[发明专利]涡轮机以及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机以及发电系统。

背景技术

发电系统中，燃烧器设置于涡轮机的上游侧，高温的工作流体从燃烧器向涡轮机流动。在涡轮机的涡轮机壳体的内部容纳有涡轮机转子，涡轮机转子因供给的工作流体而旋转。而且，发电系统中，通过利用涡轮机转子的旋转来驱动发电机，从而进行发电。

为了提高发电效率，发电系统使用高温高压的工作流体来进行涡轮机的运转。例如，发电系统中，在使用燃气轮机的情况下，有将1700℃的燃烧气体作为工作流体来使用的情况。并且，提出了将涡轮机的入口的温度为800℃以上且压力为20MPa以上的二氧化碳(CO₂)作为工作流体来使用。

在如上述那样使用高温高压的工作流体的情况下，有涡轮机壳体的机械强度因长时间的运转而降低的情况。因此，为了提高涡轮机壳体的可靠性，提出了使用冷却流体对在涡轮机壳体内导入工作流体的部分等进行冷却的技术(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-277703号公报

专利文献2：日本特开2009-047123号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述内容中，有无法充分冷却涡轮机壳体、从而不容易实现较高的可靠性的情况。

并且，为了提高利用高温高压的工作流体来运转的涡轮机的安全性，考虑由Ni基合金等材料形成涡轮机壳体。但是，Ni基合金等材料昂贵，从而制造成本上升。并且，在由Ni基合金制造涡轮机壳体那样大型的构造物的情况下，有大多数产生缩孔(shrinkage cavity)等缺陷的情况。由于这样的事情，而有难以提高可靠性的情况。

因此，本发明所要解决的课题在于，提供能够实现较高的可靠性的涡轮机以及发电系统。

用于解决课题的方案

实施方式的涡轮机，涡轮机转子容纳在涡轮机壳体的内部，通过在燃烧器的导入管流动并被导入的工作介质而旋转。而且，套筒设于壳体，并在内部容纳有导入部。此处，套筒比导入管厚，在导入部与套筒之间，流动温度比工作流体的温度低的冷却流体。

发明的效果如下。

根据本发明，可提供能够实现较高的可靠性的涡轮机以及发电系统。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的发电系统的图。

图2是表示第一实施方式的发电系统中燃烧器的主要部分和涡轮机的主要部分的剖视图。

图3是表示第二实施方式的发电系统中燃烧器的主要部分和涡轮机的主要部分的剖视图。

图4是表示第三实施方式的发电系统中燃烧器的主要部分和涡轮机的主要部分的剖视图。

图5是表示第四实施方式的发电系统中燃烧器的主要部分和涡轮机的主要部分的剖视图。

图6是表示第五实施方式的发电系统中燃烧器的主要部分和涡轮机的主要部分的剖视图。

具体实施方式

实施方式，参照附图进行说明。

＜第一实施方式＞

[A]整体结构

图1是示意性地表示第一实施方式的发电系统的图。

如图1所示，发电系统1具备制氧装置2、燃烧器3、涡轮机4、发电机5、再生换热器6、冷却器7、水分分离器8、以及泵9。

发电系统1中，制氧装置2根据从外部供给的空气来制造氧。

燃烧器3由制氧装置2供给氧，并且从外部供给燃料。而且，燃烧器3通过使燃料和氧反应来燃烧，从而生成高温高压的CO₂气体(燃烧气体)。

在涡轮机4在壳体(图1中省略图示)的内部容纳有涡轮机转子(图1中省略图示)，通过从燃烧器3供给高温且高压的CO₂气体，来使涡轮机转子旋转。也就是说，涡轮机4是CO₂涡轮机。

发电机5通过利用涡轮机4的涡轮机转子(图1中省略图示)的旋转来使旋转轴旋转而驱动，从而进行发电。

向再生换热器6供给从涡轮机4排出的流体，并且供给从泵9排出的流体的一部分，在两者的流体之间进行热交换。从泵9排出的流体的一部分在通过再生换热器6之后，向燃烧器3供给。

冷却器7对从涡轮机4经由再生换热器6排出的流体进行冷却。

水分分离器8将从冷却器7排出的流体分离为CO₂和水。

向泵9供给从冷却器7排出的CO₂。从泵9排出的CO₂的一部分向再生换热器6供给，另一部分存积在外部。