮机的最上游，并且蒸汽出口 Y被布置于，例如，该多个汽轮机最下游的汽轮机的最下游。另外，抽取口 301或被加热的抽取蒸汽合流口 303被提供于该多个汽轮机的任何汽轮机中。在图2的膨胀线中，设置成高压汽轮机101内的蒸汽在被加热的抽取蒸汽合流口 303的汽轮机段的时间点不变成湿蒸汽，但在图3的膨胀线中变成湿蒸汽。同时，在这种情况下，如图6中所示，可以设置再热再生循环，其中，抽取蒸汽120被从高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103中的一个或多个汽轮机的中间位置抽取，并且抽取蒸汽120 被用于加热水111。在使用太阳能热量的汽轮机循环中，在许多情况下高压汽轮机入口蒸汽112的温度低于使用燃料燃烧的废气热的汽轮机循环的温度。由于此原因，其巨大益处在于可以防止干蒸汽变成湿蒸汽并且可以减少其中汽轮机内的蒸汽变成湿蒸汽的段的数目。
(槽集光型太阳能收集器)在本实施例中，例如，在图8中示出的槽型集光方式被用作太阳能收集器119(参考图幻。在这种情况下，槽集光型太阳能收集器119可以与图6中示出的再热再生循环结合使用。由于集光方式的实际温度上升能力和作为加热介质118的油的耐热温度，所产生的高压汽轮机入口蒸汽112例如具有IOOata的压力和380°C的温度。然后，在比焓-比熵的示意图中，高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域。因此，在槽型集光方式中，高压汽轮机排气114变成湿蒸汽的可能性很高。由于此原因，在槽型集光方式的情况下本实施例的配置是很有用的，因为可以防止干蒸汽变成湿蒸汽，并且可以减少其中汽轮机内的蒸汽变成湿蒸汽的段的数目。(高压汽轮机入口蒸汽条件1)在本实施例中，例如，作为最上游侧汽轮机的高压汽轮机101入口的蒸汽温度与高压汽轮机101入口的蒸汽压力的饱和温度之间的差被设定为100°C或更低，并且在此条件下，设置汽轮机循环。在温度差是100°C或更低的情况下，在比焓-比熵的示意图中，高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域。此条件可以与图6中示出的再热再生循环结合使用。上述的条件不但可以适用于使用太阳能热量的汽轮机循环，而且可以适用于其中在比焓-比熵的示意图中高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域的循环，并且可以获得与使用太阳能热量的情况相同的效果。因此，汽轮机可以被配置为使用燃烧的废气作为热源的热动力(thermal power)汽轮机，并且在此情况下，加热介质118是燃烧的废气。另外，在核汽轮机(nuclear turbine)中，加热器110内的加热介质118的流动在很多点上与图5中所示的流动不同。另外，在多个汽轮机被设置成在再热器109上游彼此串联连接的情况下，这些汽轮机中的最上游侧汽轮机成为构成图1的汽轮机设备的最上游侧汽轮机。(高压汽轮机入口蒸汽条件2)在本实施例中，例如，作为最上游侧汽轮机的高压汽轮机101入口的蒸汽具有 20ata或更高的压力和420°C或更低的温度，并且在此条件下，设置汽轮机循环。在高压汽轮机101入口的蒸汽具有20ata或更高的压力和420°C或更低的温度的情况下，在比焓-比熵的示意图中，高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域。此条件可以与图6中示出的再热再生循环结合使用。上述的条件不但可以适用于使用太阳能热量的汽轮机循环，而且可以适用于其中在比焓-比熵的示意图中高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域的循环。因此，汽轮机可以被配置为使用燃烧的废气作为热源的热动力汽轮机或核汽轮机，并且可以获得与使用太阳能热量的情况相同的效果。同时，另外，在核汽轮机中，加热介质118在加热器110内的流动在很多点上与图 5中所示的流动不同。另外，在多个汽轮机被设置成在再热器109上游彼此串联连接时，这些汽轮机中的最上游侧汽轮机成为构成图1的汽轮机设备的最上游侧汽轮机。(汽轮机循环)
本实施例的汽轮机设备共包括三个汽轮机，也就是，作为最上游侧汽轮机的高压汽轮机101、中压汽轮机102和作为最上游侧汽轮机的低压汽轮机103。在本实施例中，希望这些汽轮机中除低压汽轮机103之外的汽轮机被操作，以使在汽轮机内流通的蒸汽被保持为干蒸汽，而不变成湿蒸汽。在这种情况下，只有低压汽轮机 103被操作，以使在汽轮机内流通的蒸汽从干蒸汽变成湿蒸汽。在这种情况下，除低压汽轮机103出口附近之外不存在湿蒸汽。因此，可以防止由于湿气损失导致的汽轮机内效率的降低，并且可以提高汽轮机循环性能。另外，降低了在高压汽轮机101内产生腐蚀的可能性。另外，可以确定每个汽轮机的内效率。如上所述，在本实施例中，蒸汽112流入高压汽轮机101的高压蒸汽入口 X，在高压汽轮机101内蒸汽的一部分被从位于高压蒸汽入口 X下游的抽取口 301抽取，并且被抽取的蒸汽被加热并且流入位于抽取口 301下游的被加热的抽取蒸汽合流口 303，由此操作高压汽轮机101。因此，可以防止高压汽轮机101内的蒸汽从干蒸汽变成湿蒸汽，或者可以减少其中蒸汽变成湿蒸汽的段的数目。在本实施例中，因为高压汽轮机101 (此外，除低压汽轮机103外的所有汽轮机) 内的蒸汽被防止从干蒸汽变成湿蒸汽，所以可以减小由于湿气损失导致的汽轮机内效率的降低，从而提高汽轮机循环效率。另外，不可能在高压汽轮机101内产生腐蚀。另外，可以确定每个汽轮机的内效率。在其中高压汽轮机101内的蒸汽变成湿蒸汽的段的数目减少的情况下也适用。在这种情况下，可以防止汽轮机内效率的降低，并且降低产生腐蚀的可能性。下面，将描述本发明的第二实施例。第二实施例是第一实施例的修改。因此，在第二实施例中，将主要描述与第一实施例的不同点。(第二实施例)图4是示意出第二实施例的汽轮机设备的结构的示意性框图。至于在图4中所示的结构，将主要描述其与在图1或5中示出的结构的不同点。在本实施例中，被加热的抽取蒸汽305的通路被提供有第一蒸汽阀306，其能够调节流入被加热的抽取蒸汽合流口 303的蒸汽(被加热的抽取蒸汽30 的流速或者阻止其流通。在图4中，第一蒸汽阀306被设置于抽取蒸汽加热器302和被加热的抽取蒸汽合流口 303之间。在本实施例中，未加热的抽取蒸汽304的通路被提供有第二蒸汽阀307，其能够调节从抽取口 301抽取的蒸汽(未加热的抽取蒸汽304)的流速或者阻止其流通。在图4中， 第二蒸汽阀307被设置于抽取口 301和抽取蒸汽加热器302之间。根据高压汽轮机入口蒸汽112的流速或从锅炉108输入的热量，高压汽轮机入口蒸汽112或高压汽轮机排气114的压力和温度不同，并且靠近湿区域的程度不同。例如，在利于太阳能热量的情况下，从锅炉输入的热量根据天气的变化而变化。如果当第一和第二蒸汽阀306和307完全关闭时高压汽轮机排气114变成湿蒸汽，则完全打开第一和第二蒸汽阀306和307使抽取蒸汽304和305流通。因此，高压汽轮机排气114可以被设定为干蒸汽。如果即便在第一和第二蒸汽阀306和307完全关闭时高压汽轮机排气114仍是干蒸汽，则完全关闭第一和第二蒸汽阀306和307。当高压汽轮机排气114被设定为干蒸汽时，可以消除经过抽取蒸汽加热器302的蒸汽的压力损失，并且可以消除通过抽取未加热的抽取蒸汽304或合流被加热的抽取蒸汽305而产生的焓损失，从而可以提高汽轮机循环性能。另外，第一和第二蒸汽阀306和307中的一个或两个被配置为流速控制阀，抽取蒸汽304和305中每一个的流速可以根据阀的开度进行调节。在这种情况下，如果当第一和第二蒸汽阀306和307完全关闭时高压汽轮机排气114变成湿蒸汽，抽取蒸汽304和305 可以被流通用于将高压汽轮机排气114变成干蒸汽所必须的量。当高压汽轮机排气114被设定为干蒸汽时，可以最小化经过抽取蒸汽加热器302的蒸汽的压力损失，并且可以减小通过抽取未加热的抽取蒸汽304或合流被加热的抽取蒸汽305而产生的焓损失，从而可以提高汽轮机循环性能。在本实施例中，如图6中所示，可以配置再热再生循环，其中抽取蒸汽120被从高压汽轮机101、中压汽轮机102和低压汽轮机103中的一个或多个汽轮机的中间位置抽取， 并且抽取蒸汽120被用于加热水111。本实施例的技术不但可以适用于使用太阳能热量的汽轮机循环，而且可以适用于其中在比焓-比熵的示意图中高压汽轮机入口蒸汽112充分靠近湿区域的循环。因此，汽轮机可以被配置为使用燃烧的废气作为热源的热动力汽轮机，并且在此情况下，加热介质118 是燃烧的废气。同时，另外，在核汽轮机中，加热介质118在加热器110内的流动在很多点上与图 5中所示的流动不同。如上所述，在本实施例中，被加热的抽取蒸汽305的通路被提供有第一蒸汽阀 306，其调节被加热的抽取蒸汽305的流速或者阻止其流通，并且，未加热的抽取蒸汽304的通路进一步被提供有第二蒸汽阀307，其调节未加热的抽取蒸汽304的流速或者阻止其流通。因此，通过调节抽取蒸汽304和305中每一个的流速或者阻止其流通，高压汽轮机排气114可以被设定为干蒸汽。因此，可以防止由湿气损失导致的汽轮机内效率的降低，并且可以提高汽轮机循环性能。另外，通过阻止抽取蒸汽304和305的流通和使它们流通必要的量，可以减小经过抽取蒸汽加热器302的蒸汽的压力损失或由于抽取未加热的抽取蒸汽 304或合流被加热的抽取蒸汽305而产生的焓损失，从而可以提高汽轮机循环性能。另外，本实施例的汽轮机设备可以包括第一和第二蒸汽阀306和307中的任何一个。另外在本配置中，可以实现将高压汽轮机排气114保持为干蒸汽的目的。如上所述，根据本发明的实施例，提供了一种能够防止由湿气损失导致的汽轮机内效率降低并且能够提高汽轮机循环性能的汽轮机设备。虽然已经关于第一和第二实施例解释了本发明的特殊方面的示例，但本发明并不被限制于那些实施例。
权利要求
1.一种汽轮机设备，包括锅炉，其被配置成将水变成蒸汽；高压汽轮机，其包括一个汽轮机或彼此串联连接的多个汽轮机，所述高压汽轮机具有供给来自所述锅炉的蒸汽的第一入口，位于所述第一入口下游的抽取口，供给从所述抽取口抽取的蒸汽并且位于所述抽取口下游的第二入口，以及位于所述第二入口下游的排放口，所述高压汽轮机被配置成被从所述第一和第二入口供给的蒸汽驱动；抽取蒸汽加热器，其被配置成加热从所述抽取口抽取的蒸汽并且供给被加热的蒸汽至所述第二入口；再热器，其被配置成加热从所述排放口排出的蒸汽；以及再热汽轮机，其被配置成被来自所述再热器的蒸汽驱动。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括被配置成收集太阳能热量的太阳能收集器，其中，所述加热器、所述抽取蒸汽加热器、所述再热器被配置成使用太阳能热量加热将被加热的水或蒸汽。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述太阳能收集器是槽集光型太阳能收集器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一入口处的入口蒸汽温度和所述第一入口处入口蒸汽压力下的饱和温度之间的差为100°C或更小。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一入口处的入口蒸汽具有20ata或更高的压力和420 V或更低的温度。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括第一蒸汽阀，其被配置成调节供给至所述第二入口的蒸汽流速或阻止供给至所述第二入口的蒸汽流通。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括第二蒸汽阀，其被配置成调节从所述抽取口抽取的蒸汽流速或阻止从所述抽取口抽取的蒸汽流通。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述汽轮机设备的所有汽轮机中除最下游汽轮机之外的汽轮机被配置成操作以使得在这些汽轮机内循环的蒸汽被保持为干蒸汽。
全文摘要
一个实施例的汽轮机装置包括配置成将水变成蒸汽的锅炉，高压汽轮机，高压汽轮机包括一个汽轮机或彼此串联连接的多个汽轮机，并且具有供给来自锅炉的蒸汽的第一入口，位于第一入口下游的抽取口，供给从抽取口抽取的蒸汽并且位于抽取口下游的第二入口，以及位于第二入口下游的排放口，高压汽轮机被配置成被从第一和第二入口供给的蒸汽驱动，抽取蒸汽加热器，其被配置成加热从抽取口抽取的蒸汽并且供给被加热的蒸汽至第二入口，配置成加热从排放口排出的蒸汽的再热器，以及配置成被来自再热器的蒸汽驱动的再热汽轮机。
文档编号F03G6/06GK102213197SQ20111009482
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者冲田信雄, 后藤功一 申请人:株式会社东芝