專利名稱：地熱汽輪機用噴嘴及其防止結(jié)垢的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到噴嘴，具體地說涉及到地熱汽輪機用噴嘴，更具體地說涉及到防止在噴嘴表面上有水銹析出、成垢的地熱汽輪機用噴嘴及其防止結(jié)垢的方法。
地熱發(fā)電廠的蒸汽純度是對發(fā)電廠的可靠性有極大影響的因素。蒸汽中所含的SiO2、Fe、Na與Cl等，為圖3所示，通常主要以水銹4的形式析出并附著于汽輪機初始段之噴嘴1的背面2及腹面3的后邊緣附近，附著于此初始段噴嘴上的水垢，不僅會使噴嘴面積減小進而降低輸出，還由于水垢與轉(zhuǎn)子(動葉或轉(zhuǎn)盤)接觸而能導致轉(zhuǎn)子破損事故。
因而，防止噴嘴內(nèi)的結(jié)垢是地熱發(fā)電廠整個工作過程中舉足輕重的因素。
由此看來，在噴嘴內(nèi)建立防止結(jié)垢的技術，從確保地熱發(fā)電廠的可靠性和提高它的工作效率兩方面考慮，都是必不可少的。
作為當前實用化的防止結(jié)垢的技術有圖4所示的方法。在這一方法中，從通過入口蒸汽管11供給于地熱汽輪機12之蒸汽13中，抽出一部分由冷凝管14冷凝，由泵16壓送此冷凝的水15，注入沿入口蒸汽管11內(nèi)流動的蒸汽13之內(nèi)，由此來對汽輪機12中附著于噴嘴內(nèi)的水銹進行水洗。圖中的17、18則是閥。
上面這種先有技術，是把地熱的冷凝水15注入地熱汽輪機12的入口蒸汽管11中，利用水洗來清除附著于噴嘴上之水銹的方法。此種方法一般稱作水洗法，從它對實際設備的適用情形考察，對某些發(fā)電廠未必有效。
分析此種方法所以未必普遍有效的理由，看來在于僅僅以除去附著的水銹為目的，而沒有采取根本性的對策，本發(fā)明的申請人首先研究了“水銹附著”的機理。調(diào)查了混入電熱發(fā)電廠蒸汽中的濕份組成，結(jié)果為
作為NaCl，0.55ppmSiO20.066ppm并就此種成分附著的形式考察了噴嘴的背面與腹面。
噴嘴背面如圖5所示，在距噴嘴前邊緣端約0.55之
點的下游部分處，金屬表面溫度比葉片表面的蒸汽溫度高。
因此，從金屬(葉片)表面排出的蒸汽會被再次蒸發(fā)，濃縮成NaCl及SiO2，以水銹形式析出。
在此，NaCl的含量為0.55ppm，而SiO2含量少，為0.066ppm，于是，根據(jù)這種特性所反映出的分配率，SiO2易移向蒸汽一側(cè)，容易飛散到蒸汽流中，因而水銹中的主要成分是NaCl。
由以上事實可知(1)距前邊緣端約55%位置處的下游側(cè)，有水銹析出。
(2)水銹的主要成分為NaCl。
噴嘴腹面如圖5所示，由于基本上在全部范圍內(nèi)，金屬(葉片)表面溫度都比葉片表面蒸汽溫度低，因而，雖然在葉片表面有蒸汽排出，也不會引起排出物的再次蒸發(fā)。
由于NaCl的溶解度大，要是存在有排出物，NaCl也不會以水銹形式析出。從而在不會引起排出物再次蒸發(fā)的腹面上，NaCl是不會作為水銹析出的。
另一方面，SiO2從排出物緩慢開始濃縮的
點(距前邊緣端約95%的位置處)以下，則限于超過溶解度的那部分才作為水銹析出。
從以上事實可知(1)在后邊緣端附近有水銹析出。
(2)水銹的主要成分是SiO2。
此外，F(xiàn)e成分則作為蒸汽排出物的部分析出。
本發(fā)明為了解決先有技術中的課題，終止了那種除去附著到噴嘴上之水銹的方法，而以防止水銹析出并附著到噴嘴上為目的，提出一種具有直接防止水銹析出之結(jié)構(gòu)的噴嘴。
為了解決以上課題，本發(fā)明的地熱汽輪機用噴嘴，于噴嘴內(nèi)部形成了使噴嘴表面冷卻用的冷卻水通路。
同時，為了有效地冷卻噴嘴的表面，將入口一側(cè)的上述冷卻水通路配置于噴嘴寬向的上游側(cè)，使冷卻水通路的孔徑約為噴嘴厚度的1/3，并將此冷卻水通路的孔徑由形成環(huán)形腔的冷卻水通路與冷卻水供給源相接。
此外，本發(fā)明的地熱汽輪機用噴嘴的防止水銹附著的方法，是把冷卻水通入噴嘴內(nèi)部，使噴嘴表面溫度低于噴嘴表面蒸汽溫度，由此來防止水銹析出于噴嘴表面上的。
噴嘴背面上NaCl的析出與附著是由于葉片表面上排出物的再次蒸發(fā)而引起;而噴嘴腹面上SiO2的析出與附著。則是因為在葉片后邊緣附近的排出物濃縮，超過了SiO2的溶解度而引起。
因此，如能阻止這類排出物的再次蒸發(fā)與濃縮，就能防止NaCl及SiO2的析出與附著，為此，從外部將冷卻水通入設于噴嘴內(nèi)的冷卻水通路中，使噴嘴的表面溫度下降，這樣就能阻止葉片表面上排出物的再次蒸發(fā)與濃縮，而得以防止水銹之類的析出。
下面參照附

圖1與2來詳述本發(fā)明的一實施例。圖1為采用了此實施例之噴嘴的地熱汽輪機初始段部分的剖面圖，圖2為沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。
在上述圖中，21表示初始段的噴嘴，噴嘴21內(nèi)形成有冷卻水通路22，此冷卻水通路22的入口側(cè)的冷卻水通路22a，則與分別形成外環(huán)形腔23與內(nèi)環(huán)形腔24的冷卻水入口通路25與26通連;而冷卻水通路22的出口側(cè)冷卻水通路22b則同樣地和分別同形成外環(huán)形腔23與內(nèi)環(huán)形腔24的冷卻水出口通路27與28通連。另外，圖1中的29為動葉。
在以上的結(jié)構(gòu)中，通過設于內(nèi)外環(huán)形腔23、24的冷卻水入口通路25、26與冷卻水出口通路27、28，從圖中未示明的外部的冷卻水供給源，把冷卻水30通入設在噴嘴21內(nèi)的冷卻水通路22(22a、22b)中，由此得以為圖2所示的，阻止噴嘴21表面上排出物的再次蒸發(fā)或濃縮。
同時，在噴嘴21的腹面21b中，于噴嘴表面的下游側(cè)，由于金屬溫度較噴嘴表面的蒸汽溫度低，噴嘴表面上有蒸汽排出，而在后邊緣21c附近，金屬溫度比噴嘴表面的蒸汽溫度高，排出物則發(fā)生濃縮。結(jié)果使SiO2等雜質(zhì)超過其溶解度的部分顯示出析出與附著的傾向。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，由于冷卻噴嘴而使金屬的表面溫度下降，就能阻止表面排出物的再次蒸發(fā)與濃縮，由此就能防止水銹一類物質(zhì)的析出與附著。在常規(guī)的噴嘴中，短期間內(nèi)便有可能附著大量的水銹而致噴嘴的槽縫堵塞，與此相反，在本發(fā)明的噴嘴中，則基本上不會有水銹附著，作為防止水銹附著的對策，使噴嘴冷卻是一種非常有效的方法，這已經(jīng)由試驗獲得確證。
為了充分發(fā)揮防止水銹附著的效果，最好是把設于噴嘴21內(nèi)的冷卻水通路，以其入口側(cè)冷卻水通路22a及出口側(cè)冷卻水通路22b分別設置到葉片厚度方向的中央部分(平均弧形線上)，同時根據(jù)圖5所示的金屬(翼片)表面溫度與金屬表面蒸汽溫度的關系，將入口側(cè)的冷卻水通路22a設置到在翼片寬度50%以上的上游側(cè)，而冷卻水通路22的孔徑則最好約相當于葉片厚度的1/3。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過從外部將冷卻供給設于噴嘴內(nèi)的冷卻水通路而使噴嘴的表面溫度下降，就能阻止葉片表面上排出物的再次蒸發(fā)與濃縮，從而得以防止水銹的析出，不會發(fā)生水銹的附著。于是可以起到防止隨著噴嘴出口面積減少使輸出效率下降，導致水垢與轉(zhuǎn)子接觸而使轉(zhuǎn)子破損的作用。
在本發(fā)明的附圖中圖1是采用本發(fā)明一實施例的噴嘴之地熱汽輪機初始段部分的剖面圖;
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖;
圖3示明噴嘴上有水銹附著的狀況;
圖4是示明先有技術中除去水銹方法的系統(tǒng)圖;而圖5是示明噴嘴葉片表面溫度差分布的曲線圖。
權(quán)利要求
1.一種地熱汽輪機用的噴嘴(21)，特征在于在此噴嘴內(nèi)部形成有冷卻此噴嘴表面的冷卻水通路(22)。
2.如權(quán)利要求1所述的地熱汽輪機用的噴嘴，特征在于將上述冷卻水通路分為入口側(cè)冷卻水通路(22a)與出口側(cè)冷卻水通路(22b)，而將入口側(cè)冷卻水通路(22a)配置于此噴嘴寬向上的上游側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述地熱汽輪機用的噴嘴，特征在于上述冷卻水通路(22)的孔徑取定為約等于噴嘴(21)厚度的1/3。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的地熱汽輪機用的噴嘴，特征在于將前述的冷卻水通路(22)經(jīng)由形成環(huán)形腔的冷卻水通路與冷卻水供給源通連。
5.一種防止地熱汽輪機用噴嘴有水銹附著的方法，特征在于把冷卻水通入噴嘴內(nèi)部，把噴嘴表面溫度降至較噴嘴表面蒸汽溫度為低，由此來防止在噴嘴表面上有水銹析出。
全文摘要
本發(fā)明涉及到地熱汽輪機用噴嘴及防貯附著水銹的方法。在地熱用汽輪機初始段噴嘴中設有冷卻水通路，使后者的入口側(cè)通路與設在內(nèi)外環(huán)形腔的冷卻水入口通路通連，同時使它的出口側(cè)通路與冷卻水出口通路通連。利用這種結(jié)構(gòu)，將冷卻水從冷卻水供給源輸給噴嘴內(nèi)的冷卻水通路，導致噴嘴的表面溫度下降，由此來阻止葉片表面上排出物的再次蒸發(fā)和濃縮，而得以防止水銹的析出。
文檔編號F01D9/02GK1065901SQ92102220
公開日1992年11月4日 申請日期1992年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月9日
發(fā)明者吉田幸一 申請人:三菱重工業(yè)株式會社