蒸汽涡轮发电设备制造技术

中压涡轮被分开成高温高压侧的高温中压涡轮部（１１ａ）和低温低压侧的低温中压涡轮部（１１ｂ）、高温中压涡轮部（１１ａ）的构成构件由奥氏体系耐热钢或Ｎｉ基合金等形成、用６５０℃以上的温度的蒸汽运转。而且，其它的涡轮主要是由铁素体系耐热钢形成。由此可以提供热效率、经济的蒸汽涡轮发电设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有高温蒸汽涡轮的蒸汽涡轮发电设备(也称为汽轮机发电设备)、特别是涉及具有各构成部分由合适的耐热钢构成的蒸汽涡轮的蒸汽涡轮发电设备。
技术介绍
以前、在构成火力发电设备的各构成部分中、因为蒸汽条件一般是在600℃以下的蒸汽温度、所以暴露在高温的例如涡轮的转子、涡轮叶片等主要构件可以使用制造性或经济性良好的铁素体系耐热钢(参照特公昭60-54385号公报、特开平2-149649号公报、特开平6-306550号公报、特开平8-3697号公报)。而且，近年来、以环境保全为背景的火力发电设备的高效率化被积极地推进，正在运转利用600℃左右的温度的高温蒸汽的蒸汽涡轮。在这样的涡轮中由于铁素体系耐热钢的诸特性而不能满足所要求特性的部件很多。为此，正在使用高温特性更优良的奥氏体系耐热钢等。但是，具有如下的问题因为奥氏体系耐热钢的使用招致设备成本的上升，同时奥氏体系耐热钢与铁素体系耐热钢相比较，热传导率低、且线膨胀系数大、因此机械设备起动时和机械设备停止时等负荷变化时容易产生热应力。因此提出了如下的方案在利用比利用600℃左右的温度的蒸汽的蒸汽涡轮更高温的650℃以上温度的蒸汽的蒸汽涡轮中有限地利用奥氏体系耐热钢，构成蒸汽涡轮发电系统(参照特开平7-247806号公报、特开2000-282808号公报、特許第3095745号公报)。在这些蒸汽涡轮发电系统中主要利用在高压涡轮中高温特性优良的奥氏体系耐热钢。在上述的蒸汽涡轮发电系统中，因为多数情况下将高压涡轮的压力设定得比中压涡轮高4～6倍左右，所以构成高压涡轮的壳体、将蒸汽输导到高压涡轮的主蒸汽管被制成为厚壁的，以使得锅炉的构成构件等可以耐受高压。但是、使用厚壁的奥氏体系耐热钢招致设备成本上升。而且，因为奥氏体系耐热钢的热传导率低、线膨胀系数大，在机械设备起动时和机械设备停止时等负荷变化时有时产生过大的热应力。因此具有如下的问题在机械设备起动时或机械设备停止时等情况下，有必要抑制负荷变化率降低等，与通常的蒸汽发电机械设备相比，运转特性显著变差。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种蒸汽涡轮发电设备，通过在中压涡轮的所定的构成构件有限地使用奥氏体系耐热钢或Ni基合金，所以抑制了设备成本的上升，还可以抑制机械设备起动时和机械设备停止时等负荷变化时产生的过大的热应力，可以得到高热效率、且有良好的运转特性。本专利技术的蒸汽涡轮发电设备具有高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮，前述中压涡轮被分开成将高压涡轮的排出蒸汽再加热至650℃以上(在说明书中数值后“以上”、“以下”均包括本数)的高温蒸汽导入的高温中压涡轮和其中导入了该高温中压涡轮的排出蒸汽的低温中压涡轮，其特征在于，前述高压涡轮、前述低温中压涡轮和前述低压涡轮的至少之一的构成要素是由铁素体系的合金钢构成，且前述高温中压涡轮的转子和壳体分别是由从下述的1)～4)之中选取的一种合金形成1)以重量％计，含有Ni50.0～55.0、Cr17.0～21.0、Nb或Nb和Ta的合计4.75～5.5、Mo2.8～3.3、Ti0.65～1.15、Al0.2～0.8、Co1.0以下、C0.08以下、Mn0.35以下、Si0.35以下、B0.006以下，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金；2)以重量％计，含有C0.25以下、Si1.0以下、Mn1.0以下、Cr19.0～24.0、Co15.0以下、Mo8.0～10.0、Nb和Ta的合计4.15以下、Al1.5以下、Ti0.6以下、Fe20.0以下、W1.0以下、B0.01以下，剩余是由Ni和不可避免的杂质构成的合金；3)以重量％计，含有C0.2以下、Si1.0以下、Mn1.0以下、Cr12.0～21.0、Co22.0以下、Mo10.5以下、Nb和Ta的合计2.8以下、Al0.4～6.5、Ti0.5～3.25、Fe9.0以下、B0.02以下、Zr4.0以下，剩余是由Ni和不可避免的杂质构成的合金；以及4)以重量％计，含有C0.45以下、Si1.0以下、Mn2.0以下、Cr19～25、Ni18.0～45.0、Mo2.0以下、Nb0.1～0.4、W8.0以下、Ti0.6以下、Al0.6以下、B0.01以下、N0.25以下，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金；且前述高温中压涡轮的由多段(或称为多级)构成的涡轮叶片的至少第一段的涡轮叶片是由从下述的5)～9)之中选取的一种合金形成5)以重量％计，含有Ni50.0～55.0、Cr17.0～21.0、Nb或Nb和Ta的合计4.75～5.5、Mo2.8～3.3、Ti0.65～1.15、Al0.2～0.8、Co1.0以下、C0.08以下、Mn0.35以下、Si0.35以下、B0.006以下，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金6)以重量％计，含有C0.25以下、Si1.0以下、Mn1.0以下、Cr19.0～24.0、Co15.0以下、Mo8.0～10.0、Nb和Ta的合计4.15以下、Al1.5以下、Ti0.6以下、Fe20.0以下、W1.0以下、B0.01以下，剩余是由Ni和不可避免的杂质构成的合金；7)以重量％计，含有C0.2以下、Si1.0以下、Mn1.0以下、Cr12.0～21.0、Co22.0以下、Mo10.5以下、Nb和Ta的合计2.8以下、Al0.4～6.5、Ti0.5～3.25、Fe9.0以下、B0.02以下、Zr4.0以下，剩余是由Ni和不可避免的杂质构成的合金；8)以重量％计，含有C0.45以下、Si1.0以下、Mn2.0以下、Cr19～25、Ni18.0～45.0、Mo2.0以下、Nb0.1～0.4、W8.0以下、Ti0.6以下、Al0.6以下、B0.01以下、N0.25以下，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金；以及9)以重量％计，含有C0.1以下、Si1.5以下、Mn1.0以下、Cr11.0～20.0、Ni和Co的合计40.0～60.0、Mo2.5～7.0、Al0.35以下、Ti2.3～3.1、Zr0.1以下、B0.001～0.02，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金。而且，本专利技术的蒸汽涡轮发电设备具有高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮，前述中压涡轮被分开成其中导入了由高压涡轮的排出蒸汽再加热至650℃以上的高温蒸汽的高温中压涡轮和其中导入了该高温中压涡轮的排出蒸汽的低温中压涡轮，其特征在于，前述高压涡轮、前述低温中压涡轮和前述低压涡轮的至少之一的构成要素是由铁素体系的合金钢构成，且前述高温中压涡轮的转子是由多个构成部件形成、该各构成部件是由从下述1-1)～4-1)之中选取的任一种合金形成1-1)以重量％计，含有Ni50.0～55.0、Cr17.0～21.0、Nb或Nb和Ta的合计4.75～5.5、Mo2.8～3.3、Ti0.65～1.15、Al0.2～0.8、Co1.0以下、C0.08以下、Mn0.35以下、Si0.35以下、B0.006以下，剩余是由Fe和不可避免的杂质构成的合金；2-1)以重量％计，含有C0.25以下、Si1.0以下、Mn1.0以下、Cr19.0～24.0、Co15.0以下、Mo8.0～10.0、Nb和Ta的合计4.15以下、Al1.5以下、Ti0.6以下、Fe20.0以下、W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽涡轮发电设备，具有：高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮，所述中压涡轮被分开成其中导入了由高压涡轮的排出蒸汽再加热至６５０℃以上的高温蒸汽的高温中压涡轮和其中导入了该高温中压涡轮的排出蒸汽的低温中压涡轮，其特征在于，所述高压涡轮、所述低温中压涡轮和所述低压涡轮的至少之一的构成要素是由铁素体系的合金钢构成，且所述高温中压涡轮的转子和壳体分别是由从下述的１）～４）之中选取的一种合金形成：１）以重量％计，含有Ｎｉ：５０．０～５５．０、Ｃｒ：１７．０～２１．０、Ｎｂ或Ｎｂ和Ｔ ａ的合计：４．７５～５．５、Ｍｏ：２．８～３．３、Ｔｉ：０．６５～１．１５、Ａｌ：０．２～０．８、Ｃｏ：１．０以下、Ｃ：０．０８以下、Ｍｎ：０．３５以下、Ｓｉ：０．３５以下、Ｂ：０．００６以下、剩余是由Ｆｅ和不可避免的杂质构成的合金；　 　２）以重量％计，含有Ｃ：０．２５以下、Ｓｉ：１．０以下、Ｍｎ：１．０以下、Ｃｒ：１９．０～２４．０、Ｃｏ：１５．０以下、Ｍｏ：８．０～１０．０、Ｎｂ和Ｔａ的合计：４．１５以下、Ａｌ：１．５以下、Ｔｉ：０．６以下、Ｆｅ：２０．０以下、Ｗ：１．０以下、Ｂ：０．０１以下、剩余是由Ｎｉ和不可避免的杂质构成的合金；３）以重量％计，含有Ｃ：０．２以下、Ｓｉ：１．０以下、Ｍｎ：１．０以下、Ｃｒ：１２．０～２１．０、Ｃｏ：２２．０以下、Ｍｏ：１０．５以下、Ｎｂ和Ｔａ的合计：２．８以 下、Ａｌ：０．４～６．５、Ｔｉ：０．５～３．２５、Ｆｅ：９．０以下、Ｂ：０．０２以下、Ｚｒ：４．０以下、剩余是由Ｎｉ和不可避免的杂质构成的合金；以及４）以重量％计，含有Ｃ：０．４５以下、Ｓｉ：１．０以下、Ｍｎ：２．０以下、Ｃｒ：１９ ～２５、Ｎｉ：１８．０～４５．０、Ｍｏ：２．０以下、Ｎｂ：０．１～０．４、Ｗ：８．０以下、Ｔｉ：０．６以下、Ａｌ：０．６以下、Ｂ：０．０１以下、Ｎ：０．２５以下、剩余是由Ｆｅ和不可避免的杂质构成的合金；而且所述高温中压涡轮的由多段构 成的涡轮叶片的至少第一段的涡轮叶片是由从下述的５）～９）之中选取的一种合金形成：５）以重量％计，含有Ｎｉ：５０．０～５５．０、Ｃｒ：１７．０～２１．０、Ｎｂ或Ｎｂ和Ｔａ的合计：４．７５～５．５、Ｍｏ：２．８～３．３、Ｔｉ：０．６５～ １．１５、Ａｌ：０．２～０．８、Ｃｏ：１．０以下、Ｃ：０．０８以下、Ｍｎ：０．３５以下、Ｓｉ：０．３５以下、Ｂ：０．００６以下...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥诚子，石井龙一，津田阳一，冲田信雄，山下胜也，筱崎幸雄，福田雅文，高桥武雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]