蒸汽轮机设备制造技术

本发明专利技术提供一种蒸汽轮机设备。实施方式的蒸汽轮机设备具备：蒸汽轮机；以及加热部，对向上述蒸汽轮机供给的工作流体进行加热，上述加热部通过使用了化石燃料的第一热源、或者使用了来自上述蒸汽轮机的抽气蒸汽的第二热源对上述工作流体进行加热，并且通过不使用上述化石燃料的除太阳能以外的第三热源在低温区域对上述工作流体进行加热。

【技术实现步骤摘要】
蒸汽轮机设备
本专利技术的实施方式涉及一种蒸汽轮机设备(SteamTurbinePlant)。
技术介绍
使用图13对使用了燃煤锅炉(boiler)7的蒸汽轮机设备进行说明。水42通过供水泵(pump)6而流入燃煤锅炉7，在此被加热而变化为蒸汽2。燃煤锅炉7通过使煤43燃烧而产生的燃烧废气(gas)13来进行加热，因此是一种源自化石燃料的热源。在图13中，简单地图示出燃烧废气13、向燃煤锅炉7流入的煤43、燃烧用空气12的出入。当蒸汽2流入蒸汽轮机1时，在蒸汽轮机1的内部膨胀，压力/温度均降低。从蒸汽轮机1排出的涡轮排气3流入冷凝器4。涡轮排气3在冷凝器4中通过冷却水冷却而成为冷凝水5，与后述的排水(drainwater)10合流而成为水42，在燃煤锅炉7以及蒸汽轮机1中进行循环。通过冷却水泵从海中汲取冷却水并使其流入冷凝器4。冷却水在通过在冷凝器4中进行冷却而被加热之后，返回到海中。蒸汽轮机1的旋转轴通过膨胀的蒸汽2而旋转。蒸汽轮机1与未图示的发电机连接，使用所产生的轴动力而由发电机发电。从蒸汽轮机1的中途抽气的抽气蒸汽8向两个供水加热器9流入。两个供水加热器9对通过供水泵6输送的水42进行加热，此时，凝结成为排水10并最终与冷凝水5合流。在不从蒸汽轮机1抽气的情况下，冷凝水5直接成为水42。使用图14对构成复合循环(combinedcycle)的一部分的蒸汽轮机设备进行说明。对与图13所示的技术相同的部位赋予相同的符号而省略说明，仅对与图13所示的技术不同的部分进行说明。来自未图示的燃气轮机(gasturbine)的燃气轮机废气14为足够高温，使其向废热回收锅炉15流入。水42通过供水泵6而流入废热回收锅炉15，在此由燃气轮机废气14加热而变化为蒸汽2。燃气轮机使天然气、日本的城市煤气燃烧而产生燃烧废气。废热回收锅炉15将该燃烧废气作为燃气轮机废气14加以使用，因此废热回收锅炉15是一种源自化石燃料的热源。燃气轮机废气14在废热回收锅炉15中降低温度之后流出。在图14中，虽然未从蒸汽轮机1的中途对抽气蒸汽8进行抽气，但也可以与图13相同地将从蒸汽轮机1的中途抽气的抽气蒸汽8向供水加热器9供给，并使由此加热了的排水10与冷凝水5合流而成为水42。即，也可以使用源自抽气蒸汽的热源对供水加热器9进行加热。然而，在兰金循环(rankingcycle)中，蒸汽轮机的入口蒸汽越是高温高压，则蒸汽轮机输出相对于从加热源接受的受热量的值(即、效率)越高。将发电机效率与该输出值相乘而得的值是发电量。图18表示将工作流体的温度和熵(entropy)分别作为纵轴和横轴的TS线图。曲线32、33分别是饱和液线、饱和蒸汽线。用符号e表示蒸汽轮机入口，用符号f表示蒸汽轮机出口(冷凝器入口)，用符号a表示冷凝器出口(供水泵入口)，用符号b表示供水泵出口。并且，将区域A设为由符号“abcdef”围成的区域，将区域B设为由符号“fjka”围成的区域。受热量与区域A+B的面积相当，向冷却水放出的热量与区域B的面积相当，蒸汽轮机输出与区域A的面积相当，效率与面积比A/(A+B)相当。如果蒸汽轮机入口进一步成为高温高压，则蒸汽轮机入口成为图18的符号i的位置，区域A成为由“abcghif”围成的区域A’。与向冷却水放出的热量相当的区域B未发生变化。因而，与受热量相当的区域A+B变化为区域A’+B，与蒸汽轮机输出相当的区域A变化为区域A’，因此面积比A’/(A’+B)与A/(A+B)相比变大。基于该理由，效率变高。此外，在蒸汽轮机1内流通的工作流体即蒸汽2，当接近蒸汽轮机出口时一部分液化而成为混合存在有液滴的气体即湿蒸汽。当蒸汽成为湿蒸汽时，产生湿气损失，在蒸汽轮机1的与湿蒸汽对应的部分内部效率降低。因此，如果蒸汽轮机的出口状态相同，则蒸汽轮机的入口蒸汽越是高温高压，则在蒸汽轮机内流通的蒸汽2中的湿蒸汽的比例变得越小。蒸汽轮机1的内部效率受到相应部分的影响进一步变小，因此该内部效率变高。基于这两个理由，效率变高。使用图15对一般的废弃物发电进行说明。对于与图13所示的技术相同的部位赋予相同的符号而省略说明，仅对与图13所示的技术不同的部分进行说明。废弃物发电所使用的废弃物锅炉18，通过使废弃物11燃烧而产生的废弃物燃烧废气44对水42进行加热。在图15中简单地图示出废弃物燃烧废气44、向废弃物锅炉18流入的废弃物11、以及燃烧用空气12的出入。水42通过供水泵6而流入废弃物锅炉18，在此被加热而变化为蒸汽2。在废弃物燃烧废气44中含有氯化氢等腐蚀性气体，仅能够到不使锅炉传热管高温腐蚀的温度为止进行热回收。在多数情况下，当锅炉传热管的管壁温度变得高于320℃程度时，高温腐蚀的产生风险(risk)变高，因此将蒸汽温度例如设为300℃以下的情况较多。因此，仅能够将蒸汽轮机1的入口温度例如提高至300℃。根据情况不同，也存在能够成为更高温的事例，但尽管如此也仅能够将蒸汽轮机1的入口温度提高至不足400℃。在兰金循环中，由于蒸汽轮机1的入口越是高温高压则效率越高，所以由于上述温度限制而无法提高发电效率。在废弃物发电中，在适当进行废弃物处理之后进行发电，为了不浪费与废弃物处理相伴随的废热，即便效率较低也实施发电。使用图16对一般的地热发电进行说明。对于与图13所示的技术相同的部位赋予相同的符号而省略说明，仅对不同的部分进行说明。在地热发电中，使从地下21取出的地热蒸汽19流入汽水分离器45，将其分离成蒸汽2和热水20。蒸汽2流入蒸汽轮机1，并在蒸汽轮机1的内部膨胀，压力/温度均降低。涡轮排气3向外界放出。蒸汽温度大多为350℃以下，无法提高蒸汽轮机1的入口温度，而无法提高发电效率。此外，无法有效利用热水20所保有的热量。使用图17对一般的太阳能发电进行说明。对于与图13所示的技术相同的部位赋予相同的符号而省略说明，仅对与图13所示的技术不同的部分进行说明。热介质24利用太阳能集热器23接受太阳光线的辐射热而被加热。加热后的热介质24经由阀28分支成两部分，一方的热介质向太阳能加热器22流入，另一方的热介质向蓄热槽25流入。此时，将热介质泵27调节为，向蓄热槽25流动的热介质沿着在蓄热槽25左侧描绘的实线的方向流动。向太阳能加热器22流动的热介质对水42进行加热，自身温度降低而朝向太阳能集热器23流出。当加热完成的热介质24向蓄热槽25流入时，已经存在的更低温的热介质逐渐流出，最终在蓄热槽25中贮存高温的热介质24。如果贮存结束，则使蓄热槽25的出入口阀30、31全闭。通过热介质泵26、27使从太阳能加热器22流出的热介质24流入太阳能集热器23。水42通过供水泵6而流入太阳能加热器22，在此被加热而变化为蒸汽2。在没有太阳光线的夜间、太阳光线较弱的时间带，将阀28、29关闭，使热介质泵26停止，打开蓄热槽25的出入口阀30、31，使热介质泵27运转，由此高温的热介质24沿着在蓄热槽25右侧描绘的虚线的方向流动。由此，在无法接受太阳光线的情况下，通过不使热介质24向太阳能集热器23流通，而使高温的热介质24在蓄热槽25与太阳能加热器22之间循环，由此对水42进行加热。另外，作为现有技术文献，具有JP2008-393本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽轮机设备，其特征在于，具备：蒸汽轮机；以及加热部，对向上述蒸汽轮机供给的工作流体进行加热，上述加热部通过使用了化石燃料的第一热源、或者使用了来自上述蒸汽轮机的抽气蒸汽的第二热源对上述工作流体进行加热，并且通过不使用上述化石燃料的除太阳能以外的第三热源在低温区域对上述工作流体进行加热。

【技术特征摘要】
2013.09.06 JP 2013-1856821.一种蒸汽轮机设备，其特征在于，具备：蒸汽轮机；以及加热部，对向上述蒸汽轮机供给的工作流体进行加热，上述加热部通过使用了化石燃料的第一热源、或者使用了来自上述蒸汽轮机的抽气蒸汽的第二热源对上述工作流体进行加热，并且上述加热部还通过不使用上述化石燃料的除太阳能以外的第三热源在液体区域的一部分或者全部对上述工作流体进行加热，上述加热部具有使用上述第一热源的第一加热器以及使用上述第三热源的第三加热器，上述第一加热器的全部或者一部分与上述第三加热器相对于上述工作流体并联配置，或者，上述加热部具有使用上述第二热源的第二加热器以及使用上述第三热源的第三加热器，上述第二加热器的全部或者一部分与上述第三加热器相对于上述工作流体并联设置。2.如权利要求1所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第三热源包括废弃物燃烧炉的燃烧废气。3.如权利要求1所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第三热源包括从地下取出的蒸汽或者热水。4.如权利要求1所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第三热源包括工业废热。5.如权利要求1所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第三热源包括燃料电池或者内燃机的废热。6.如权利要求1至4中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第一热源包括使上述化石燃料燃烧来驱动的燃气轮机的废气。7.如权利要求1至4中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于，上述第一热源包括燃煤锅炉内的燃烧废气。8.一种蒸汽轮机设备，其特征在于，具备：蒸汽轮机；以及加热部，对向上述蒸汽轮机供给的工作流体进行加热，上述加热部通过使用了太阳能的第四热源、或者使用了来自上述蒸汽轮机的抽气蒸汽的第二热源对上述工作流体进行加热，并且上述加热部还通过除上述太阳能以外的第五热源在液体区域的一部分或者全部对上述工作流体进行加热，上述加热部具有使用上述第四热源的第四加热器以及使用上述第五热源的第五加热器，上述第四加热器的全部或者一部分与上述第五加热器相对于上述工作流体并联配置，或者，上述加热部具有使用上述第二热源的第二加热器以及使用上述第五热源的第五加热器，上述第二加热器的全部或者一部分与上述第五加热器相对于上述工作流体并联配置，上述第五热源包括工业废热。9.一种蒸汽轮机设备，其特征在于，具备：蒸汽轮机；以及加热部，对向上述蒸汽轮机供给的工作流体进行加热，上述加热部通过使用了太阳能的第四热源、或者使用了来自上述蒸汽轮机的抽气蒸汽的第二热源对上述工作流体进行加热，并且上述加热部还通过除上述太阳能以外的第五热源在液体区域的一部分或者全部对上述工作流体进行加热，上述加热部具有使用上述第四热源的第四加热器以及使用上述第五热源的第五加热器，上述第四加热器的全部或者一部分与上述第五加热器相对于上述工作流体并联配置，或者，上述加热部具有使用上述第二热源的第二加热器以及使用上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤功一，冲田信雄，高畑和夫，高桥政彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP