PROCEDIMIENTO PARA REFRIGERAR UNA TURBINA Y TURBINA PARA ELLO.

Procedimiento para refrigerar regiones sometidas a una carga térmica en una turbina de vapor (1),

que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco (9), una región de afluencia (17), una carcasa (2) y una región de vapor de escape (7), en donde en funcionamiento circula un vapor fresco desde el conducto de alimentación de vapor fresco (9) a través de la turbina de vapor y sale en la región de vapor de escape (7), en donde una parte del vapor fresco procedente del conducto de alimentación de vapor fresco (9) se enfría mediante un intercambiador de calor (8), antes de entrar en la turbina de vapor (1), y entra a través de la región de afluencia (17) en la turbina de vapor (1), en donde las regiones sometidas a una carga térmica y situadas en la región de afluencia (17) se refrigeran mediante el vapor fresco así enfriado, caracterizado porque el intercambiador de calor (8) se encuentra en la región de vapor de escape (7) de la turbina de vapor (1)

Procedimiento para refrigerar una turbina y turbina para ello.

La invención se refiere a un procedimiento para refrigerar regiones sometidas a una carga térmica en una turbina de vapor, que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco, una región de afluencia, una carcasa y una región de vapor de escape, en donde en funcionamiento circula un vapor fresco a través de la turbina de vapor y sale en la región de vapor de escape, así como una turbina de vapor para llevar a cabo el procedimiento.

En la construcción de turbinas, en especial en la construcción de turbinas de vapor, para refrigerar regiones sometidas a una elevada carga térmica se necesita vapor que presente temperaturas que, a la presión del vapor fresco, sean inferiores a la temperatura del vapor fresco. La presión del vapor fresco es la presión de un medio de circulación que llega a la región de afluencia de una turbina. La temperatura del vapor fresco es de forma correspondiente la temperatura que presenta un medio de circulación a la entrada de una turbina.

En las turbinas actuales no se dispone, procedente del suministro propio, de vapor de refrigeración con los valores característicos antes descritos de temperatura y presión.

Normalmente se conduce el vapor de refrigeración necesario a través de un conducto aparte hasta le turbina. En el caso de turbinas con etapas de recalentador multi-etapa, el vapor de refrigeración se extrae casi siempre de la última etapa de recalentador desde una caldera correspondiente y se guía en un conducto específico hasta la turbina. El inconveniente de esta solución estriba en que un conducto específico produce costes adicionales. Aparte de esto se produce una dependencia directa de la caldera, en tanto que el dimensionado del sistema de vapor de refrigeración depende de los parámetros de la caldera, así como que una avería del suministro de vapor de refrigeración conduce también a una avería de la refrigeración.

En los documentos EP-A-1 152 125 y EP-A-1 184 541 se describen posibilidades de refrigeración para turbinas.

La tarea de la invención consiste en indicar un procedimiento en el que la aportación de vapor de refrigeración sea menos propensa a las averías. Aparte de esto se pretende indicar una turbina de vapor para la que se use el procedimiento antes citado.

La tarea dirigida al procedimiento es resuelta mediante las particularidades de la reivindicación 1. Mediante este procedimiento es posible proporcionar vapor de refrigeración, sin usar un conducto externo específico para la alimentación de vapor de refrigeración. El vapor de refrigeración es generado casi todo por la propia turbina de vapor.

Mediante la disposición del intercambiador de calor en la región de vapor de escape se consigue que como fuente de refrigeración no sea necesario utilizar una fuente de refrigeración externa. Por medio de esto se obtiene por así decirlo un sistema autártico.

En un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento se dispone una válvula de bloqueo en el conducto de alimentación de vapor fresco y la parte del medio de circulación, que conduce directamente a la región de vapor de escape, se deriva después de la válvula de bloqueo. Por medio de esto se crea la posibilidad de, en el caso de producirse una avería, interrumpir rápidamente la alimentación de vapor hacia la turbina mediante el accionamiento de la válvula de cierre rápido.

En un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento se usa el procedimiento para turbinas, que presentan un intercambiador de calor que destaca porque la parte del medio de circulación, que circula a través del intercambiador de calor, se refrigera al menos a 10ºC por debajo de la temperatura del vapor fresco. En especial el intercambiador puede destacar porque la parte del medio de circulación, que circula a través del intercambiador de calor, se refrigera al menos a 20ºC por debajo de la temperatura del vapor fresco.

En un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento se aplica el procedimiento a una turbina que presenta un émbolo de compensación de empuje, en donde el vapor de refrigeración generado en el procedimiento es guiado hasta el émbolo de compensación de empuje sometido a una carga térmica. Por medio de esto se crea la posibilidad de refrigerar una pieza constructiva sometida a una carga térmica, como el émbolo de compensación de empuje, de forma autártica sin un conducto de vapor de refrigeración específico.

La tarea dirigida al dispositivo es resuelta mediante una turbina conforme a la reivindicación 6. El vapor de refrigeración es generado casi todo por la propia turbina de vapor.

Mediante la disposición del intercambiador de calor en la región de vapor de escape se consigue que como fuente de refrigeración no sea necesario utilizar una fuente de refrigeración externa. Por medio de esto se obtiene por así decirlo un sistema autártico.

En un perfeccionamiento ventajoso del dispositivo se encuentra una válvula de bloqueo en el conducto de alimentación de vapor fresco, en donde la derivación del conducto de alimentación de vapor fresco hasta el intercambiador de calor se realiza poco después de la válvula de bloqueo. Por medio de esto se consigue que, en el caso de producirse una avería, pueda interrumpirse la alimentación de vapor fresco y con ello también la alimentación de refrigera- ción.

En otro perfeccionamiento ventajoso del dispositivo se guía el vapor de refrigeración generado directamente hasta el émbolo de compensación de empuje de la turbina de vapor. Por medio de esto se refrigera específicamente una región que, en una turbina, está sometida a una carga térmica.

Un ejemplo de ejecución de la invención se explica con más detalle con base en un dibujo.

Las figuras del dibujo muestran en detalle:

la figura 1 la sección transversal de una turbina;

la figura 2 un esquema de principio de la generación de vapor de refrigeración.

Para piezas constructivas iguales y de funcionamiento idéntico se utilizan siempre los mismos símbolos de referencia.

En la figura 1 se ha representado una turbina 1. La turbina 1 presenta una carcasa 2. Una carcasa interior 3 está dispuesta de tal modo que un árbol 4 puede girar dentro de la carcasa interior 3. La carcasa interior 3 presenta álabes guía 5. El árbol 4 presenta álabes de paleta 6. En la región de vapor de escape 7 está dispuesto un intercambiador de calor 8.

El vapor fresco es guiado desde una caldera no representada, a través del conducto de alimentación de vapor fresco 9, hasta la turbina 1. Sobre la derivación 10 se guía una parte del vapor fresco hasta el intercambiador de calor 8. La temperatura del vapor fresco antes de esta derivación 10 puede ser de 565ºC y la presión de 250 bares. La parte restante del vapor fresco, es decir, la parte que no es guiada hasta el intercambiador de calor, llega a través del conducto 11 a la turbina 1. El vapor fresco llega con ello a la región de afluencia de vapor fresco 12 y desde allí circula el medio de circulación, a lo largo de los álabes guía y de paleta 5, 6, en dirección axial 13. Después de la última fila de álabes 14, que se compone de una fila de álabes guía y de paleta 5 y 6, el vapor fresco refrigerado y expandido llega a la región de vapor de escape 7. La temperatura puede ser ahora de 330ºC. La presión puede ser de 55 bares.

El intercambiador de calor 8 se configura de tal modo, que el medio de circulación que sale detrás del intercambiador de calor 8 se refrigera al menos 10ºC, en especial al menos 20ºC con relación al medio de circulación que entra en el intercambiador de calor.

El vapor fresco así enfriado llega, a través del conducto de evacuación 16, a la región de afluencia 17 de la turbina 1. La región de afluencia 17 está separada de tal modo a través de un anillo de álabes guía 18 de la región de afluencia de vapor fresco 12, que el vapor fresco enfriado que sale del conducto de evacuación 16 llega a la región de afluencia 17. Desde allí el vapor fresco enfriado llega al émbolo de compensación de empuje 19 sometido a una carga térmica o a otras regiones sometidas a una carga térmica. Las regiones sometidas a una carga térmica del árbol 4 en la región de afluencia 17 se refrigeran mediante el vapor fresco enfriado.

En la figura 2 puede verse un esquema de principio de la disposición de refrigeración. El vapor fresco llega, a través de un conducto de alimentación de vapor fresco 9,...

1. Procedimiento para refrigerar regiones sometidas a una carga térmica en una turbina de vapor (1), que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco (9), una región de afluencia (17), una carcasa (2) y una región de vapor de escape (7), en donde en funcionamiento circula un vapor fresco desde el conducto de alimentación de vapor fresco (9) a través de la turbina de vapor y sale en la región de vapor de escape (7), en donde una parte del vapor fresco procedente del conducto de alimentación de vapor fresco (9) se enfría mediante un intercambiador de calor (8), antes de entrar en la turbina de vapor (1), y entra a través de la región de afluencia (17) en la turbina de vapor (1), en donde las regiones sometidas a una carga térmica y situadas en la región de afluencia (17) se refrigeran mediante el vapor fresco así enfriado, caracterizado porque el intercambiador de calor (8) se encuentra en la región de vapor de escape (7) de la turbina de vapor (1).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte del vapor fresco, que es guiada hasta el intercambiador de calor (8), es evacuada después de una válvula de bloqueo (20) situada en el conducto de alimentación de vapor fresco (9).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura de la parte del vapor fresco enfriada en el intercambiador de calor (8) es al menos 10ºC inferior a la temperatura del vapor fresco.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura de la parte del vapor fresco enfriada en el intercambiador de calor (8) es al menos 20ºC inferior a la temperatura del vapor fresco.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se guía la parte del vapor de refrigeración, que se enfría mediante el intercambiador de calor (8), hasta un émbolo de compensación de empuje (19).

6. Turbina de vapor (1), que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco (9) por el que puede circular un vapor fresco el cual conduce hasta una región de afluencia de vapor fresco (12), en donde la turbina de vapor (1) presenta una región de vapor de escape (7), el conducto de alimentación de vapor fresco (9) presenta una derivación (10) con la cual una parte del vapor fresco es guiada a través de un conducto (15) hasta un intercambiador de calor (8) y la turbina de vapor (1) presenta un conducto de alimentación (16), después del intercambiador de calor (8), en una región de afluencia (17) de la turbina de vapor (1), caracterizada porque el intercambiador de calor (8) está dispuesto en la región de vapor de escape (7) de la turbina de vapor (1).

7. Turbina de gas (1) según la reivindicación 6, caracterizada porque el conducto de alimentación de vapor fresco (9) presenta una válvula de bloqueo (20) delante de la derivación (10).

8. Turbina de gas (1) según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el conducto de alimentación (16) es guiado hasta un émbolo de compensación de empuje (19).