Высокотемпературная паровая турбина

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении паровых турбин. Устройство содержит паровой котел, камеру сгорания H₂ и O₂, турбинную установку, нагрузочное устройство, конденсатор. Изобретение позволяет осуществить создание высокоэффективной турбоустановки с высокими температурой и давлением на входе в нее и низким давлением на выходе из нее. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении паровых турбин.

Известны паровые многоцилиндровые паровые турбины (см. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки, - М.: Издательство МЭИ, 2002, - 540 с.), работающие с использованием паровых котлов и состоящие из цилиндров высокого, среднего и низкого давлений.

Недостатком устройства является то, что на входе в турбину температура пара не превышает 560-600°С из возможного пережога труб парового котла. Многоцилиндровость вызвана необходимостью уменьшить средний диаметр турбины, организацией промперегревов и обеспечением прочности роторов турбины.

Наиболее близким по технической сущности является энергокомплекс (см. A Vision for Thermal Power-Plant Technology Development in Japan. Energy and Technology; Sustaining World Development Into the next Millenium // Hisa Sh. at all // 17 Congress of the World Energy Counsil, Houston, Texas, September 13-18, 1998. Vol.2. P.25-38). включающий в себя паровой котел, камеры сгорания водорода (Н₂) и кислорода (О₂), многоцилиндровую паровую турбину, конденсатор отработавшего пара.

Недостатком устройства является то, что роторы всех турбин вращаются с одинаковой скоростью, что в ряде случаев не позволит добиться максимального внутреннего относительного КПД.

Цель изобретения - создание высокоэффективной турбоустановки с высокими температурой и давлением на входе в нее и низким давлением на выходе из нее.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит паровой котел, камеру сгорания для Н₂ и O₂, паровую турбоустановку, конденсатор отработавшего пара, а новым является то, что располагаемый теплоперепад срабатывается в турбоустановке, состоящей из нескольких последовательно соединенных трубопроводами паровых турбин, роторы которых вращаются с различными скоростями, которые уменьшаются от турбины к турбине, и только выход последней из них соединен с конденсатором отработавшего пара.

Целесообразность использования нескольких турбин, вращающихся с разными скоростями, объясняется следующими факторами:

- обеспечивается максимальная степень парциальности подвода пара перед первой рабочей решеткой;

- увеличивается длина лопаток первых ступеней;

- повышается эффективность использования располагаемого теплоперепада за счет выбора оптимальных отношений окружной скорости рабочей решетки к скорости пара на выходе из сопел;

- уменьшается длина ротора и повышается его динамическая жесткость.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит паровой котел 1, камеру сгорания Н₂ и O₂ 2, паротурбинную установку 3, нагрузочное устройство 4, конденсатор 5.

Устройство работает следующим образом.

Пар из парового котла 1 поступает в камеру сгорания 2, где дополнительно нагревается, и далее направляется в турбинную установку 3. Пройдя последовательно через турбины, вращающиеся с разной скоростью, пар поступает в конденсатор 5 и конденсируется. Механическая работа турбин отводится с помощью нагрузочного устройства 4.

Между турбинами могут быть установлены дополнительные камеры сгорания Н₂ и О₂ для промежуточного подогрева водяного пара.

Благодаря использованию совокупности технических решений обеспечивается высокоэффективное использование располагаемого теплоперепада.

Устройство, содержащее паровой котел, камеру сгорания водорода с кислородом, паротурбинную установку, нагрузочное устройство, конденсатор отработавшего пара, отличающееся тем, что паротурбинная установка состоит из нескольких последовательно соединенных паровых турбин, роторы которых вращаются с различными скоростями, которые уменьшаются от турбины к турбине, и только выход последней из них соединен с конденсатором отработавшего пара.