设计成利于随后改造为与包括碳捕获设施的发电厂工作的蒸汽涡轮机制造技术

一种用于便于碳捕获的化石燃料发电厂的蒸汽涡轮机１，包括中压（ＩＰ）涡轮机１０，中压涡轮机制造成以特定膨胀比工作并以特定蒸汽体积流率供应低压涡轮机。ＩＰ涡轮机１０制造成在其转子１２和壳体１４中具有额外长度ｒ和ｃ，以允许随后增加额外涡轮机级，所述额外涡轮机级用以在不增加其总体制成长度的情况下增加其出口处的涡轮机膨胀比和体积流率。在增加额外级之后，附加体积流率的过程蒸汽能够从ＩＰ涡轮机出口排出以供给燃烧后碳捕获过程，而不影响ＩＰ涡轮机将原始体积流率的蒸汽供应给低压涡轮机的能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及蒸汽涡轮机，特别是涉及设计成利于随后改造为与包括 碳捕获设施的发电厂工作的蒸汽涡轮机。
技术介绍
近来，越来越多的人一致认为全球变暖和由此引起的气候变化是对 未来社会经济稳定性的严重威胁。这引发了对于碳捕获和存储-所谓 的碳截存-作为持续使用化石燃料而不释放二氧化碳到大气中的 途径的兴趣。不幸的是，碳捕获和截存技术还没有完全发展。此外， 设计发电厂以捕获它们产生的碳很可能显著地降低其效率。因而，大 多数化石燃料发电厂仍建造成没有配备未来的碳捕获。因此，政府很 可能制定规定和/或提供激励，使得发电厂设计成易于用碳捕获设备改型；即，它们将设计成使得它们便于碳捕获(carbon capture ready )。 迄今为止，发电厂的蒸汽涡轮机通常构建成在它们整个寿命期间基 于特定热力循环工作。然而，取决于所采用的碳捕获措施，将发电厂 用碳捕获设备改型将需要蒸汽涡轮机的改造。因而，本专利技术的目的在 于提供一种蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机在设计和制造之后易于以最小 花费改造成适应于在随后增加到发电站的碳捕获设备的需要。
技术实现思路
根据本专利技术， 一种便于碳捕获的发电厂，包括锅炉和具有多个级的 蒸汽涡轮机，其中，为了利于所述发电厂在建造后改造为包括需要过 程蒸汽的碳捕获过程，所述蒸汽涡轮机比容纳所述多个涡轮机级所需 要的长度长额外长度，所述额外长度足以在建造后改造期间在涡轮机 出口处容纳至少一个其它涡轮机级，使得在改造之后，所述涡轮机可 工作成在其出口处具有增加的膨胀比和增加的体积流率，籍此允许蒸 汽从涡轮机出口排放以供应需要的过程蒸汽。优选地，所述额外长度足以在涡轮机出口处容纳至少两个其它涡轮可以想到，所述蒸汽涡轮机应当是中压蒸汽涡轮机，可操作从高压 蒸汽涡轮机接收蒸汽并以第 一体积流率传输蒸汽给低压蒸汽涡轮机。 在改造之后，所述中压蒸汽涡轮机将可操作在以所述第 一体积流率传 输蒸汽给低压蒸汽涡轮机时以第二体积流率传输过程蒸汽。本专利技术还包括 一 种蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机构建成利于随后改 造成以碳捕获模式工作，作为包含碳捕获设施的发电厂的一部分，所述涡轮才几包括 涡轮机转子； 涡轮机壳体；和 多个涡轮机级；其中，在渴轮机的初始制成状况中，所述涡轮机转子和涡轮机壳体各比容纳所述多个涡轮机级所需要的长度长相应长度r和c，所述长度r和c足以在随后改造期间在涡轮机出口处容纳至少 一个其它涡轮机级，使得在改造之后，所述涡轮机将工作成在其出口处具有增加的膨胀比 和增加的体积流率。优选地，所述额外长度r和c足以在涡轮机出口处容納至少两个其它 涡轮机级。在制造涡轮机时，所述涡轮机转子和涡轮机壳体的额外长 度r和c可分别调节为容纳额外级，或这种调节可以在涡轮机随后改造用 于碳捕获期间进行。当然可以在制造时仅部分调节涡轮机转子和涡轮 机壳体且在涡轮才几随后改造期间完成调节。容纳额外级的调节可包括在涡轮机转子的额外长度r和/或涡轮机 壳体的额外长度c中机加工的部件特征，以适应其它涡轮机级中的互补 部件特征。在此情况下，整流机构应当设置在涡轮机转子和/或涡轮机 壳体上，以避免在流经涡轮机的流动中由于在涡轮机转子和/或涡轮机 壳体的额外长度中存在未使用的部件特征引起的紊流。应当理解的是，在根据本专利技术的涡轮机中，在未来某些时刻预期容 纳额外涡轮机级将有必要在初始设计和制造期间对其它涡轮机械部件 设计合适的尺寸。因而，涡轮机壳体和涡轮机出口通道的流动面积必 须设计成适应于在改造用于碳捕获之后将遇到的最大体积流率。在轴流式涡轮机中每个涡轮机级将包括固定叶片和活动叶片。本发 明同样可应用于盘和隔寺反式涡轮4几(称为沖动式涡轮4几)和反作作用式涡轮机中，静叶片具有固定在涡轮机壳体中 的外部和密封地面对涡轮机转子的内部，所述活动叶片具有安装在鼓 式涡轮机转子中的根部和密封地面对涡轮机壳体的径向外端部。在盘 和隔板式涡轮机中，内环和外环运动地支撑固定叶片，所述外环安装 在涡轮机壳体中。附图说明现在将参考附图描述本专利技术的示范性实施例，在附图中 图1图示了根据本专利技术的处于其制造状况的蒸汽涡轮机；和 图2图示了在随后改造之后的同 一涡轮机，从而实现更适合结合碳 捕获设施操作的不同热力循环。具体实施例方式电厂的蒸汽涡轮机。所述涡轮机包括制造成以特定膨胀比操作并以特 定蒸汽体积流率供应低压涡轮机的中压UP)涡轮机。IP涡轮机制成在 其转子和壳体中具有额外长度，以允许在不增加其总体制成长度的情 况下随后增加额外涡轮机级，所述额外涡轮机级用以增加其出口处的 渴轮机膨胀比和体积流率。在增加额外级之后，得到的附加体积流量 的过程蒸汽能够从IP涡轮机出口排放以供给燃烧后碳捕获过程，而不影 响IP涡轮机用原始体积流率的蒸汽供应低压涡轮机的能力。现在参考图l，轴流式蒸汽涡轮机l是便于碳捕获化石燃料发电 站的一部分，其中涡轮机从锅炉接收高压蒸汽，为了最大装置效率优 选为超临界状态。蒸汽连续膨胀通过高压(HP)涡轮机(未示出)、 中压(IP)涡轮机IO、和低压(LP)涡轮机(未示出)，所有这些涡 轮机从蒸汽中提取能量来驱动发电机(未示出)，发电机由涡轮机转 子12驱动。此外，IP涡轮机10还包括涡轮机转子12、涡轮机壳体14和多个涡轮 机叶片级16。在该特定情况下，有九个涡轮机级16,但是根据设计要 求当然可以有更多或更少的级。每个IP涡轮机级16包括固定叶片18和活动叶片20。在本示例中，涡 轮机构造成盘和隔板式涡轮机(通常称为沖动式涡轮机)，因此固定6叶片18由内环和外环22, 24分别运动地支撑，每个外环24安装在涡轮 机壳体14中的环形凹部25中，每个内环22占据转子12的连续盘边缘或 头部26之间的环形室27 (各个盘之间的分割线未显示，因为盘已 经在转子制造过程期间焊接在一起从而转子是单个单元)。内环22的 径向内表面密封地面对外部转子表面位于盘头部26之间的部分。如本 行业熟知的那样，可以设置迷宫式密封件、刷式密封件或类似物(未 示出)以密封内环22和转子表面之间的间隙。关于活动叶片20,在该 特定设计中，它们具有根部28,根部28借助于销接的根部设置固定到 转子12的盘边缘部分26,这也是熟知的。活动叶片20的末端设置有罩 或盖部分30,其外表面密封地面对涡轮机壳体14上的相应平台32。同 样，可以设置迷宫式密封件、刷式密封件或类似物(未示出)以密封 罩30和平台32之间的间隙。从图l可以清楚，在涡轮机l的制成状况中，涡轮片几转子12和涡轮机 壳体14各比容纳所示九个涡轮机级所需要的长度长相应长度r和c。实际 上，在所示示例中，长度r和c足以在涡轮机随后改造期间容纳两个其它 涡轮机级。换句话说，涡轮机比容纳如图l所示数量的涡轮机级所需要 的长度长额外长度，所述额外长度足以容纳其它涡轮机级，这将使得 它适合于以碳捕获模式操作，如下文阐述的那样。从图1可以看出，涡轮机转子12已经在其制造时调节为容纳额外级， 其中该部件特征已经预先机加工成涡轮机转子12和涡轮机壳体14的额 外长度r和c,以容纳额外涡轮机级的互补部件特征。具体而言，盘头部 26A和环形室27A已经机加工成转子的额外长度r。类似地，密封平台 32A和居中凹部25A已经机加工成壳体的额外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机构建成利于随后改造成以碳捕获模式工作，作为包含碳捕获设施的发电厂的一部分，所述涡轮机包括：　涡轮机转子；　涡轮机壳体；和　多个涡轮机级；　其中，在涡轮机的初始制成状况中，所述涡轮机转子和 涡轮机壳体各比容纳所述多个涡轮机级所需要的长度长相应长度ｒ和ｃ，所述长度ｒ和ｃ足以在随后改造期间在涡轮机出口处容纳至少一个其它涡轮机级，使得在改造之后，所述涡轮机将工作成在其出口处具有增加的膨胀比和增加的体积流率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2006-8-25 0616832.21. 一种蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机构建成利于随后改造成以碳捕获模式工作，作为包含碳捕获设施的发电厂的一部分，所述涡轮机包括涡轮机转子；涡轮机壳体；和多个涡轮机级；其中，在涡轮机的初始制成状况中，所述涡轮机转子和涡轮机壳体各比容纳所述多个涡轮机级所需要的长度长相应长度r和c，所述长度r和c足以在随后改造期间在涡轮机出口处容纳至少一个其它涡轮机级，使得在改造之后，所述涡轮机将工作成在其出口处具有增加的膨胀比和增加的体积流率。2. 根据权利要求l所述的蒸汽涡轮机，其中，所述额外长度r和c 足以在涡轮机出口处容纳至少两个其它涡轮机级。3. 根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机，其中，在涡轮机的初始 制成状况中，所述涡轮机转子和涡轮机壳体的额外长度r和c分别被至少 部分预调节以容纳额外级。4. 根据权利要求3所述的蒸汽涡轮机，其中，容纳额外级的调节包 括在涡轮机转子的额外长度r和/或涡轮机壳体的额外长度c中机加工的 部件特征，以适应其它涡轮机级中的互补部件特征。5. 根据权利要求4所述的蒸汽涡轮机，其中，整流机构设置在涡轮 机转子和/或涡轮机壳体上，以避免在流经涡轮机的流动中由于在涡轮流。6. 根据前述权利要求中任何一项所述的蒸汽涡轮机，其中，所述 蒸汽涡轮机是中压...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR洛德，PD赫姆斯利，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]