[發明專利]渦輪機及其操作方法

有效

• 申請號: 201310072106.8
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103573414A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 前田秀幸;田島嗣久;巖井章吾;沖園信博;佐藤巖太郎;鶴田和孝;岡村直行
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: F02C7/06
• 分類號: F02C7/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

相關申請的交叉引用

本申請基于2012年7月20提交的日本專利申請No.2012-161941并且要求該申請的優先權，該申請的全部內容被引用方式并入。

技術領域

這里描述的實施例總體上涉及渦輪機及其操作方法。

背景技術

當在火電系統中采用單流式渦輪機時，在一個方向上的推力負荷變得很大。因此要求安裝具有迷宮式結構的平衡活塞部分以優化推力軸承上的載荷。

已知了包括迷宮式封裝以防止高壓高溫蒸氣在轉子穿過殼體處的貫通部分處泄露的雙殼體結構的單流式汽輪機，所述高壓高溫蒸氣流到殼體內并且在殼體中的葉片渦輪機級處膨脹。轉子包括轉子葉片和平衡活塞。內殼體包括定子葉片，并且與轉子葉片一起形成高壓葉片渦輪機級來包圍轉子。在轉子穿過內殼體的貫通部分處，迷宮式封裝被設置于內殼體的迷宮式環與平衡活塞之間。

用于泄露蒸氣的回收管被設置于內殼體和外殼體之間的蒸氣室中，所述泄露蒸氣從迷宮式封裝的中途穿過迷宮式環到達低壓葉片渦輪機級的蒸氣入口，并且具有通向低壓葉片渦輪機級的噴口。從迷宮式封裝部分泄露的蒸氣被從中途抽取而從噴口通過回收管流到低壓葉片渦輪機級并且進行膨脹。

類似于上述的汽輪機需要裝備有回收管，用于回收從迷宮式封裝部分泄露的蒸氣。另外，回收管需要由抗高溫的材料形成，因為泄露的蒸氣是熱的。

在一些情況下，希望提供一種能夠以簡單的結構高效率操作的渦輪機以及操作渦輪機的方法。

發明內容

根據一個實施例，提供了一種使用CO₂作為工作流體的單流式渦輪機。渦輪機包括平衡活塞部分，其被配置用于利用其溫度低于被引入到渦輪機內的工作流體的溫度的流體優化軸承上的轉子的軸向載，其中，在渦輪機形成有流動路徑，其中，流經平衡活塞部分的流體的至少一部分被從流經的中途抽取，并且被抽取的流體的至少一部分被推動而流入被工作流體流經并且設有多級轉子葉片的通道的中途。

根據一個實施例，渦輪機還包括包圍轉子的第一殼體；和包圍第一殼體的第二殼體，其中，被抽取的流體的所述至少一部分在經過第一殼體和第二殼體之間后流入被工作流體流經并且設有多級轉子葉片的通道的中途。

根據一個實施例，被抽取的流體的所述至少一部分在經過第一殼體和第二殼體之間后流到密封部分，所述密封部分被配置用于防止工作流體從轉子和固定部分之間的間隙泄露。

還提供一種用于使用CO₂作為工作流體的單流式渦輪機中的渦輪機操作方法。所述方法包括通過平衡活塞部分，利用其溫度低于引入到渦輪機內的工作流體的溫度的流體，優化軸承上的轉子的軸向載荷；和將流經平衡活塞部分的流體的至少一部分從流經的中途抽取，并且推動被抽取的流體的至少一部分流入被工作流體流經并且設有多級轉子葉片的通道的中途。

附圖說明

圖1是示出了根據實施例的火電系統的示意性結構的方框圖；和

圖2是示出了圖1中示出的火電系統中的渦輪機的主要部分的結構的豎直斷面圖。

具體實施方式

下面參考附圖描述實施例。

近來，已經開發出具有環境高度調和性的火電系統的實施方式，它能夠使用CO₂作為渦輪機的操作流體，并且同時執行動力產生以及CO₂的分離和回收。

通過使用，例如，超臨界壓力的CO₂構建氧氣燃燒的再循環系統并且通過有效地使用CO₂，不排放NO_X的零排放系統能夠被實施。

在這種火電系統中，例如，天然氣（甲烷，等）和氧氣被引入到燃燒器中進行燃燒，通過燃燒產生的高溫CO₂被用作工作流體用于轉動渦輪機并且產生電力，從渦輪機排放的氣體（CO₂和水蒸氣）被冷卻器冷卻，并且水分被從氣體中分離。然后，通過高壓泵壓縮CO₂以獲得高壓CO₂，并且大部分高壓CO₂被通過熱交換器加熱并且循環到燃燒器中，而高壓CO₂的剩余部分被回收并且用于其它目的。

圖1是示出了根據實施例的火電系統的示意性結構的方框圖。