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WO2007113017A1 - Dampfturbinenanlage und zugehöriges betriebsverfahren - Google Patents

Dampfturbinenanlage und zugehöriges betriebsverfahren Download PDF

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WO2007113017A1
WO2007113017A1 PCT/EP2007/050730 EP2007050730W WO2007113017A1 WO 2007113017 A1 WO2007113017 A1 WO 2007113017A1 EP 2007050730 W EP2007050730 W EP 2007050730W WO 2007113017 A1 WO2007113017 A1 WO 2007113017A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steam
steam turbine
housing
cyclone separator
central axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/050730
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Greim
Timothy Stephen Rice
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Priority to DE112007000718T priority Critical patent/DE112007000718A5/de
Publication of WO2007113017A1 publication Critical patent/WO2007113017A1/de
Priority to US12/240,015 priority patent/US20090031726A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/06—Treating live steam, other than thermodynamically, e.g. for fighting deposits in engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines

Definitions

  • the invention relates to a steam turbine plant, in particular for power generation, with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for operating such a steam turbine plant. Furthermore, the invention relates to a use of an inertial separator.
  • a combined gas turbine steam power plant for power generation is known.
  • Such a combination plant comprises on the one hand a gas turbine with associated compressor and associated combustion chamber and on the other hand, a steam turbine with associated steam generator.
  • the steam generator is heated with the hot exhaust gases of the gas turbine.
  • the combustion chamber is equipped with a fluidized bed.
  • the exhaust gases or flue gases generated during operation are loaded with particles.
  • a plurality of cyclone separators are arranged in the exhaust path upstream of the gas turbine.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention as characterized in the claims, deals with the problem of finding a way for a steam turbine plant of the type mentioned, which reduces in particular the risk of erosion of the blades of the steam turbine by oxide particles.
  • the invention is based on the general idea that in the steam path leading from the steam generator to the steam turbine upstream of the steam turbine, the steam entrainment To remove th particles from the steam flow, preferably by means of an inertial separator.
  • an inertial separator which can be configured in particular as a cyclone separator, is a relatively inexpensive implementable measure which is distinguished from the use of conventional filters by a comparatively low pressure loss.
  • the use of an inertial separator is significantly less expensive than the use of high purity water to reduce the oxidizing effect of the steam or the use of particularly high quality steam generator materials to increase the oxidation resistance of these components or the use of particularly high quality alloys or coatings or surface treatments of the blades to improve the erosion resistance of the blades.
  • the inertial separator is thus characterized by an extremely low pressure loss and by a low-cost feasibility.
  • An inertial separator is characterized by the fact that a flow deflection is forced in it which the entrained particles can not follow because of their larger mass. The particles hit corresponding obstacles instead, which slows them down.
  • FIG. 1 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic
  • Fig. 3 is a partially cutaway perspective view of another
  • a steam turbine plant 1 comprises a steam path 2, in which a steam turbine 3 and a steam generator 4 are arranged.
  • the steam turbine 3 is downstream of the steam generator 4 and can, for example, drive a generator 5, so that the steam turbine plant 1 is preferably used to generate electricity.
  • the steam turbine 1 may be part of a combined system, so a combined gas turbine steam power plant.
  • the steam generator 4 can be heated with hot exhaust gases of the gas turbine. Basically, however, the heating of the steam generator 4 is configured arbitrarily.
  • an inertial separator 6 is arranged in the vapor path 2 downstream of the steam generator 4 and upstream of the steam turbine 3.
  • the inertial separator 6 serves to eliminate entrained particles in the vapor flow, that is to say solids, as a rule, which takes place by means of inertial forces.
  • the precipitated particles can be removed from the inertial separator 6 in accordance with an arrow 7.
  • each steam outlet from the steam generator 4 can be equipped with such an inertia separator 6.
  • the inertial separator 6 may preferably be configured as a cyclone separator, which is characterized in that the vapor flow, represented in FIG. 2 by arrows 8, rotates about a longitudinal central axis 9 of the inertial separator 6.
  • the cyclone separator will also be referred to as 6 below.
  • Other designs, such as Electrostatic filters are also possible, so that the cyclone separator 6 mentioned here is given by way of example only and without restriction of generality.
  • the cyclone separator 6 is preferably arranged in the installed state upright, whereby its longitudinal central axis 9 extends substantially vertically.
  • the cyclone separator 6 has two sections in the vertical direction, namely an upper cylinder section 10 and a lower cone section 11.
  • the cone section 11 adjoins the cylinder section 10 at the bottom and tapers with increasing distance from the cylinder section 10, that is to say downwards.
  • the cyclone separator 6 is integrated into the steam path 2 via a steam inlet 12 and a steam outlet 13.
  • the steam inlet 12 is connected tangentially to the cyclone separator 6 or to its cylinder section 10.
  • the desired vortex flow with respect to the longitudinal central axis 9 is already enforced when flowing into the cyclone separator 6.
  • Such a vortex flow generates strong centrifugal forces. Due to their increased mass inertia, entrained particles are thrown against the wall of the cyclone separator 6, as a result of which the particles can be strongly decelerated and, secondly, also comminuted. The deceleration of the particles causes them to fall due to gravity easier down in the cone section 11.
  • the fragmentation of the particles has the advantage that particles which, despite the strong separation effect of the Zy- klonabscheiders 6 leave the cyclone 6 again with the steam flow 8, represent in the steam turbine 3 for the blades only a reduced risk of erosion.
  • the wall can be designed accordingly.
  • the wall of the cyclone separator 6 can preferably be designed specifically in the cylinder section 10 so that particles which move along the wall can not reach the steam outlet 13.
  • the wall includes not shown radially inwardly projecting annular obstacles.
  • the cone section 11 serves as a collecting container for separated particles. From the cone section 11, the precipitated particles can be removed according to the arrow 7. This is basically possible during operation of the steam turbine plant 1, since the steam flow operates at relatively high pressures. By cyclically opening a corresponding Ausblasventils, not shown here, which controls an outlet opening 14 of the cone portion 11, the deposited particles can be discharged. It is also possible to use standstill times of the steam turbine plant 1 for removing the precipitated particles from the cone section 11.
  • the steam outlet 13 is connected tangentially to the cyclone separator 6 or to its cylinder section 10.
  • This tangential connection which is also oriented in the direction of rotation of the vortex flow, reduces the flow resistance or the pressure drop during the flow through the cyclone separator 6.
  • the two tangentially arranged connections namely steam inlet 12 and steam outlet 13 are spaced apart from each other in the axial direction.
  • the arrangement shown here in which the steam inlet 12 is arranged in a lower end region of the cylinder section 10, while the steam outlet 13 is arranged in an upper end region of the cylinder section 10. To get from the lower end to the upper end, the entrained particles would have to move upwards against gravity, which is not the case in the rule.
  • the steam outlet 13 again tangentially, but with respect to the direction of rotation to arrange in opposite directions.
  • the steam outlet 13 may be radially oriented with respect to the longitudinal central axis 9.
  • the inertial separator 6 is adapted to the particular operating conditions of the steam turbine plant 1.
  • the inertial separator 6 is preferably designed so that it can operate at a vapor pressure between 250 bar and 350 bar.
  • the inertial separator 6 is designed for steam temperatures in the range of 620 ° to 720 °.
  • the dimensioning of the inertial separator 6 is selected, for example, so that a quantity of steam which is required to produce a steam turbine output of about 1000 MW can be more or less cleaned of particles.
  • the inertial separator 6 is designed so that particles with a particle size between 0.1 mm and 0.5 mm can be eliminated from the vapor.
  • the choice of material for the production of the inertial separator 6 is expedient to be chosen so that it is suitable for the precipitation of oxide particles, such as magnetite or spinel. Furthermore, the inertial separator 6 should have a service life of at least 50,000 hours, but preferably 100,000 hours to 200,000 hours.
  • the inertial separator 6 designed as a cyclone separator 6 may, in another embodiment, have a spherical or spherical housing 15, which can be made particularly pressure-resistant to a particular degree.
  • the steam inlet 12 may also be connected tangentially to the housing 15 here.
  • the steam outlet 13 is preferably arranged at the top of the housing 15, in particular coaxially to the longitudinal central axis 9 of the housing 15.
  • the longitudinal center axes of the spherical housing 15 characterized in that they all extend through the unspecified center of the housing 15.
  • the steam outlet 13 associated longitudinal central axis 9 extends substantially vertically.
  • the longitudinal central axis 9 assigned to the steam outlet 13 is perpendicular to the aforementioned equatorial plane 16 assigned to the steam inlet 12.
  • the outlet opening 14 is preferably located at the lower end of the housing 15 in the standing arrangement of the housing 15.
  • the outlet opening 14 is arranged coaxially to a longitudinal center axis 9 'of the housing 15 on the housing 15.
  • the longitudinal central axis 9 'associated with the outlet opening 14 is arranged coaxially with the longitudinal central axis 9 assigned to the steam outlet 13, ie, the two longitudinal central axes 9 and 9' coincide.
  • the longitudinal center axis 9 'associated with the outlet opening 14 is also perpendicular to the equatorial plane 16 and extends substantially vertically.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage (1), insbesondere zur Stromgewinnung, umfassend einen Dampfpfad (2), in dem ein Dampferzeuger (4) und eine Dampfturbine (3) angeordnet sind. Um die Erosionsgefahr für im Dampfpfad (2) angeordnete Komponenten, wie z.B. Schaufeln der Dampfturbine (3), zu reduzieren, ist im Dampfpfad (2) zwischen dem Dampferzeuger (4) und der Dampfturbine (3) ein Trägheitsabscheider (6) angeordnet.

Description

Dampfturbinenanlage und zugehöriges Betriebsverfahren
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage, insbesondere zur Stromgewinnung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Dampfturbinenanlage. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Trägheitsabscheiders.
Stand der Technik
Aus der CH 653 097 A5 ist eine kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlage zur Stromgewinnung bekannt. Eine derartige Kombi-Anlage umfasst einerseits eine Gasturbine mit zugehörigem Verdichter und zugehöriger Brennkammer sowie andererseits eine Dampfturbine mit zugehörigem Dampferzeuger. Dabei wird der Dampferzeuger mit den heißen Abgasen der Gasturbine beheizt.
Bei der bekannten Kombi-Anlage ist die Brennkammer mit einem Wirbelbett ausgestattet. Die im Betrieb erzeugten Abgase oder Rauchgase sind mit Partikeln beladen. Um einen Eintrag dieser Partikel in die Gasturbine zu vermeiden, sind im Abgaspfad stromauf der Gasturbine mehrere Zyklonabscheider angeordnet.
Aus der DE 198 34 376 A1 ist eine Gasturbinenanlage bekannt, bei der Leitschaufeln mit einem Kühlgas gekühlt werden. Um aus dem Kühlgas Staub auszuscheiden, ist im Kühlgaspfad stromauf der zu kühlenden Leitschaufeln ein Axial- zyklon angeordnet. Bei modernen Dampfturbinenanlagen besteht der Trend, die Dampftemperatur und den Dampfdruck am Einlass der Dampfturbine zu erhöhen, um dadurch höhere Wirkungsgrade zu erzielen. Mit Einlasstemperaturen von 5800C bis 6000C arbeiten diese Dampfturbinen nicht mehr überkritisch oder superkritisch, sondern bereits ultra-superkritisch. Neuere Dampfturbinenanlagen tendieren zu noch höheren Einlasstemperaturen von 620°C bis 6500C. Für zukünftige Anlagen sind sogar Einlasstemperaturen von 700°C bis 720°C angedacht. Es hat sich gezeigt, dass bei diesen hohen Dampftemperaturen die Oxidation der dampfführenden Komponenten, z.B. des Dampferzeugers, überproportional zunimmt. Hierdurch entstehen Oxidpartikel, die sich ablösen und von der Dampfströmung mitgerissen werden. Die Partikel gelangen so in die Dampfturbine, können dort jedoch trägheitsbedingt den Umlenkungen der Dampfströmung an den Schaufeln nicht folgen, wodurch sie auf Leitschaufeln und Laufschaufeln auftreffen. Bei den vorherrschenden hohen Geschwindigkeiten kommt es an den Schaufeln zu Erosionserscheinungen. Derartige Erosionserscheinungen beeinträchtigen die Aerodynamik der Schaufeln, was zu einer Reduzierung des Wirkungsgrads der Dampfturbine führt.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Dampfturbinenanlage der eingangs genannten Art einen Weg aufzuzeigen, der insbesondere die Gefahr einer Erosion der Schaufeln der Dampfturbine durch Oxidpartikel reduziert.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in dem vom Dampferzeuger zur Dampfturbine führenden Dampfpfad stromauf der Dampfturbine die mitgeführ- ten Partikel aus der Dampfströmung zu entfernen, und zwar vorzugsweise mittels eines Trägheitsabscheiders.
Die Verwendung eines Trägheitsabscheiders, der insbesondere als Zyklonabscheider ausgestaltet sein kann, ist eine vergleichsweise preiswert realisierbare Maßnahme, die sich gegenüber der Verwendung herkömmlicher Filter durch einen vergleichsweise niedrigen Druckverlust auszeichnet. Darüber hinaus ist die Verwendung eines Trägheitsabscheiders erheblich preiswerter als die Verwendung hochreinen Wassers zur Reduzierung der Oxidationswirkung des Dampfes oder die Verwendung besonders hochwertiger Materialien im Bereich des Dampferzeugers zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit dieser Komponenten oder die Verwendung besonders hochwertiger Legierungen oder Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen der Schaufeln zum Verbessern der Erosionsbeständigkeit der Schaufeln. Im Vergleich zu den genannten Alternativen zeichnet sich der Trägheitsabscheider somit durch einen extrem niedrigen Druckverlust sowie durch eine preiswerte Realisierbarkeit aus. Ein Trägheitsabscheider charakterisiert sich dadurch, dass in ihm eine Strömungsumlenkung erzwungen wird, der die mitgeführten Partikel aufgrund ihrer größeren Masse nicht folgen können. Die Partikel treffen stattdessen auf entsprechende Hindernisse, wodurch sie zusätzlich abgebremst werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer
Dampfturbinenanlage,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene vereinfachte Seitenansicht eines Trägheitsabscheiders,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines anderen
Trägheitsabscheiders.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage 1 einen Dampfpfad 2, in dem eine Dampfturbine 3 und ein Dampferzeuger 4 angeordnet sind. Dabei befindet sich die Dampfturbine 3 stromab des Dampferzeugers 4 und kann beispielsweise einen Generator 5 antreiben, so dass die Dampfturbinenanlage 1 vorzugsweise zur Stromgewinnung dient. Die Dampfturbinenanlage 1 kann Bestandteil einer Kombi-Anlage, also einer kombinierten Gasturbinen- Dampfkraftanlage sein. Insbesondere kann dann der Dampferzeuger 4 mit heißen Abgasen der Gasturbine beheizt sein. Grundsätzlich ist jedoch die Beheizung des Dampferzeugers 4 beliebig ausgestaltet.
Erfindungsgemäß ist im Dampfpfad 2 stromab des Dampferzeugers 4 und stromauf der Dampfturbine 3 ein Trägheitsabscheider 6 angeordnet. Der Trägheitsabscheider 6 dient dazu, in der Dampfströmung mitgeführte Partikel, also in der Regel Festkörper, auszuscheiden, was mittels Trägheitskräften erfolgt. Die ausgeschiedenen Partikel können dem Trägheitsabscheider 6 entsprechend einem Pfeil 7 entnommen werden.
Bei Dampfturbinenanlagen 1 mit mehreren Durchläufen durch den Dampferzeuger 4, sogenannte Zwischenüberhitzung, wie sie heutzutage typischerweise sowohl vor dem Hochdruck- und dem Mitteldruck-Turbinenzylinder üblich sind, kann je- dem Durchlauf ein solcher Trägheitsabscheider zugeordnet sein. Grundsätzlich kann jeder Dampfaustritt aus dem Dampferzeuger 4 mit einem solchen Trägheitsabscheider 6 ausgestattet sein.
Entsprechend den Fig. 2 und 3 kann der Trägheitsabscheider 6 vorzugsweise als Zyklonabscheider ausgestaltet sein, der sich dadurch charakterisiert, dass die Dampfströmung, in Fig. 2 repräsentiert durch Pfeile 8, um eine Längsmittelachse 9 des Trägheitsabscheiders 6 rotiert. Der Zyklonabscheider wird im folgenden ebenfalls mit 6 bezeichnet. Andere Bauformen, wie z.B. elektrostatische Filter, sind ebenfalls möglich, so dass der hier genannte Zyklonabscheider 6 lediglich beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit angeführt ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Zyklonabscheider 6 im eingebauten Zustand vorzugsweise stehend angeordnet, wodurch sich seine Längsmittelachse 9 im wesentlichen vertikal erstreckt. Der Zyklonabscheider 6 besitzt in vertikaler Richtung zwei Abschnitte, nämlich einen oberen Zylinderabschnitt 10 und einen unteren Konusabschnitt 11. Der Konusabschnitt 11 schließt unten an den Zylinderabschnitt 10 an und verjüngt sich mit zunehmendem Abstand vom Zylinderabschnitt 10, also nach unten.
Der Zyklonabscheider 6 ist über einen Dampfeintritt 12 und einen Dampfaustritt 13 in den Dampfpfad 2 eingebunden. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der Dampfeintritt 12 tangential an den Zyklonabscheider 6 bzw. an dessen Zylinderabschnitt 10 angeschlossen. Hierdurch wird die gewünschte Wirbelströmung bezüglich der Längsmittelachse 9 bereits beim Einströmen in den Zyklonabscheider 6 erzwungen. Eine derartige Wirbelströmung erzeugt starke Zentrifugalkräfte. Mitgeführte Partikel werden aufgrund ihrer erhöhten Massenträgheit gegen die Wandung des Zyklonabscheiders 6 geschleudert, wodurch die Partikel zum einen stark abgebremst und zum andern auch zerkleinert werden können. Die Abbremsung der Partikel führt dazu, dass diese schwerkraftbedingt leichter nach unten in den Konusabschnitt 11 fallen können. Die Zertrümmerung der Partikel hat den Vorteil, dass Partikel, die trotz der starken Abscheidewirkung des Zy- klonabscheiders 6 mit der Dampfströmung 8 den Zyklonabscheider 6 wieder verlassen, in der Dampfturbine 3 für deren Schaufeln nur noch eine reduzierte Erosionsgefahr darstellen.
Durch den zentralen Wirbel im Zyklonabscheider 6 entsteht in diesem ein Zentrifugalfeld, in dem Partikel mit größerer Masse oder größerem spezifischen Gewicht nach außen getragen werden. Außen erfolgt dann der Wandkontakt mit den oben genannten Folgen. Um die Zertrümmerungswirkung beim Auftreffen der Partikel auf die Wand des Zyklonabscheiders 6 zu verbessern, kann die Wand entsprechend ausgestaltet sein. Desweiteren kann die Wand des Zyklonabscheiders 6 vorzugsweise im Zylinderabschnitt 10 gezielt so ausgestaltet sein, dass Partikel, die sich entlang der Wand bewegen, nicht zum Dampfaustritt 13 gelangen können. Beispielsweise enthält die Wand nicht gezeigte radial nach innen vorstehende ringförmige Hindernisse. Optional oder alternativ ist es auch möglich, die jeweilige Wand elektrostatisch bzw. elektrodynamisch aufzuladen, was es ebenfalls ermöglicht, Partikel an der Wand „einzufangen".
Der Konusabschnitt 11 dient als Sammelbehälter für abgeschiedene Partikel. Aus dem Konusabschnitt 11 können die ausgeschiedenen Partikel entsprechend dem Pfeil 7 entnommen werden. Dies ist grundsätzlich während des Betriebs der Dampfturbinenanlage 1 möglich, da die Dampfströmung mit relativ hohen Drücken arbeitet. Durch zyklisches Öffnen eines entsprechenden, hier nicht gezeigten Ausblasventils, das eine Auslassöffnung 14 des Konusabschnitts 11 steuert, können die abgelagerten Partikel ausgetragen werden. Ebenso ist es möglich, Stillstandszeiten der Dampfturbinenanlage 1 zum Entfernen der ausgeschiedenen Partikel aus dem Konusabschnitt 11 zu nutzen.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Dampfaustritt 13 tangential an den Zyklonabscheider 6 bzw. an dessen Zylinderabschnitt 10 angeschlossen. Dieser tangentiale Anschluss, der außerdem im Drehsinn der Wirbelströmung orientiert ist, reduziert den Durchströmungswiderstand bzw. den Druckabfall bei der Durchströmung des Zyklonabscheiders 6. Damit die mitgeführten Partikel den Zyklonab- scheider 6 nicht ungehindert durchströmen können, sind die beiden tangential angeordneten Anschlüsse, nämlich Dampfeintritt 12 und Dampfaustritt 13 in axialer Richtung voneinander beanstandet angeordnet. Bevorzugt ist dabei die hier gezeigte Anordnung, bei welcher der Dampfeintritt 12 in einem unteren Endbereich des Zylinderabschnitts 10 angeordnet ist, während der Dampfaustritt 13 in einem oberen Endbereich des Zylinderabschnitts 10 angeordnet ist. Um vom unteren Endbereich zum oberen Endbereich zu gelangen, müssten die mitgeführten Partikel entgegen der Schwerkraft nach oben wandern, was in der Regel nicht der Fall ist.
Im Unterschied zu der dargestellten Ausführungsform ist es grundsätzlich auch möglich, den Dampfaustritt 13 wieder tangential, jedoch bezüglich der Drehrichtung gegensinnig anzuordnen. Ebenso kann der Dampfaustritt 13 bezüglich der Längsmittelachse 9 radial orientiert sein. Desweiteren ist es grundsätzlich möglich, den Dampfaustritt 13 axial und bezüglich der Längsmittelachse 9 zentrisch anzuordnen. Die zuletzt genannte Variante zeigt dabei die größte Abscheidewirkung.
Der Trägheitsabscheider 6 ist an die besonderen Betriebsbedingungen der Dampfturbinenanlage 1 angepasst. Hierzu ist der Trägheitsabscheider 6 vorzugsweise so ausgestaltet, dass er bei einem Dampfdruck zwischen 250 bar und 350 bar arbeiten kann. Desweiteren ist der Trägheitsabscheider 6 für Dampftemperaturen im Bereich von 620° bis 720° ausgelegt. Die Dimensionierung des Trägheitsabscheiders 6 ist beispielsweise so gewählt, dass damit eine Dampfmenge, die zur Erzeugung einer Dampfturbinenleistung von etwa 1000 MW benötigt wird, mehr oder weniger von Partikeln gereinigt werden kann. Beispielsweise ist der Trägheitsabscheider 6 so ausgelegt, dass Partikel mit einer Korngröße zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aus dem Dampf ausgeschieden werden können. Die Materialauswahl für die Herstellung des Trägheitsabscheiders 6 ist zweckmäßig so zu wählen, dass er sich zum Ausscheiden von Oxidpartikeln, wie z.B. Magnetit oder Spinell eignet. Desweiteren soll der Trägheitsabscheider 6 eine Standzeit von wenigstens 50.000 h, bevorzugt jedoch 100.000 h bis 200.000 h, besitzen. Entsprechend Fig. 3 kann der als Zyklonabscheider 6 ausgestaltete Trägheitsabscheider 6 bei einer anderen Ausführungsform ein kugelförmiges oder sphärisches Gehäuse 15 aufweisen, das sich besonders einfach in besonderem Maße druckstabil ausgestalten lässt. Der Dampfeintritt 12 kann auch hier tangential an das Gehäuse 15 angeschlossen sein. Vorzugsweise erfolgt der Anschluss des Dampfeintritts 12 an das Gehäuse 15 in einer Äquatorialebene 16 des Gehäuses 15. Bei der bevorzugten stehenden Anordnung des Zyklonabscheiders 6 bzw. des Gehäuses 15 erstreckt sich die Äquatorialebene 16 im wesentlichen horizontal.
Der Dampfaustritt 13 ist bei stehendem Gehäuse 15 vorzugsweise oben angeordnet, und zwar insbesondere koaxial zur Längsmittelachse 9 des Gehäuses 15. Die Längsmittelachsen des kugelförmigen Gehäuses 15 charakterisieren sich dadurch, dass sie alle durch den nicht näher bezeichneten Mittelpunkt des Gehäuses 15 verlaufen. Bei stehendem Gehäuse 15 erstreckt sich die dem Dampfaustritt 13 zugeordnete Längsmittelachse 9 im wesentlichen vertikal. In der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform steht die dem Dampfaustritt 13 zugeordnete Längsmittelachse 9 senkrecht auf der zuvor genannten, dem Dampfeintritt 12 zugeordneten Äquatorialebene 16.
Die Auslassöffnung 14 befindet sich bei der stehenden Anordnung des Gehäuses 15 vorzugsweise am unteren Ende des Gehäuses 15. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Auslassöffnung 14 koaxial zu einer Längsmittelachse 9' des Gehäuses 15 am Gehäuse 15 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die der Auslassöffnung 14 zugeordnete Längsmittelachse 9' koaxial zu der dem Dampfaustritt 13 zugeordneten Längsmittelachse 9 angeordnet, d.h., die beiden Längsmittelachsen 9 und 9' fallen zusammen. Somit steht im vorliegenden Fall die der Auslassöffnung 14 zugeordnete Längsmittelachse 9' ebenfalls senkrecht auf der Äquatorialebene 16 und erstreckt sich im wesentlichen vertikal. Bezugszeichenliste
Dampfturbinenanlage
Dampfpfad
Dampfturbine
Dampferzeuger
Generator
Trägheitsabscheider/Zyklonabscheider abgeschiedene Partikel
Dampfströmung , 9' Längsmittelachse von 6
Zylinderabschnitt von 6
Konusabschnitt von 6
Dampfeintritt
Dampfaustritt
Auslassöffnung von 11 bzw. 15
Gehäuse
Äquatorialebene

Claims

Patentansprüche
1. Dampfturbinenanlage, insbesondere zur Stromgewinnung, mit einem Dampfpfad (2), in dem ein Dampferzeuger (4) und stromab davon eine Dampfturbine (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Dampfpfad (2) zwischen dem Dampferzeuger (4) und der Dampfturbine (3) zumindest ein Trägheitsabscheider (6) angeordnet ist.
2. Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trägheitsabscheider als Zyklonabscheider (6) ausgestaltet ist.
3. Dampfturbinenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
- der Zyklonabscheider (6) ist stehend angeordnet und weist eine vertikale Längsmittelachse (9) auf;
- ein Dampfeintritt (12) ist tangential an den Zyklonabscheider (6) angeschlossen;
- ein Dampfaustritt (13) ist axial zentrisch oder tangential an den Zyklonabscheider (6) angeschlossen;
- der Dampfeintritt (12) ist in einem unteren Endbereich eines Zylinderabschnitts (10) des Zyklonabscheiders (6) an den Zyklonabscheider (6) angeschlossen;
- der Dampfaustritt (13) ist in einem oberen Endbereich eines Zylinderabschnitts (10) des Zyklonabscheiders (6) an den Zyklonabscheider (6) angeschlossen;
- der Zyklonabscheider (6) weist einen Zylinderabschnitt (10) und einen unten an den Zylinderabschnitt (10) anschließenden, sich nach unten verjüngenden Konusabschnitt (11 ) auf.
4. Dampfturbinenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
- der Zyklonabscheider (6) weist ein kugelförmiges Gehäuse (15) auf;
- ein Dampfeintritt (12) ist tangential an das Gehäuse (15) angeschlossen;
- der Dampfteintritt (12) ist in einer Äquatorialebene (16) an das Gehäuse (15) angeschlossen; - ein Dampfaustritt (13) ist koaxial zu einer Längsmittelachse (9) des Gehäuses (15) an das Gehäuse (15) angeschlossen;
- die dem Dampfaustritt (13) zugeordnete Längsmittelachse (9) steht senkrecht auf der dem Dampfeintritt (12) zugeordneten Äquatorialebene (16);
- eine Auslassöffnung (14) zum Entfernen von im Gehäuse (15) abgelagerten Verunreinigungen aus dem Gehäuse (15) ist koaxial zu einer Längsmittelachse (9') des Gehäuses (15) am Gehäuse (15) angeordnet;
- die der Auslassöffnung (14) zugeordnete Längsmittelachse (9') ist koaxial zu der dem Dampfaustritt (13) zugeordneten Längsmittelachse (9) angeordnet;
- die der Auslassöffnung (14) zugeordnete Längsmittelachse (9') steht senkrecht auf der dem Dampfeintritt (12) zugeordneten Äquatorialebene (16);
- das Gehäuse (15) ist stehend angeordnet, derart, dass sich die dem Dampfeintritt (12) zugeordnete Äquatorialebene (16) im wesentlichen horizontal erstreckt und/oder dass sich die dem Dampfaustritt (13) zugeordnete Längsmittelachse (9) im wesentlichen vertikal erstreckt und/oder dass sich die der Auslassöffnung (14) zugeordnete Längsmittelachse (9') im wesentlichen vertikal erstreckt.
5. Dampfturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
- der Trägheitsabscheider (6) ist so ausgestaltet, dass er bei einem Dampfdruck von etwa 250 bar bis etwa 350 bar und/oder bei einer Dampftemperatur von etwa 6200C bis etwa 7200C betreibbar ist;
- der Trägheitsabscheider (6) ist so ausgestaltet, dass er Partikel mit einer Korngröße kleiner als 0,5 mm oder kleiner als 0,1 mm aus dem Dampf ausscheidet;
- der Trägheitsabscheider (6) ist zum Ausscheiden von Oxidpartikeln, insbesondere von Magnetit oder Spinell, ausgestaltet.
6. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbinenanlage, insbesondere zur Stromgewinnung, bei dem Dampf von einem Dampferzeuger (4) zu einer Dampfturbine (3) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dampf stromauf der Dampfturbine (3) mitgeführte Partikel entnommen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mittels Trägheitskräften aus dem Dampf ausgeschieden werden.
8. Verwendung eines Trägheitsabscheiders (6) zum Entfernen von Partikeln aus einer Dampfströmung stromab eines Dampferzeugers (4) und stromauf einer Dampfturbine (3) in einer Dampfturbinenanlage (1), insbesondere zur Stromgewinnung.
9. Verwendung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 5.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221394A1 (de) * 2016-10-31 2018-05-03 Robert Bosch Gmbh Abwärmerückgewinnungssystem mit einem Arbeitsfluidkreislauf und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Abwärmerückgewinnungssystems
EP3679227B1 (de) * 2017-09-06 2024-11-27 Siemens Energy, Inc. Totzweig für die teilchenabscheidung für den kontinuierlichen online-betrieb

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3066912A (en) * 1961-03-28 1962-12-04 Gen Electric Turbine erosion protective device
EP0307821A1 (de) * 1987-09-17 1989-03-22 Yasunobu Yoshida Kugelförmiger Zyklon
US5111663A (en) * 1991-11-12 1992-05-12 Brandon Ronald E Turbine start-up particulate separator
US5983623A (en) * 1996-06-10 1999-11-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. System for cooling gas turbine blades
US6237341B1 (en) * 1999-03-09 2001-05-29 Kyushu Electric Power Company Boiler scale collecting device before steam turbine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3396513A (en) * 1966-11-21 1968-08-13 Babcock & Wilcox Ltd Steam and water separator
US3603087A (en) * 1969-06-27 1971-09-07 Cci Aerospace Corp Dual fluid rankine cycle powerplant
US4044830A (en) * 1973-07-02 1977-08-30 Huisen Allen T Van Multiple-completion geothermal energy production systems
US4352681A (en) * 1980-10-08 1982-10-05 General Electric Company Electrostatically augmented cyclone apparatus
US6139019A (en) * 1999-03-24 2000-10-31 General Electric Company Seal assembly and rotary machine containing such seal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3066912A (en) * 1961-03-28 1962-12-04 Gen Electric Turbine erosion protective device
EP0307821A1 (de) * 1987-09-17 1989-03-22 Yasunobu Yoshida Kugelförmiger Zyklon
US5111663A (en) * 1991-11-12 1992-05-12 Brandon Ronald E Turbine start-up particulate separator
US5983623A (en) * 1996-06-10 1999-11-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. System for cooling gas turbine blades
US6237341B1 (en) * 1999-03-09 2001-05-29 Kyushu Electric Power Company Boiler scale collecting device before steam turbine

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