Dampfturbine und Verfahren zum Betreiben derselben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Ver fahren zum Betreiben einer Dampfturbine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 7.

In Dampfkraftwerken wird zum Betreiben von Dampfturbinen als Arbeitsmedium Wasserdampf verwendet. Der Wasserdampf wird in einem Dampfkessel erwärmt und strömt als Prozessdampf über Rohrleitungen in die Dampfturbine. In der Dampfturbine wird die zuvor aufgenommene thermische Energie des Arbeitsmediums in Bewegungsenergie umgewandelt. Mittels der Bewegungsenergie wird üblicherweise ein Generator betrieben, welcher die er zeugte mechanische Leistung in elektrische Leistung umwan delt. Alternativ kann die Bewegungsenergie auch zum Antreiben von Maschinen bspw. Pumpen genutzt werden. Der entspannte und abgekühlte Prozessdampf strömt in einen Kondensator, wo er durch Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher kondensiert und als Wasser erneut dem Dampfkessel zum Erhitzen zugeführt wird .

Übliche Dampfturbinen weisen wenigstens einen Hochdruckteil und wenigstens einen Niederdruckteil auf, die auch als Hoch druck- bzw. Niederdruckstufe bezeichnet werden. Beim Nieder druckteil sinkt die Temperatur des Prozessdampfes stark ab, wodurch es zur teilweisen Kondensation des Prozessdampfes kommen kann. Der Niederdruckteil ist dabei sehr empfindlich hinsichtlich des Nässegehaltes des Prozessdampfes. Erreicht der Prozessdampf den Niederdruckteil der Dampfturbine mit ei nem Nässegehalt von ca. 8 bis 10 %, sind Maßnahmen zu ergrei fen, die den Nässegehalt des Prozessdampfes vor dem Eintritt in den Niederdruckteil auf ein zulässiges Maß reduzieren.

Um die Effizienz eines Dampfkraftwerkes zu erhöhen, wird der Prozessdampf vor dem Eintritt in den Niederdruckteil einer sogenannten Zwischenüberhitzung zugeführt. In der Zwischen überhitzung wird der Prozessdampf erneut erhitzt, so dass der Nässegehalt sinkt. Bei dieser Zwischenüberhitzung wird der gesamte Dampfmassenstrom nach dem Hochdruckteil aus der

Dampfturbine entnommen, der Zwischenüberhitzung zugeführt und annähernd auf die Temperatur des Frischdampfes angehoben. An schließend wird der Prozessdampf dem Niederdruckteil zuge führt. Ohne eine solche Zwischenüberhitzung müsste die Dampf turbine angehalten werden, da auskondensierte Wassertropfen auf die sich drehenden Turbinenschaufeln auftreffen könnten und Schäden durch Tropfenerosion an den Turbinenschaufeln verursachen würden.

Bei mehrstufigen Dampfturbinen wird neben einer Hochdruck- und einer Niederdruckstufe wenigstens eine Mitteldruckstufe verwendet. Hierbei wird zwischen den einzelnen Turbinenstufen jeweils eine solche Zwischenüberhitzung des Prozessdampfes durchgeführt. Dies führt zu einer höheren Effizienz, da mit tels des überhitzten Wasserdampfes effizienter mechanische Energie in den Turbinenstufen erzeugt werden kann.

Bei der Implementierung von Zwischenüberhitzungssystemen in Dampfturbinen wird das Material an der Außenwand, insbesonde re zwischen den einzelnen Turbinenstufen hoch beansprucht. An der ersten Turbinenstufe wird der kältere Wasserdampf entnom men, dem Zwischenüberhitzer zugeführt und der aufgeheizte Prozessdampf der zweiten Turbinenstufe zugeführt. Dabei tre ten in der Außenwand im Übergangsbereich zwischen der ersten Turbinenstufe und der zweiten Turbinenstufe hohe Temperatur differenzen auf. Da das Ende der ersten Turbinenstufe, aus der der kalte Prozessdampf entnommen wird und der Beginn der zweiten Turbinenstufe, in welchem der heiße Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer zugeführt wird, eng beieinander lie gen, treten dort hohe thermische Spannungen in der Außenwand auf. Dies kann zu Undichtigkeiten oder zu Rissen in der Au ßenwand führen. Ferner besteht die Gefahr, dass bei Entnahme des kalten Prozessdampfes aus der ersten Turbinenstufe Nass dampfparameter herrschen und sich dadurch an der Innenwand des Außengehäuses Kondensat bildet. Das Kondensat kühlt die Innenseite der Außenwandung zusätzlich ab. Somit wird die thermische Spannung an der Außenwand erhöht. Damit der über hitzte Prozessdampf keine schädlichen thermischen Spannungen verursacht, wird der überhitzte Prozessdampf zur Reduktion der thermischen Spannung abgekühlt. Dies wird üblicherweise in vorgeschalteten Einströmgehäusen durchgeführt. Diese zu sätzlichen Einströmgehäuse können allerdings zu Energiever lusten führen.

Bei einer einschaligen bzw. eingehäusigen Dampfturbine mit Zwischenüberhitzung wird an zwei Stellen stark überhitzter Prozessdampf in die Turbine geleitet. Dabei wird insbesondere das Dampfturbinenaußengehäuse durch die auftretenden Tempera turen und Drücke thermisch stark belastet.

Die auftretenden erforderlichen Parameter liegen jedoch häu fig über den möglichen Parametern einschaliger Turbinengehäu se. Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung

DE 10 2017 211 295 der Anmelderin schlägt daher eine Dampf turbine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen

Dampfturbine vor, die die Nachteile weitgehend überwindet.

Die Dampfturbine weist ein Dampfturbinenaußengehäuse auf. Ferner weist die Dampfturbine ein Hochdruckinnengehäuse mit einem ersten Prozessdampfeintrittsabschnitt und einem ersten Prozessdampfaustrittsabschnitt zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruckinnengehäuse vom ersten Prozessdampfein trittsabschnitt zum ersten Prozessdampfaustrittsabschnitt in einer ersten ProzessdampfentSpannungseinrichtung auf. Weiter hin weist die Dampfturbine ein Niederdruckinnengehäuse mit einem zweiten Prozessdampfeintrittsabschnitt und einem zwei ten Prozessdampfaustrittsabschnitt zum Leiten von Prozess dampf durch das Niederdruckinnengehäuse vom zweiten Prozess dampfeintrittsabschnitt zum zweiten Prozessdampfaustrittsab schnitt in einer zweiten ProzessdampfentSpannungsrichtung auf. Außerdem weist die Dampfturbine einen Zwischenüberhitzer auf, der stromabwärts des Hochdruckinnengehäuses und stromab- wärts des Niederdruckinnengehäuses angeordnet ist, wobei das Hochdruckinnengehäuse und das Niederdruckinnengehäuse inner halb des Dampfturbinenaußengehäuses angeordnet sind.

Das Hochdruckinnengehäuse und das Niederdruckinnengehäuse sind derart angeordnet, dass der erste Dampfeintrittsab- schnitt des Hochdruckinnengehäuses dem zweiten Dampfein trittsabschnitt des Niederdruckinnengehäuses zugewandt ist. Darunter, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt des Hochdru ckinnengehäuses dem zweiten Dampfeintrittsabschnitt des Nie derdruckinnengehäuses zugewandt ist, versteht man, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt des Hochdruckinnengehäuses in die entgegengesetzte Richtung oder im Wesentlichen in die entgegengesetzte Richtung wie der zweite Dampfeintrittsab schnitt des Niederdruckinnengehäuses zeigt, bzw. ausgerichtet ist. Entsprechend verläuft die erste ProzessdampfentSpan nungsrichtung entgegen oder im Wesentlichen entgegen zur zweiten ProzessdampfentSpannungsrichtung .

Das Hochdruckinnengehäuse und das Niederdruckinnengehäuse sind somit derart angeordnet, dass eine Prozessdampfflutrich- tung durch das Hochdruckinnengehäuse entgegengesetzt, insbe sondere um 180° entgegengesetzt, zu einer Prozessdampfflut- richtung durch das Niederdruckinnengehäuse verläuft.

Unter Verwendung einer solchen Dampfturbine kann überhitzter Prozessdampf, in Form von Frischdampf, in das entgegen einer Dampfrichtung gedrehte Hochdruckinnengehäuse zugeführt werden und bis auf das Druck- und Temperaturniveau einer sogenannten kalten Zwischenüberhitzung entspannt werden. Nachdem der Pro zessdampf aus dem Hochdruckinnengehäuse ausgetreten ist, kann der Prozessdampf zum Zwischenüberhitzer geführt werden. Zwi schenüberhitzter Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer kann dann in das in eine HauptStrömungsrichtung gewandte Nieder druckinnengehäuse gleiten und dort bis auf Kondensationsdruck in der Dampfturbine entspannen. Unter dem Niederdruckinnengehäuse ist ein Innengehäuse zu verstehen, in welchem zumindest im Mittel ein niedrigerer Druck als im Hochdruckinnengehäuse herrscht bzw. entsteht. D.h., unter dem Niederdruckinnengehäuse kann auch insbesonde re ein Mitteldruckinnengehäuse verstanden werden.

Unter dem Prozessdampf ist Dampf, insbesondere Wasserdampf, zu verstehen, der während des Betriebs der Dampfturbine durch Bauteile der Dampfturbine strömt.

Durch die Anordnung des Hochdruckinnengehäuses und des Nie- derdruckinnengehäuses können erregende Kräfte im Niederdru ckinnengehäuse minimiert werden, da lediglich die Druckdiffe renz aus der Zwischenüberhitzung wirkt. Prozessdampf kann zur weiteren Entspannung direkt in das nächste Bauteil, bspw. ein weiteres Niederdruckinnengehäuse, geleitet werden und muss nicht erst umgeleitet werden.

Unter einer Entspannungsrichtung ist eine Richtung zu verste hen, in welcher sich der Prozessdampf im Wesentlichen bewegt bzw. geleitet wird. D.h., wenn sich der Prozessdampf in einen Dampfturbinenabschnitt, bspw. von links nach rechts bewegt, ist darunter vereinfacht betrachtet eine lineare Entspan nungsrichtung nach rechts zu verstehen. Ferner ist vorliegend unter einer Entspannungsrichtung eine Druckrichtung von einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich bzw. in einen Druckbereich mit einem niedrigeren Druck als im Hochdruckbe reich zu verstehen. Entsprechend ist über einen stromaufwär- tigen Dampfturbinenabschnitt ein Abschnitt zu verstehen, der entgegen der Entspannungsrichtung angeordnet ist.

Die Tatsache, dass das Hochdruckinnengehäuse zunächst vom kalten Dampf, welcher zur Zwischenüberhitzung geführt wird, überströmt wird und anschließend vom heißen von der Zwischen überhitzung kommenden Dampf durchströmt wird, stellt immer noch eine hohe Herausforderung dar. Des Weiteren besteht die zu verhindernde Möglichkeit, dass der kalte zur Zwischenüber hitzung geführte Dampf aufgrund des Druckverlustes in der Zwischenüberhitzung in das Niederdruckinnengehäuse eingesaugt wird. Diese Nachteile des Standes der Technik versucht die vorliegende Erfindung zu beseitigen.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Dampfturbine wird die Auf gabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentan spruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben einer solchen Dampfturbine wird die Aufgabe gelöst durch die Merk male des unabhängigen Patentanspruchs 7.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung, die ein zeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Dampfturbi ne zur Verfügung gestellt. Die Dampfmaschine weist ein Dampf turbinenaußengehäuse auf. Ferner weist die Dampfturbine ein Hochdruckinnengehäuse mit einem ersten Prozessdampfeintritts- abschnitt und einem ersten Prozessdampfaustrittsabschnitt zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruckinnengehäuse vom ersten Prozessdampfeintrittsabschnitt zum ersten Prozess dampfaustrittsabschnitt in einer ersten Prozessentspannungs einrichtung auf. Des Weiteren weist die Dampfturbine ein Nie derdruckinnengehäuse mit einem zweiten Prozessdampfeintritts- abschnitt und einem zweiten Prozessdampfaustrittsabschnitt zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdruckinnengehäuse vom zweiten Prozessdampfeintrittsabschnitt zum zweiten Pro zessdampfaustrittsabschnitt in einer zweiten Prozessdampfent- spannungseinrichtung auf. Des Weiteren weist die Dampfturbine einen Zwischenüberhitzer zum Zwischenüberhitzen von Prozess dampf, welcher stromabwärts des Hochdruckinnengehäuses und stromaufwärts des Niederdruckinnengehäuses entnehmbar ist, auf. Wobei das Hochdruckinnengehäuse und das Niederdruckin nengehäuse innerhalb des Dampfturbinenaußengehäuses angeord net sind und das Hochdruckinnengehäuse und das Niederdruckin nengehäuse derart angeordnet sind, dass der erste Dampfein trittsabschnitt des Hochdruckinnengehäuses dem zweiten Dampf eintrittsabschnitt des Niederdruckinnengehäuses zugewandt ist und wobei ferner stromabwärts des Hochdruckinnengehäuses ein Prozessdampfumlenkabschnitt zum Umlenken von Prozessdampf aus den ersten Dampfaustrittsabschnitt in eine Richtung entgegen der ersten DampfentSpannungseinrichtung in einen Spalt, wel cher sich zwischen einer Innenwandung des Dampfturbinenaußen gehäuses und einer Außenwandung des Hochdruckinnengehäuses und zumindest abschnittsweise zwischen der Innenwandung des Dampfturbinenaußengehäuses und einer Außenwandung des Nieder- druckinnengehäuses erstreckt, ausgebildet ist. Und wobei an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruckinnengehäu ses, an welchem der erste Prozessdampfeintrittsabschnitt aus gestaltet ist, eine Hochdruckdichtschale zum zumindest teil weisen Abdichten des stromaufwärtigen Endabschnittes des Hochdruckinnengehäuses und an einem stromaufwärtigen Endab schnitt des Niederdruckinnengehäuses , an welchem der zweite Prozessdampfendabschnitt ausgestaltet ist, eine Niederdruck dichtschale zum zumindest teilweisen Abdichten des stromauf- wärtigen Endabschnitts des Niederdruckinnengehäuses angeord net sind, und wobei die Hochdruckdichtschale und die Nieder druckdichtschale benachbart zueinander angeordnet sind. Wobei das Hochdruckinnengehäuse erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, dass Prozessdampf dem Hochdruckinnengehäuse entnehmbar und in einem Bereich zwischen der Hochdruckdichtschale und der Niederdruckdichtschale leitbar ist. Der Prozessdampf, der dem Hochdruckinnengehäuse entnehmbar ist, wird direkt auf Zwischenüberhitzungsparameter gedrosselt, ohne Arbeit zu ver richten. Hierdurch ist der Dampf deutlich wärmer als der Pro zessdampf, der innerhalb der ersten Dampfentspannungseinrich- tung entspannt wurde. Der entnommene Prozessdampf kann dadurch dazu genutzt werden, um ihn in einen Bereich der Hochdruckdichtschale und der Niederdruckdichtschale zu lei ten, um dort den Bereich und insbesondere das zweite Innenge häuse lokal zu erwärmen. Hierdurch kann es nicht zu sogenann ten Cold Spots am Rotor und im Bereich des zweiten Dampfein trittsabschnittes des Niederdruckinnengehäuses kommen. Hier durch ergibt sich eine sowohl rotormechanisch als auch rotor dynamisch positive Temperaturverteilung. Aufgrund der gerin geren thermisch getriebenen Verformung am Niederdruckinnenge- häuse können die Spiele zwischen dem Rotor der Dampfturbine und dem Innengehäuse kleiner eingestellt werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Dampfturbine. Durch das aufgeprägte Tem peraturfeld können zudem höhere absolute Temperaturdifferen zen der Zwischenüberhitzung realisiert werden, was wiederum den Prozesswirkungsgrad der Gesamtanlage steigert. Der Ein satzbereich der Single-Case-Reheat-Turbine, d.h. der Turbine mit einem einzigen Außengehäuse wird hierdurch vergrößert. Dies hat deutliche Kostenvorteile im Vergleich zur alternati ven Multicase-Turbine, bei der mehrere Außengehäuse einge setzt werden. Somit können kostengünstigere Turbinen in einem breiteren Leistungsbereich angeboten werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hoch druckdichtschale so ausgebildet ist, dass ein vorgebbarer Le ckage-Massenstrom über die Hochdruckdichtschale in einem Be reich zwischen der Hochdruckdichtschale und der Niederdruck dichtschale leitbar ist. Dadurch, dass die Hochdruckdicht schale so ausgebildet ist, dass ein hinreichend großer Dampf massenstrom (Leckage-Strom) durch die Hochdruckdichtschale in den Bereich zwischen der Hochdruckdichtschale und der Nieder druckdichtschale leitbar ist, kann der Zwischenraum zwischen den beiden Dichtschalen entsprechend erwärmt werden, so dass die rotormechanischen und rotordynamischen Eigenschaften hin sichtlich der Temperatur positiv beeinflusst werden, so dass keine Cold Spots am Rotor entstehen und der Bereich des zwei ten Prozessdampfeintrittsabschnitts entsprechend vorgewärmt wird. Auf die zusätzliche Ausbildung von Leitungen und Durch brüchen innerhalb der ersten Entspannungseinrichtung kann so mit verzichtet werden, wodurch sich der konstruktive Aufwand deutlich verringert. Im Prinzip wird der an sich vorhandene Leckage-Strom der Hochdruckdichtschale zum Erwärmen verwen det, wobei die Hochdruckdichtschale so ausgelegt werden muss, dass der Leckage-Massenstrom höher ist, als dies technisch bedingt notwendig wäre. Der Leckage-Massenstrom lässt sich dabei einfach über eine entsprechnde Vergrößerung des Spaltes zwischen den Dichtschalen und dem Rotor bestimmen bzw. ein stellen . Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hochdruckdichtschale und die Niederdruckdichtschale derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass der Lecka ge-Massenstrom über die Hochdruckdichtschale größer ist, als der Leckage-Massenstrom über die Niederdruckdichtschale . Vor zugsweise ist dabei der Leckage-Massenstrom über die Hoch druckdichtschale mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 % größer als der Leckage-Massenstrom über die Niederdruck dichtschale. Durch die Differenz der Massenströme ergibt sich ein Sperrmassenstrom, der ein Eindringen des kalten Zwischen überhitzungsdampfes in die Niederdruckdichtschale und damit in die zweite Entspannungseinrichtung verhindert. Der heiße Leckage-Massenstrom aus der ersten Entspannungseinrichtung sorgt dabei für ein Vorheizen des Rotors zwischen der ersten Dichtschale und der zweiten Dichtschale und für ein Vorhei zen, insbesondere des zweiten Prozessdampfeintrittsabschnitts an der zweiten Entspannungseinrichtung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an einem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruckinnengehäu- ses ein Dichtsteg zum Abdichten eines Dampfturbinenbereiches zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt des Niederdruckin- nengehäuses und dem Dampfturbinenaußengehäuse ausgestaltet ist. Bei der vorliegenden Dampfturbine wird das Niederdrucki- nnengehäuse während eines Betriebs mit Prozessdampf umströmt. Während das Hochdruckinnengehäuse zum Niederdruckinnengehäuse durch den Dichtsteg getrennt ist, der vorzugsweise als inte grierter Dichtsteg am stromabwärtigen Endabschnitt des Nie- derdruckinnengehäuses ausgestaltet ist. Unter Verwendung des Dichtstegs kann auf eine innere Dichtschale am stromabwärti- gen Endabschnitt des Niederdruckinnengehäuses verzichtet wer den. Der Dichtsteg weist einen deutlich weniger komplexen Aufbau wie eine Dichtschale auf. An dieser Stelle sei er wähnt, dass vorliegend unter einer Dichtschale eine dem Stand der Technik übliche Dichtschale zu verstehen ist, welche vor liegend deshalb nicht im Detail beschrieben wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Zwischenüberhitzer außerhalb des Dampfturbinenaußengehäuses angeordnet ist. Dies ist insbesondere mit Blick auf die Mon tage, Demontage, Wartung und Reparatur von Vorteil.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer wie vorstehend im Detail dargestellten Dampfturbine zur Verfügung gestellt. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsge mäße Dampfturbine beschrieben worden sind. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Leiten von Prozessdampf von einer Prozessdampfquelle

durch den ersten Prozessdampfeintrittsabschnitt in das Hochdruckinnengehäuse,

- Leiten des Prozessdampfes vom ersten Prozessdampfein

trittsabschnitt zum ersten Prozessdampf

austrittsabschnitt , und

- Leiten des Prozessdampfes durch den ersten Prozessdampf austrittsabschnitt aus dem Hochdruckinnengehäuse über den Prozessdampfumlenkabschnitt und den Spalt zum Zwi schenüberhitzer sowie,

- Entnehmen eines Teiles des Prozessdampfes aus dem Hoch druckinnengehäuse entspannen dieses Teils des Prozess dampfes auf Zwischenüberhitzungsparameter und Einleiten des entnommenen Prozessdampfes in dem Bereich zwischen der Hochdruckdichtschale und der Niederdruckdichtschale .

Durch das Verfahren ergibt sich eine rotormechanische und ro tordynamische positive Temperaturverteilung. Durch das aufge prägte Temperaturfeld können höhere absolute Temperaturdiffe renzen der Zwischenüberhitzung realisiert werden und damit der Gesamtwirkungsgrad erhöht werden.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der entnom mene Prozessdampf (Leckage-Dampfes) , über die Hochdruckdicht schale in den Bereich zwischen der Hochdruckdichtschale und der Niederdruckdichtschale geleitet wird. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem konstruktivem Aufwand und damit kostengünstig realisiert werden. Die Umrüstung be stehender Dampfturbinen auf den beschriebenen Prozess ist mit einfachen Mitteln zu bewerkstelligen.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen zu verschiedenen Ausfüh rungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schema tisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Be schreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale

und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigt :

Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen

Dampfturbine ;

Figur 2 die Detailansicht Z, in der das erfindungsgemäße

Verfahren näher erläutert wird.

Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemä ßen Dampfturbine 1. Die Dampfturbine 1 weist ein Dampfturbi nenaußengehäuse 20 auf, in welchem sich ein Hochdruckinnenge- häuse 30, ein Niederdruckinnengehäuse 40 in Form eines Mit- teldruckinnengehäuses sowie ein weiteres Niederdruckinnenge häuse 90 befindet. Stromaufwärts zum Hochdruckinnengehäuse 30 ist eine Frischdampf- bzw. Prozessdampfquelle 10 zum Zuführen von Prozessdampf zum Hochdruckinnengehäuse 30 angeordnet. Das Hochdruckinnengehäuse 30 weist einen ersten Prozessdampfein- trittsabschnitt 31 und einen ersten Prozessdampfaustrittsab- schnitt 32 zum Leiten von Prozessdampf durch das Hochdruckin nengehäuse 30 vom ersten Prozessdampfeintrittsabschnitt 31 zum ersten Prozessdampfaustrittsabschnitt 32 in einer ersten ProzessdampfentSpannungseinrichtung 33 auf. Das Nieder druckinnengehäuse 40 weist einen zweiten Prozessdampfein trittsabschnitt 41 und einen zweiten Prozessdampfaustrittsab schnitt 42 zum Leiten von Prozessdampf durch das Niederdru- ckinnengehäuse 40 vom zweiten Prozessdampfeintrittsabschnitt 41 zum zweiten Prozessdampfaustrittsabschnitt 42 in einer zweiten ProzessdampfentSpannungseinrichtung 43 auf. Die

Dampfturbine 1 weist ferner einen Zwischenüberhitzer 50 auf, der stromabwärts des Hochdruckinnengehäuses 30 und stromauf wärts des Niederdruckinnengehäuses 40 angeordnet ist. Die An ordnung bezieht sich dabei nicht auf eine räumliche, sondern auf eine strömungstechnische Anordnung.

Wie in Figur 1 dargestellt, sind das Hochdruckinnengehäuse 30 und das Niederdruckinnengehäuse 40 derart angeordnet, dass der erste Dampfeintrittsabschnitt 31 des Hochdruckinnengehäu ses 30 dem zweiten Dampfeintrittsabschnitt 41 des Niederdru ckinnengehäuses 40 zugewandt ist.

Stromabwärts des Hochdruckinnengehäuses 30 weist die Dampf turbine 1 einen Prozessdampfumlenkabschnitt 60 zum Umlenken von Prozessdampf aus dem ersten Dampfaustrittsabschnitt 32 in eine Richtung entgegen der ersten Dampfentspannungs- einrichtung 33 in einen Spalt 70 der Dampfturbine 1 auf. Der Spalt 70 erstreckt sich zwischen dem Dampfturbinenaußengehäu se 20 und dem Hochdruckinnengehäuse 30 sowie zumindest ab schnittsweise zwischen dem Dampfturbinengehäuse 20 und dem Niederdruckinnengehäuse 40. An einem stromabwärtigen Endab schnitt des Niederdruckinnengehäuses 40 ist ein Dichtsteg 80 zum Abdichten eines Dampfturbinenbereichs zwischen dem strom- abwärtigen Endabschnitt des Niederdruckinnengehäuses 40 und dem Dampfturbinenaußengehäuse 20 ausgestaltet. Der Zwischen überhitzer 50 ist außerhalb des Dampfturbinenaußengehäuses 20 angeordnet. Das Hochdruckinnengehäuse 30 und das Niederdru ckinnengehäuse 40 sind als separate Bauteile in einem gemein samen Dampfturbinenaußengehäuse 20 bereitgestellt.

Am stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruckinnengehäuses 30, an welchem der erste Prozessdampfeintrittsabschnitt 31 ausgestaltet ist, ist eine Hochdruckdichtschale 34 zum teil weise Abdichten des stromabwärtigen Endabschnittes des Hoch druckinnengehäuses 30 angeordnet. Außerdem ist am stromauf- wärtigen Endabschnitt des Niederdruckinnengehäuses 40, an welchem der zweite Prozessdampfeintrittsabschnitt 41 ausge staltet ist, eine Niederdruckdichtschale 44 zum teilweise Ab dichten des stromaufwärtigen Endabschnittes des Niederdrucki nnengehäuses 40 angeordnet. Die Hochdruckdichtschale 34 und die Niederdruckdichtschale 44 sind benachbart zueinander an geordnet. An einem stromabwärtigen Endabschnitt des Hochdru- ckinnengehäuses 30, an welchem der erste Prozessdampfaus trittsabschnitt 32 ausgestaltet ist, ist eine weitere Hoch druckdichtschale 35 zum zumindest teilweise Abdichten des stromabwärtigen Endabschnittes des Hochdruckinnengehäuses 30 angeordnet. Die Hochdruckdichtschale 34 ist derart ausgelegt und ausgebildet, dass über sie ein vorgebbarer Leckage- Massenstrom austreten und in den Bereich 110 zwischen der Hochdruckdichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 leitbar ist. Bei vorgegebenem Dampfdruck und Dampftemperatur kann die Dichtschale bzw. der Dichtspalt so ausgelegt werden, dass ein vorgebbarer Leckage-Massenstrom durch die Dichtscha le hindurchtritt. Die Hochdruckdichtschale 34 und die Nieder druckdichtschale 44 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Leckage-Massenstrom über die Hochdruckdichtschale 34 größer ist als der Leckage-Massenstrom über die Niederdruckdicht schale 44. Vorzugsweise ist der Leckage-Massenstrom über die Hochdruckdichtschale 34 mindestens 30 %, vorzugsweise mindes tens 50 % größer als der Leckage-Massenstrom über die Nieder druckdichtschale 44.

Figur 2 zeigt eine Detailansicht Z aus Figur 1. An Hand der Figur 2 und mit Bezugnahme auf Figur 1 und den dazu gemachten Beschreibungen wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Verfah ren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Dampfturbine erläu tert .

Um den Spalt zwischen der Welle 100 und den stromaufwärtigen Endabschnitt des Hochdruckinnengehäuses 30 abzudichten, ist eine Hochdruckdichtschale 34 am Endabschnitt des Hochdruckin nengehäuses 30 angeordnet. Zur Abdichtung des Spaltes zwi schen dem stromaufwärtigen Endabschnitt des Niederdruckinnen- gehäuses 40 und der Welle 100 ist eine Niederdruckdichtschale 44 angeordnet. Die Hochdruckdichtschale 34 und die Nieder druckdichtschale 44 sind benachbart zueinander angeordnet. Während des Betriebs der Dampfturbine wird zunächst Prozess dampf von der Prozessdampfquelle 10 durch den ersten Prozess dampfeintrittsabschnitt 31 in das Hochdruckinnengehäuse 30 geleitet. Anschließend wird der Prozessdampf vom ersten Pro zessdampfeintrittsabschnitt 31 zum ersten Prozessdampfaus trittsabschnitt 32 geleitet und danach durch den ersten Pro zessdampfaustrittsabschnitt 32 aus dem Hochdruckinnengehäuse 30 über den Prozessdampfumlenkabschnitt 60 in den Spalt 70 zum Zwischenüberhitzer 50 geleitet. Hierbei wird der Prozess dampf durch den Spalt 70 zum Kühlen des Dampfturbinenaußenge häuses 20 bzw. der Dampfturbine 1 entlang des Hochdruckinnen- gehäuses 30 sowie entlang des Niederdruckinnengehäuses 40 ge leitet. Nachdem der Prozessdampf im Zwischenüberhitzer 50 bei gleichem Druck auf eine vordefinierte Temperatur erhitzt wur de, wird der erhitzte bzw. überhitzte Prozessdampf aus dem Zwischenüberhitzer 50 durch den zweiten Prozessdampfein trittsabschnitt 41 in das Niederdruck- bzw. Mitteldruckinnen- gehäuse geleitet. Von dort wird der Prozessdampf bei gleich bleibender Entspannungsrichtung in das weitere Niederdruckin- nengehäuse 90 gleitet. Dort kann der Prozessdampf weiter ent spannen und schließlich kondensieren. Um zu verhindern, dass der abgekühlte Dampf, welcher der Zwischenüberhitzung 50 zu geführt wird aufgrund des Druckverlustes in der Zwischenüber hitzung in den Spalt zwischen der Hochdruckdichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 sowie in das Niederdruckinnen- gehäuse 40 eingesaugt wird, wird Dampf aus dem ersten Hoch druckinnengehäuse 30 Dampf entnommen und direkt auf Zwischen überhitzungsparameter gedrosselt, ohne Arbeit zu verrichten und dieser Dampf direkt in den Spalt zwischen der Hochdruck dichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 geleitet.

Hierdurch kann lokal das Niederdruckinnengehäuse 40 sowie der Bereich 110 der Welle 100, welcher zwischen der Hochdruck dichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 liegt, lokal erwärmt werden. Um den heißen Dampf dem Hochdruckinnengehäuse 30 zu entnehmen, kann eine Öffnung im Hochdruckinnengehäuse 30 und eine entsprechende Rohrleitung vorgesehen werden. Be sonders einfach und ohne konstruktiven zusätzlichen Aufwand kann der Dampf dem Innengehäuse allerdings über die Hoch druckdichtschale 34 entnommen werden. Hierzu muss der Spalt der Hochdruckdichtschale 34 entsprechend ausgelegt sein. Der heiße Dampf kann dann aus dem Hochdruckinnengehäuse 30 direkt in den Zwischenraum zwischen der ersten Hochdruckdichtschale 34 und der zweiten Niederdruckdichtschale 44 gelangen. Da der Dampf, der über die Hochdruckdichtschale 34 ausströmt nahezu Frischdampfparameter aufweist, kann er dazu genutzt werden, den Bereich 110 zwischen der Hochdruckdichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 zu erwärmen. Hierdurch ergibt sich rotordynamisch und rotormechanisch eine positive Temperatur verteilung. Auf der Außenseite des Niederdruckinnengehäuses 40 ist der Druck höher, als auf der Innenseite, Grund hierfür ist der Druckverlust im Spalt, welcher zur Zwischenüberhit zung 50 führt. Der Prozessdampf, der dem Hochdruckinnengehäu se 30 entnommen wird und in dem Bereich 110 zwischen der Hochdruckdichtschale 34 und der Niederdruckdichtschale 44 ge leitet wird, wird somit in das Niederdruckinnengehäuse 40 eingesaugt und sorgt dabei für eine Erwärmung des Niederdru ckinnengehäuse 40. Die Hochdruckdichtschale 34 und die Nie derdruckdichtschale 44 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Prozessdampf, welcher über die Hochdruckdichtschale 34 ausströmt mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 % grö ßer ist als der Leckage-Massenstrom über die Niederdruck dichtschale 44. Die Differenz der Massenströme führt dazu, dass ein Sperrmassenstrom entsteht, welcher das Eindringen von kaltem, zum Zwischenüberhitzer 50 strömenden Dampf in die Hochdruckdichtschale 34 verhindert.