[發明專利]渦輪機以及發電系統

有效

• 申請號: 201380038317.8
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104487660B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 田島嗣久;巖井章吾;伊東正雄;高江俊介
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24;F01D9/06;F01D25/00;F01D25/12;F01D25/26;F02C7/00;F02C7/18
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及渦輪機以及發電系統。

背景技術

發電系統中，燃燒器設置于渦輪機的上游側，高溫的工作流體從燃燒器向渦輪機流動。在渦輪機的渦輪機殼體的內部容納有渦輪機轉子，渦輪機轉子因供給的工作流體而旋轉。而且，發電系統中，通過利用渦輪機轉子的旋轉來驅動發電機，從而進行發電。

為了提高發電效率，發電系統使用高溫高壓的工作流體來進行渦輪機的運轉。例如，發電系統中，在使用燃氣輪機的情況下，有將1700℃的燃燒氣體作為工作流體來使用的情況。并且，提出了將渦輪機的入口的溫度為800℃以上且壓力為20MPa以上的二氧化碳(CO₂)作為工作流體來使用。

在如上述那樣使用高溫高壓的工作流體的情況下，有渦輪機殼體的機械強度因長時間的運轉而降低的情況。因此，為了提高渦輪機殼體的可靠性，提出了使用冷卻流體對在渦輪機殼體內導入工作流體的部分等進行冷卻的技術(例如，參照專利文獻1、2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-277703號公報

專利文獻2：日本特開2009-047123號公報

發明內容

發明所要解決的課題

然而，上述內容中，有無法充分冷卻渦輪機殼體、從而不容易實現較高的可靠性的情況。

并且，為了提高利用高溫高壓的工作流體來運轉的渦輪機的安全性，考慮由Ni基合金等材料形成渦輪機殼體。但是，Ni基合金等材料昂貴，從而制造成本上升。并且，在由Ni基合金制造渦輪機殼體那樣大型的構造物的情況下，有大多數產生縮孔(shrinkage?cavity)等缺陷的情況。由于這樣的事情，而有難以提高可靠性的情況。

因此，本發明所要解決的課題在于，提供能夠實現較高的可靠性的渦輪機以及發電系統。

用于解決課題的方案

實施方式的渦輪機，渦輪機轉子容納在渦輪機殼體的內部，通過在燃燒器的導入管流動并被導入的工作介質而旋轉。而且，套筒設于殼體，并在內部容納有導入部。此處，套筒比導入管厚，在導入部與套筒之間，流動溫度比工作流體的溫度低的冷卻流體。

發明的效果如下。

根據本發明，可提供能夠實現較高的可靠性的渦輪機以及發電系統。

附圖說明

圖1是示意性地表示第一實施方式的發電系統的圖。

圖2是表示第一實施方式的發電系統中燃燒器的主要部分和渦輪機的主要部分的剖視圖。

圖3是表示第二實施方式的發電系統中燃燒器的主要部分和渦輪機的主要部分的剖視圖。

圖4是表示第三實施方式的發電系統中燃燒器的主要部分和渦輪機的主要部分的剖視圖。

圖5是表示第四實施方式的發電系統中燃燒器的主要部分和渦輪機的主要部分的剖視圖。

圖6是表示第五實施方式的發電系統中燃燒器的主要部分和渦輪機的主要部分的剖視圖。

具體實施方式

實施方式，參照附圖進行說明。

＜第一實施方式＞

[A]整體結構

圖1是示意性地表示第一實施方式的發電系統的圖。

如圖1所示，發電系統1具備制氧裝置2、燃燒器3、渦輪機4、發電機5、再生換熱器6、冷卻器7、水分分離器8、以及泵9。

發電系統1中，制氧裝置2根據從外部供給的空氣來制造氧。

燃燒器3由制氧裝置2供給氧，并且從外部供給燃料。而且，燃燒器3通過使燃料和氧反應來燃燒，從而生成高溫高壓的CO₂氣體(燃燒氣體)。

在渦輪機4在殼體(圖1中省略圖示)的內部容納有渦輪機轉子(圖1中省略圖示)，通過從燃燒器3供給高溫且高壓的CO₂氣體，來使渦輪機轉子旋轉。也就是說，渦輪機4是CO₂渦輪機。

發電機5通過利用渦輪機4的渦輪機轉子(圖1中省略圖示)的旋轉來使旋轉軸旋轉而驅動，從而進行發電。

向再生換熱器6供給從渦輪機4排出的流體，并且供給從泵9排出的流體的一部分，在兩者的流體之間進行熱交換。從泵9排出的流體的一部分在通過再生換熱器6之后，向燃燒器3供給。

冷卻器7對從渦輪機4經由再生換熱器6排出的流體進行冷卻。

水分分離器8將從冷卻器7排出的流體分離為CO₂和水。

向泵9供給從冷卻器7排出的CO₂。從泵9排出的CO₂的一部分向再生換熱器6供給，另一部分存積在外部。