本发明的目的是提供一种构件，它特别适合于导通处于高温高压下的介
质。本发明的另一个目的是提供一种导通处于高温高压下的介质的方法。
本发明有关构件方面的目的通过这样一种构件来实现，该构件设计成用
来导通处于高压下的、具有高温的高温介质，并且它具有一高温区和一至少
部分包围高温区的低温区。高温区通过一隔墙与低温区隔开。低温区具有一
输入管接头，它用来在一至少相当于高温压力的低温压力下输入与高温介质
相比温度更低的低温介质。隔墙在高温情况下只承受低于一最大压力的压
力，对低温介质没有影响，其中最大压力小于高温压力。所谓高温压力通常
是在高温区内的压力，而低温压力则是在低温区内的压力。
低温压力优选在构件固定不动运行时至少像高温压力一样大。
本发明从这样的考虑出发，对于在一构件内有待导通的高温介质的较高
温度和/或较高的压力不能任意通过这样的方法提高，即通过提高承受压力的
壁厚给构件赋予更高的强度。在金属构件壁时这种厚壁在制造时造成严重的
问题，在浇注金属壁时并恰巧是在昂贵的耐高温材料时造成再也无法承受的
费用。现在本发明选取一条初看起来荒谬的道路，使另一种介质，也就是低
温介质同样在很高的，通常甚至更高的压力下通过构件。其中在低温区内的
低温介质包围里面流通高温介质的高温区。隔墙将高温区与低温区隔开。低
温区又由一外壁围成。由此隔墙和围成低温区的外壁所起作用得到一定程度
的分工。隔墙主要用来承受由高温介质产生的热负荷。它必须具有能相应地
忍受高温介质温度的耐高温材料。但是通过以下方法隔墙完全不受高温压力
的载荷，即在低温区内低温介质以一反压力作用在隔墙上。也就是说低温介
质对于隔墙起支承介质的作用。围成低温区的外壁在可以接受的壁厚的情况
下适合于承受甚至比高温压力更高的压力，因为低温介质较低的温度与高温
介质相比不损害外壁的强度。因此外壁不仅可以做得比较薄，而且可以由不
必具备耐高温性的材料制成。
因此本发明一方面可以得到费用方面的优点，其中隔墙可以节省材料，
外壁可以采用较便宜的材料。但是更重要的意义是，在保持迄今的壁厚不变
的情况下可以使高温介质在高得多的压力或在高得多的温度下通过构件。
构件优选与一安全阀这样地连接，使得在安全阀作用下低温压力和高温
压力之间可以不超过一预先规定的压差。
因为在利用本发明的优点的情况下，隔墙在高温时不受低温介质的影响
只承受低于一定压力的压力，此压力低于高温压力，可以采取措施防止隔墙
受到高温压力的全部载荷。通过安全阀相应地避免，在低温压力和高温压力
之间产生不允许的过大压差。
优选在一阀门之前在高温区内设一蓄压器，它在阀门切换或调整过程时
减小压力冲击的形成。
低温区优选与一用于低温介质的蓄压器这样地连接，使得在低温区内不
超过一可预先规定的最大卸压速度。在例如出现故障时低温介质产生突然的
压降，在这种情况下通过蓄压器保证，低温介质内的压力只能缓慢下降。这
里蓄压器设计成这样，使得所形成的卸压速度慢于在高温介质内出现的卸压
速度。因此高温介质内的压力可以大致像低温介质内的压力一样快或更快地
下降。因此不会导致低温压力和高温压力之间的压差超出允许的最大压差，
而危及隔墙稳定性。
构件优选具有一与输入管接头隔开的低温介质输出管接头，使得可以建
立低温区内低温介质的连续流通。当低温介质在低温区内连续流通时不会导
致低温介质显著的温升，这种温升在一定条件下损害隔墙或封闭低温区的外
壁的强度。
隔墙最好具有隔热措施。通过隔热措施减少高温介质的热损失。因为通
过低温介质对隔墙的冷却，如果没有隔热措施，这种热损失与不带低温介质
的普通结构相比可能会不希望地高。隔热措施可以例如在外侧加在隔墙上，
也就是说与低温区邻接。但是隔热措施也可以例如由隔墙内侧上的涂层构
成，也就是说与高温区邻接，或者做成隔墙内部的中间层。
高温区优选做得相对于低温区可热运动。特别是高温介质刚刚流入高温
区并由此使高温区加热时造成高温区可观的热膨胀。对于低温区不存在这种
热膨胀，因为它维持在低温介质的温度上。通过在高温区内装入合适的膨胀
补偿器，例如在隔墙内的波纹管形壁区，高温区可以设计成能热运动，使它
不致造成不允许的过高热应力。
构件最好做成管道，其中高温区通过内管、低温区通过外管构成。因此
内管的管壁是隔墙或隔墙的一部分，而外管的管壁是围成低温区的外壁。
其次内管最好沿管道轴线可运动地支承在外管上。为了特别是在管子很
长时内管的稳定性，内管需要支承。通过可沿管道轴线运动的支承确保前面
提到过的高温区相对于低温区的热运动结构。
在一种优选的实施形式中，内管尤其通过径向环绕的环加强，防止凹
陷。因为隔墙，也就是内管壁，根据上面的说明由于低温介质的支承作用做
得比较薄，内管的加强可能是有利的。这种加强最好通过径向装在内管上的
环绕环来实现，在另一种优选的结构中它这样地埋入装在内管上的隔热层
内，使它不致对低温介质造成更大的流动阻力。
构件优选做成一阀门。正是在形状复杂的构件，如阀门有大的壁厚时会
造成大的工艺问题。特别是当壁厚超过一定值时，阀壁的浇铸很困难。通过
借助于分成一高温区和一低温区来解决降低壁厚这个问题。
高温介质优选是蒸汽或超临界水。其次低温介质最好也是蒸汽。它也可
以是水。构件尤其是蒸汽透平装置的一个部件。蒸汽透平装置的部件经受特
别高的温度和压力。已经采用贵重的特种钢，以满足由高温和高压提出的复
合要求。在金属的温度为620℃时目前所采用的材料(例如10％的铬钢)达到
其使用极限，并且只剩下很小的强度值。对于导通蒸汽的、承受高压的构件
这导致部分地高得不成比例的壁厚。因此如上面解释过的那样，达到了阀门
壳体和透平壳体可浇铸性的极限。其次大的壁厚意味着大的材料费用，从而
还有管道的高成本。早在到达材料使用极限之前，对于承受压力所需要的壁
厚已经变得非常大。正是对于阀门壳体和来自加热过程的蒸汽的汇集器，低
于620℃的金属温度可能便已达到工艺可制造性的极限，例如由于有限的可
铸造性和由于厚壁构件较差的不稳定特性。
构件优选是一用于来自于加热过程的蒸汽的收集容器，一用来产生和加
热蒸汽的蒸汽锅炉、一用来将水从蒸汽中分离出去的分离容器或一蒸汽透平
壳体。
构件优选与一蒸汽锅炉这样地连接，使得低温介质可输送给蒸汽锅炉，
并可在那里通过加热转变成高温介质。因此在这种实施形式中低温介质就是
高温介质，其中低温介质输送给加热过程，而高温介质从加热过程中输出。
也就是说已经由锅炉加热过的高温介质被正好即将要加热介质所包围。例如
在一种蒸汽透平设备中输送给蒸汽锅炉的供应水可以作为低温介质包围在
蒸汽锅炉中由供应水产生的作为高温介质的新汽。同样待输送给一中间加热
过程的蒸汽也可以包围在中间加热过程中已被加热的蒸汽。这里不仅满足温
度条件，也就是说，低温介质温度低于高温介质，而且低温介质具有不低于
高温介质的压力，因此可以用作隔墙的支承介质。因此最好是这样一种结
构，其中外管将供水泵与蒸汽锅炉连通，内管将蒸汽锅炉与蒸汽透平部分连
通。同样最好是这样的结构，其中外管将第一压力区的蒸汽透平部分，而内
管将蒸汽锅炉与一比第一压力区低的第二压力区的蒸汽透平部分连通。
本发明有关方法方面的目的通过这样一种方法来实现，这种方法在一高
温区内导通一处于高温压力下的、具有高温的高温介质，其中高温区被低温
介质绕流，这种低温介质具有比高温介质低的温度和一低温压力，这种低温
压力至少为高温压力的一半这么大。最好低温压力至少和高温压力一样大。
这种方法的优点与上述构件的优点一样。
下面借助附图对本发明的实施例作进一步的详细说明。这些附图都是部
分示意性地、不按比例表示的示图，其中：
图1表示一蒸汽透平装置80。一供水水箱18与两个并联的供水泵19
和分别连接在各供水泵19后面的一单向阀20连接。连接在单向阀20后面
的管道汇总成供水管23。供水管23通向一高压预热器21。在高压预热器
21的前后设有旁通阀22，用这两个旁通阀高压预热器21可以绕行。高压预
热器21和蒸发器加热表面和燃料节省器加热表面1连接。蒸发器和燃料节
省器加热表面1与新汽过热器加热表面2连接。新汽过热器加热表面与一新
汽过热器集汽箱3连接。一新汽管4从新汽过热器集汽箱3通向一新汽阀门
5和一高压转送站24。一管道从新汽阀门5通向一高压透平6。一低温中间
过热管7从高压透平通向中间过热器加热表面8。中间过热器加热表面8与
一中间过热器集汽箱9连接。一高温中间过热器管10从中间过热器集汽箱9
通向一低压旁通站25和一截止阀11。截止阀11与一中压透平12相连。一
溢流管13从中压透平12通向低压透平14。一管道从低压旁通站25也通向
低压透平14。此外低压透平14与一冷凝器15连接。冷凝器15与一冷凝水
泵16相连。冷凝水泵16与一低压预热器17连接。低压预热器17与供水水
箱18连接。
在蒸汽透平装置80运行时，供水从供水水箱18通过供水泵19输送到
高压预热器21，并在那里预热。这样预热的供水经过供水管23输送给蒸发
器和燃料节省器加热表面1和新汽过热器加热表面2，并在那里被加热。产
生的蒸汽或被过临界加热的水汇集在过热器集汽箱3内。所产生的新汽经过
新汽管4被输送给高压透平6。从高压透平6出来的蒸汽输送给中间过热器
加热表面8，并在那里被重新加热。中间过热的蒸汽积聚在中间过热器集汽
箱9内，并接着输送给中压透平12。继续降压和冷却的蒸汽从中压透平12
经过溢流管13输送给低压透平14。完全冷却和卸荷的蒸汽从低压透平到达
冷凝器15，并在那里被冷凝成水，冷凝水通过冷凝水泵16在低压预热器17
内被加热，并回输到供水水箱18内。输送给蒸汽透平6，12，14的蒸汽
推动一共同的、附图中未详细示出的蒸汽透平轴旋转。用这样产生的旋转能
驱动发电机27，以产生电能。旁通站24、25用来根据载荷转接蒸汽。
在蒸汽透平装置80中蒸汽在高温高压情况下输送。例如在高温中间过
热管10中的蒸汽具有600至620℃的温度、压力为约55bar。低温中间过热
管7在约60bar的压力情况下输送约400℃的蒸汽。压差来自于锅炉的压力
损失，其中这里未示出的锅炉含有加热表面1、2、8。在新汽管4内的新
气温度约为600℃，压力约为250至300bar。在供水管23内的水具有约350
℃的温度，比新汽压力还高40至50bar的压力。这种高温高压对于导通蒸汽
的构件要求很大的壁厚和用昂贵的、高耐热钢制造。例如用铬含量为10％
的铬钢制造。在图1中所示的按照现有技术的结构中，构件具有一唯一的承
受压力和温度的壁。由此所必需的厚壁构件不仅可制造性(可铸造性)差而且
还会造成高的材料费用，此外它还限制允许的温度变化速度，例如在起动或
负荷变换时。
图2表示一相应于图1的蒸汽透平装置80，但是其中对于承受特别高
的压力和温度的构件采用一种全新的方案。例如新汽管4作为内管装在一外
管内(参见图3)，其中外管构成供水管23。相应地高温中间过热器管10是内
管，它被作为外管的低温中间过热器管7所包围。通过这种结构，高温介质，
如新汽或中间过热蒸汽被低温介质、如供给水或有待过热的蒸汽所包围。其
中低温介质分别具有高于高温介质的压力。因此各个内管可以做得具有薄的
壁厚，因为各低温介质用作支承内管的支承介质。各外管的壁同样可以做得
较薄或由比较便宜的材料制成，因为不会由于高温造成对强度的损害。相应
地过热器集汽箱3，9或阀门5，11或旁通站24，25做成这样，使得各
待导通的高温介质被一低温介质所包围。对于在某些情况下必要的低温介质
的进一步冷却在适当的位置设有用来喷入水的喷嘴29，以进一步冷却低温
介质。为此过热集汽箱3，9、旁通站24，25和阀门5，11分别设有用
于低温介质的出口28，使得可以调整一定的低温介质流。外管，也就是说
供水管23或低温中间过热器管7分别配备有一低温介质的蓄压器30，因此
低温介质内不会出现突然的压降。这造成高温介质内存在的高温压力和低温
介质内存在的低温压力之间过大的压差，这使得各个内管承受超过允许的载
荷。其次通过一安全阀保证，在高温压力和低温压力之间不会形成不能允许
的高压差。下面对各个构件的结构作较详细的说明。
图3表示一管道69的横截面。内管70被隔热层68包围。隔热层68用
外壳100包裹。内管70的壁与隔热层68和外壳100一起构成一隔墙58。
隔墙58被一外管72间隔一定距离地、与管道轴线同心地包围。在隔墙58
和外管72之间形成一用来导通低温介质61的低温区56。内管70包围一它
里面导通高温介质50的高温区54。管道59特别是蒸汽透平装置的蒸汽管，
其中高温介质50和低温介质61是蒸汽，或者低温介质也可以是水。外壳100
具有通孔102，它用于隔热层68的压力平衡和/或排水。低温介质61优选处
于一至少像高温介质50高温压力一样大的压力之下。因此隔墙58得到支承
并卸压。因此隔墙58，也就是说特别是内管70的内管壁可以做得比较薄。
但是也可以在保持比较大的隔墙58厚度的情况下对于高温介质50调到一更
高的高温压力或更高的温度。外管72只承受较小的热负荷，因此不会由于
材料的极限温度出现强度问题。因而外管72也可以做得比较薄。也可以采
用价格较便宜的材料。
但是在保持普通的壁厚的情况下也可以采用较大的管道横截面，由此减
少低温介质61还有高温介质50中的扰流损失。
图4表示内管70隔热层68的另一种结构。这里隔热层68做成内管70
的内部涂层。图5表示隔热层68另一种可以考虑的布置结构。这里隔热层
68作为一中间层内置在内管70的壁内。
图6表示内管70的一个纵剖面。该内管被一隔热层68所包围。内管70
用径向环绕的加强环74包围。由此尽管内管70做得比较薄，也能避免凹陷。
加强环74内置在隔热层68内，因此对于在旁边流过的低温介质61不会造
成更高的流动阻力。
图7至9分别表示一内管70的纵剖面，它设有用来接受热膨胀的结构。
为此在图7中内管70上一体形成一波纹管形的膨胀补偿器200。在图8和9
中在对准轴向并径向环绕的槽204内设有可热运动的密封件206。固定元件
207将密封件206分别固定在与槽204相对的一侧上。由于内管70的分体结
构它可以作热膨胀，其中密封通过可在槽204内运动的密封件206实现。
图10至12分别表示一由一内管70和一外管72构成的管道69的横截
面。内管70分别相对于外管72加以支承，以承受内管70可能的管子力或
重力，以及调整管道69的振动特性。为此支承元件300这样地固定在导向
元件302内，使得可以作轴向和径向的热运动。为了减小低温介质61的流
动阻力比较合理的是尽可能减少支承的数量。其中对于小的流动阻力图12
所示实施形式特别优先。
图13放大表示一带有支承元件300的内管支承，该支承元件固定在一
导向元件302内。图14和15在一垂直于支承元件300的剖面中表示导向元
件302的有利于流动的结构。
图16中表示用于内管70的轴向固定装置318。一固定螺栓322嵌入一
内管凸台320内。固定螺栓322穿过外管72，并通过一盖323固定在外管
72的外侧上。图17在一剖视图中表示内管凸台320的有利于流动的结构。
图18在一纵剖视图中表示管道69的一个局部，此管道由一内管70和
一外管72构成。内管70用支承300支承在外管72上，并轴向固定在一固
定部位318上。内管70上的膨胀补偿器200使内管70可以相对于外管72
热运动。
图19表示一弯曲成直角的管道69的纵剖面。管道69热膨胀的起始点
500在其最大曲率区内。
在图20中以一纵剖视表示一分叉管道69。这里热膨胀的起始点500是
分叉点。
图21表示过热器集汽箱3的横截面。一个内部容器601构成一高温区
54，它被一由外容器603构成的低温区56包围。
图22表示一管道凸出部600的局部视图。过热蒸汽经过一段管道602
通入高温区54。管道602由内壁608围成。外壁604经过内壁608使低温
区56通向外部。一种可能的制造方法可以通过在内壁608上沿焊缝A焊上
一附加物606，接着焊上外壁610的半壳D和C(参见图23)进行。
图24表示另一种加工可能性，其中附加物606通过螺钉连接620固定。
高温区54和低温区56之间的密封通过一可轴向安装的、允许热运动的密封
件622实现。
图25中以一纵剖视图表示过热器集汽箱3的一个可热运动的结构。
图26表示一蒸汽透平阀门5的纵剖视图。蒸汽透平阀门5由一快速关
闭阀704和一调节阀706构成。阀杆700使快速关闭阀704相对于快速关闭
阀阀座710开启和关闭。过热蒸汽54通过输入管714经过开启的快速关闭
阀704到达调节阀706，并根据调节阀706开启程度的不同通过一输出管716
从蒸汽透平阀门5中输出。蒸汽透平阀门5的输入管区域被制成双层壁形，
使一用于过热蒸汽51的高温区54被一用于低温介质、特别是蒸汽的低温区
56包围。这带来已经详细说明过的关于构件壁厚方面的优点。特别是在壁结
构复杂的阀门5中由于壁厚减小得到更好的可铸造性。低温介质的输出孔28
可以有利地与蒸汽透平的另一部分连接，使这个蒸汽透平部分得到冷却。为
了保证阀体合理地流通，在此不断地通过输出口28从外围内引出一定量的
外围介质，并引入另一蒸汽透平部件(未示出)的待冷却区。从外围内的引出
设计成这样，即，使得可以排除低温介质的滞留。进入待冷却区的输入管必
须做成这样，即，使得在透平快速关闭时(例如由于负载减小)不会使透平产
生非预期的功率(也就是说不引起透平非预计的高速运转)。此外必须排除，
在载荷较小时(也就是说较少地混入过热蒸汽)在蒸汽膨胀过程中出现不许可
的蒸汽含湿量。
图27以纵剖视图表示一高压蒸汽透平6。一外壳体804包围一内壳体
802。在内壳体802和外壳体804之间留出一空隙803，它里面引入低温介
质。这里低温介质具有比过热蒸汽高的压力，过热蒸汽在内壳体802内流动
并通过未示出的叶片组使轴808转动。由此得到对于内壳体802的支承作
用，从而使它可以做得更薄。此外由于上面提到的优点外壳体804可以做成
薄壁的和/或由比较便宜的材料制造。
下面讨论在不同运动状态下对于所推荐的蒸汽透平装置构件结构的要
求。
A)额定运行和功率变化
因为在固定运行时除通过锅炉给水泵以外不进行其他的压力升高，所以
从给水泵出发沿流动方向压力只会降低。因为在规定的质量流量＞0的情况
下在供给水和新汽之间以及低温中间过热器和高温中间过热器管之间始终
出现压力损失，所以满足高温压力小于低温压力的条件。
在质量流量减小时(例如较少的供水输入)贮存量部分被排空，在这个过
程中同样可以期待遵循上述条件。质量流量迅速均匀的提高可能导致压差一
定的加大，它必须通过铺设环绕的管道加以弥补。
一个受到节流的调节阀的快速打开导致在它前面的管道内的压力下
降。如果环绕管道的铺设应该由这种负荷下降来确定，那么为了使压力下降
变慢可以在阀附近设置一蓄压器。这个措施对于阀的快速部分关闭引起的载
荷下降也是有利的。
B)低载/高压换气
考察在低载时的中间过热器管：在功率降低到低载时(也就是说蒸汽质量
流量下降时)不仅低温中间过热器管内的压力，而且高温中间过热器管内的压
力也下降。其次这两个压力之间的压差也减小，因为在质量流量较小时锅炉
压力损失也减小。因此高温中间过热器管的应力减小。然而在低载时高压废
汽温度提高(高压换气)。在按现有技术的结构中也是这种情况，这必须由低
温中间过热器管承担。在这种情况下不能通过低温中间过热器蒸汽有效地对
高温中间过热器壁或其他防护对象(集汽箱、截止阀壳体)进行冷却。如果一
定的防护对象需要持续的冷却(用于在低载时在长时间加热后很快地消耗功
率的情况下不能足够快地被重新冷却的厚壁构件或用于旋转构件的低温蒸
汽)，那么不管是对于在高压废汽流中的中央装置还是局部在多个防护对象前
都可以进行喷射冷却(也就是说通过向蒸汽内喷入水)。也可以设想，为了冷
却，采用(本来就已经存在的)高压旁通站；在低载时它可以略微打开，流过
的蒸汽可以通过喷射水被冷却。在高压废汽混入水以后达到整个废蒸汽的冷
却；在混合以后管道可以向防护对象拐弯。
C)快速关闭，用快速关闭测试阀门
在快速关闭时出现短暂的压力冲击，它由流动的突然减速引起。压力冲
击的强度主要由蒸汽的质量流量、位于快速关闭阀之前的管道长度、蒸汽在
管道内的声速和阀的关闭时间确定。环绕构件的铺设必须弥补这种情况的短
暂压力升高。可以通过紧靠阀门之前设一蓄压器减小强力冲击的强度。在阀
门测试情况下阀门内流过特别大的蒸汽质量流量；但是可以期望高温压力比
正常运行时有一定的提高。在此后可能出现的快速关闭时出现较大的压力冲
击。这种情况对于环绕构件和蓄压器的尺寸选择应该是决定性的。
D)旁通运行
在旁通运行时，通过使滞留的蒸汽通过旁通站引出，绕过分透平装置。
由此实现，回输给锅炉的用于锅炉(冷却中间过热器加热表面)以及用于低温
中间过热器管/低温中间过热器部件的蒸汽压力和温度足够低。
E)锅炉安全阀的动作
锅炉具有供水侧、新汽、低温中间过热器和高温中间过热器侧的安全
阀。在一个安全阀开启时可以通过开启相应的安全阀防止出现不允许的压差
(高温介质和低温介质的安全阀保障各自的最大压力并共同保障最大压差)。
F)供水预热的中断
在供水预热器损坏时(例如热交换器不密封时)可以将它关掉并绕行它。
与此相关的供水温度的急剧下降导致有供给水流过的构件的不稳定的热应
力，在对其设计时必须加以考虑。因为热应力随着壁厚和流动速度加大会增
大，所以应该力求使供水减速流过厚壁构件(供水主流不受分流的包围)。
G)供水泵中断
这对于整个发电站是一个重大的事故，因为例如不再能保证锅炉加热面
的冷却。在这种情况下止回装置防止供给水通过泵回流；因此阻挡了在供水
管内的压力下降，此供水管在包围它的新汽管的压力作用之下。因此在这种
故障情况下也能可靠地经受住考验。
H)锅炉闭锁机构关闭
已经提到过，应该监测高温压力和低温压力之间的压差，并通过防护装
置(安全阀)防护。在静止状态关闭的并且因故障而无法重新打开的闭锁机构
在起动时会导致高的压差，从而造成(按规定不可闭锁的)防护装置的动作。