CN104487660A - 涡轮机以及发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现较高的可靠性的涡轮机等。本实施方式的涡轮机在涡轮机壳体的内部容纳涡轮机转子，并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，套筒设于涡轮机壳体，在内部容纳有导入管。此处，套筒比导入管厚，在导入管与套筒之间，流动温度比工作流体的温度低的冷却流体。

Description

涡轮机以及发电系统
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。
[B]燃烧器3和涡轮机4的结构
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2中，表示了垂直面的剖面的一部分。
如图2所示，燃烧器3具备燃烧器壳体301以及导入管345。并且，涡轮机4具备涡轮机壳体41、静叶片42、涡轮机转子43、动叶片44、套筒46、以及迷宫式密封件47。各部由金属材料形成。
本实施方式的发电系统中，在燃烧器3的导入管345的内部流动CO2气体F1(燃烧气体)。而且，CO2气体F1(燃烧气体)作为工作流体而被导入涡轮机4，在涡轮机4的内部流动。此处，涡轮机4的入口的温度为800℃以上且压力为20MPa以上的CO2气体F1作为工作流体而流动。而且，涡轮机4中，CO2气体F1经由静叶片42向动叶片44供给，从而涡轮机转子43以轴向C为旋转轴旋转。而且，从涡轮机4的出口(省略图示)排出工作流体。
以下，依次对构成燃烧器3和涡轮机4的各部进行说明。
[B-1]燃烧器壳体301
如图2所示，燃烧器壳体301使用螺栓302而与涡轮机壳体41的外周面结合。
[B-2]导入管345
如图2所示，导入管345设置于燃烧器壳体301。导入管345是管状体，设置于燃烧器壳体301的内部空间301A。
并且，导入管345以在涡轮机壳体41的外周面与内周面之间贯通的方式设置，向涡轮机壳体41的内部导入由燃烧器3生成的CO2气体F1。
具体而言，导入管345在燃烧器壳体301的内部空间301A以及涡轮机壳体41的导入口411C、412C的内部，沿涡轮机转子43的径向(与轴向C垂直的方向)延伸。该部分中，导入管345相对于燃烧器壳体301的内部空间301A以及涡轮机壳体41的导入口411C、412C同轴设置。
而且，导入管345在涡轮机壳体41的内侧，沿涡轮机转子43的轴向C延伸。在导入管345中沿涡轮机转子43的轴向C延伸的部分的一端经由弯曲部分与径向的延伸部分连结，另一端与初级的静叶片42连结。也就是说，导入管345从外部向初级的静叶片42供给作为工作流体的CO2气体F1。
在本实施方式中，导入管345构成为，导入管345的外径比燃烧器壳体301的内部空间301A的内径小。导入管345构成为，以在导入管345的外周面与燃烧器壳体301的内部空间301A的内周面之间夹设有冷却流体通路461的方式容纳在内部空间301A。
该冷却流体通路461中，从设置于外部的冷却流体供给部(省略图示)供给冷却流体F2，并在内部流动该冷却流体F2。
[B-3]涡轮机壳体41
如图2所示，涡轮机壳体41是双重构造，具有内部壳体411和外部壳体412，并在内部容纳有涡轮机转子43。
[B-3-1]内部壳体411
涡轮机壳体41中，内部壳体411包围涡轮机转子43的外周面。而且，内部壳体411包括圆筒部分，在外周面，以向外侧突出的方式设有凸部411A。
并且，在内部壳体411，以从外周面向外侧突出的方式设有入口部411B。入口部411B为管状，在其内部形成有导入口411C。导入口411C在入口部411B内以贯通内部壳体411的外周面与内周面之间的方式形成。
内部壳体411的导入口411C具有第一导入口部411CA和第二导入口部411CB。第一导入口部411CA和第二导入口部411CB这两者从内部壳体411的内侧朝向外侧依次形成，并相互连通。第一导入口部411CA和第二导入口部411CB这两者为圆柱形状，且相互同轴排列，与第一导入口部411CA的内径相比，第二导入口部411CB的内径较大。
[B-3-2]外部壳体412
涡轮机壳体41中，在外部壳体412在内部容纳内部壳体411。也就是说，外部壳体412以经由内部壳体411包围涡轮机转子43的外周面的方式设置。而且，外部壳体412包括圆筒部分，在内周面设有凹部412A。外部壳体412的凹部412A在内部嵌入有内部壳体411的凸部411A。
在外部壳体412，以贯通外部壳体412的外周面与内周面之间的方式形成有导入口412C。外部壳体412的导入口412C为圆柱形状，并以与内部壳体411的导入口411C同轴排列、且与内部壳体411的导入口411C连通的方式设置。并且，外部壳体412的导入口412C的内径比内部壳体411的导入口411C的内径大。
[B-4]静叶片42
如图2所示，静叶片42设置在构成涡轮机壳体41的内部壳体411的内周面。此处，静叶片42设有多个等级。多个等级的静叶片42沿涡轮机转子43的轴向C排列。
静叶片42的内侧环421和外侧环422圆形地包围涡轮机转子43的外周面，在该内侧环421与外侧环422之间，沿涡轮机转子43的旋转方向隔开间隔地排列有多个喷嘴板423。而且，静叶片42从该多个喷嘴板423之间的间隙向动叶片44供给工作流体，从而使涡轮机转子43旋转。
[B-5]涡轮机转子43
如图2所示，涡轮机转子43在外周面设有转子盘431。
在涡轮机转子43中，转子盘431圆形地包围涡轮机转子43的外周面，多个转子盘431以沿涡轮机转子43的轴向C隔开间隔排列的方式设置。各转子盘431在各等级的静叶片42位于下游侧。
涡轮机转子43由转子轴承(省略图示)支承为能够旋转，并以轴向C为旋转轴旋转。并且，涡轮机转子43与发电机5(参照图1)连结。
[B-6]动叶片44
如图2所示，动叶片44设置在涡轮机转子43上所设的转子盘431的外周面。此处，动叶片44与多个等级的静叶片42对应地设有多个等级。多个等级的动叶片44沿涡轮机转子43的轴向C排列。
虽省略图示，但在各等级中，动叶片44在涡轮机转子43的旋转方向上隔开间隔地设置有多个翼。各等级中，从设置于上游侧的静叶片42向动叶片44供给工作流体。
[B-7]套筒46
如图2所示，套筒46设置在涡轮机壳体41。
具体而言，套筒46为管状体，并设置在涡轮机壳体41的导入口411C、412C的内部。此处，套筒46的外周面的下侧部分在内部壳体411的导入口411C中与第二导入口部411CB的内周面相接。并且，套筒46的外周面的上侧部分与外部壳体412的导入口412C的内周面相接。
在本实施方式中，套筒46形成为比导入管345厚。
并且，套筒46的内径比导入管345的外径大。套筒46以在与导入管345之间形成有冷却流体通路461的方式将导入管345容纳于内部。
在套筒46的冷却流体通路461，从设置于外部的冷却流体供给部(省略图示)供给冷却流体F2，并在内部流动该冷却流体F2。当冷却流体F2在设于导入管345的外周面与燃烧器壳体301的内部空间301A的内周面之间的冷却流体通路461流动之后，在设于导入管345的外周面与套筒46的内周面之间的冷却流体通路461流动。
[B-8]迷宫式密封件47
如图2所示，迷宫式密封件47设置在涡轮机壳体41的内周面。迷宫式密封件47对内周面与涡轮机转子43的外周面之间进行密封，防止作为工作流体的CO2气体F1以及冷却流体F2向外部泄漏。
具体而言，迷宫式密封件47在内部壳体411的内周面、沿涡轮机转子43的轴向C排列地设置有多个。并且，迷宫式密封件47在外部壳体412的内周面、沿涡轮机转子43的轴向C排列地设置有多个。
[C]作用
以下，参照图2对在上述的涡轮机4中在套筒46的冷却流体通路461流动的冷却流体F2的作用进行说明。
如图2所示，冷却流体F2在设于导入管345的外周面与燃烧器壳体301的内部空间301A的内周面之间的冷却流体通路461流动。之后，冷却流体F2在设于导入管345的外周面与套筒46的内周面之间的冷却流体通路461流动。冷却流体F2从设置于外部的冷却流体供给部(省略图示)供给，并在冷却流体通路461流动。例如，冷却流体F2是CO2气体，与作为工作流体而在导入管345流动的CO2气体F1相比，压力较高，温度较低。因此，在本实施方式中，与不存在冷却流体通路461的情况相比，从导入管345向涡轮机壳体41传递的热较低，由冷却流体F2冷却涡轮机壳体41。
之后，冷却流体F2经由第一导入口部411CA的内周面与导入管345的外周面之间的空间，从冷却流体通路461向涡轮机壳体41的内部流动。而且，冷却流体F2在涡轮机壳体41的内部被导入设于静叶片42的孔(省略图示)的内部，来冷却静叶片42。并且，冷却流体F2被导入设于动叶片44的孔(省略图示)的内部，来冷却动叶片44。之后，冷却流体F2向涡轮机4的外部排出。
[D]总结
如上所述，在本实施方式的发电系统1中，涡轮机4构成为，套筒46在内部容纳有导入管345，该导入管345向涡轮机壳体41的内部导入使涡轮机转子43旋转的工作流体。而且，在导入管345与套筒46之间，流动温度比作为工作流体的CO2气体F1的温度低的冷却流体F2。
因此，在本实施方式中，利用冷却流体F2抑制涡轮机壳体41的温度上升，能够使涡轮机壳体41的温度在允许范围内。其结果，能够防止涡轮机壳体41的机械强度降低，从而能够实现较高的可靠性。
另外，在本实施方式中，由于能够抑制涡轮机壳体41的温度上升，所以对于涡轮机壳体41，能够不使用Ni基合金、Co基合金，而使用铁素体系材料来形成。其结果，能够使用廉价的铁素体系材料，来制作重量较大且厚度较厚的壳体，从而能够容易地实现成本降低。另外，在本实施方式中，由于与构成涡轮机壳体41的外部壳体412直接接触的部分的压力降低，所以不需要增厚外部壳体412，从而能够更加容易地实现成本降低。
并且，本实施方式中，当冷却流体F2在导入管345与套筒46之间流动之后，向静叶片42以及动叶片44供给冷却流体F2来对它们进行冷却。因此，不需要从其它的系统向静叶片42以及动叶片44导入冷却流体F2，从而能够提高效率。
在本实施方式中，在导入管345中，供作为工作流体的CO2气体F1流动的内部与供冷却流体F2流动的外部之间的温度差较大。例如，有300℃以上的温度差。并且，在本实施方式中，在套筒46中，供冷却流体F2流动的内部与套筒46的外部(内部壳体411和外部壳体412之间)之间的压力差较大。例如，有50ata以上的压力差。
在本实施方式中，导入管345较薄，套筒46较厚。若对两者进行比较，则存在一方比另一方薄的关系。这样，在本实施方式中，由于导入管345较薄，所以能够吸收上述的温度差而减小导入管345的热应力，从而能够提高可靠性。并且，在本实施方式中，由于套筒46较厚，所以能够吸收上述的压力差而减小套筒46的环向应力，从而能够提高可靠性。即，通过组合较薄的导入管345和较厚的套筒46，能够解决课题。
[E]变形例
上述的实施方式的发电系统1中，燃烧器3设置在涡轮机4的外部(参照图1)，但不限定于此。燃烧器3也可以设置在涡轮机4的内部。燃烧器3可以是单个，也可以是多个。
上述的实施方式中，涡轮机4的涡轮机壳体41是具有内部壳体411和外部壳体412的双重构造，但不限定于此。涡轮机壳体41例如也可以由单体构成。
上述的实施方式中，对导入管345由单体的管状体形成的情况进行了说明，但不限定于此。例如，也可以通过使多个管状体连结，来构成导入管345。
＜第二实施方式＞
[A]结构
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3中表示图2中的作为工作流体的CO2气体F1被导入涡轮机壳体41的内部的部分。
如图3所示，本实施方式中，还设有密封部48。本实施方式除了上述方面以及相关的方面之外，与第一实施方式的情况相同。因此，本实施方式中，关于与上述的实施方式重复的部分，适当地省略记载。
如图3所示，密封部48具备第一密封部481以及第二密封部482，设置在涡轮机壳体41的导入口411C、412C的内周面与套筒46的外周面之间。以下，依次对构成密封部48的各部进行说明。
[A-1]第一密封部481
密封部48中，第一密封部481具有第一密封圈481A和第二密封圈481B，第一密封圈481A和第二密封圈481B交替层叠。
本实施方式中，内部壳体411的导入口411C在第二导入口部411CB的上方形成有内径比第二导入口部411CB的内径大的第三导入口部411CC，第一密封部481设置在该第三导入口部411CC的内周面与套筒46的下侧部分的外周面之间。
在第一密封部481中，第一密封圈481A的内径与套筒46的下侧部分的外径相同，第一密封圈481A的内周面与套筒46的下侧部分的外周面相接。并且，第一密封圈481A的外径比第三导入口部411CC的内径小，第一密封圈481A的外周面与第三导入口部411CC的内周面分离。此处，第一密封圈481A未固定于套筒46。多个第一密封圈481A中，最下层的第一密封圈481A的下面由内部壳体411支承，其它的第一密封圈481A的下面支承于第二密封圈481B。
在第一密封部481中，第二密封圈481B的内径比套筒46的下侧部分的外径大，第二密封圈481B的内周面与套筒46的下侧部分的外周面分离。并且第二密封圈481B的外径与第三导入口部411CC的内径相同，第二密封圈481B的外周面与第三导入口部411CC的内周面相接。此处，第二密封圈481B固定于第三导入口部411CC的内周面。
[A-2]第二密封部482
密封部48中，第二密封部482具有第三密封圈482A和第四密封圈482B，第三密封圈482A和第四密封圈482B交替层叠。
第二密封部482设置在外部壳体412的导入口412C的内周面与套筒46的上侧部分的外周面之间。
在第二密封部482中，第三密封圈482A的内径与套筒46的上侧部分的外径相同，第三密封圈482A的内周面与套筒46的上侧部分的外周面相接。另外，第三密封圈482A的外径比外部壳体412的导入口412C的内径小，第三密封圈482A的外周面与外部壳体412的导入口412C的内周面分离。此处，第三密封圈482A未固定于套筒46，由外部壳体412支承下面。
在第二密封部482中，第四密封圈482B的内径比套筒46的上侧部分的外径大，第四密封圈482B的内周面与套筒46的上侧部分的外周面分离。另外，第四密封圈482B的外径与外部壳体412的导入口412C的内径相同，第四密封圈482B的外周面与外部壳体412的导入口412C的内周面相接。此处，第四密封圈482B固定于外部壳体412的导入口412C的内周面。
[B]作用
以下，参照图3对本实施方式中密封部48的作用进行说明。
若高温高压的CO2气体F1在导入管345流动，则在涡轮机壳体41与套筒46之间，因两者的热膨胀的差异，而有产生缝隙的情况。因此，有CO2气体从该缝隙泄漏的情况。
但是，在本实施方式中，在涡轮机壳体41与套筒46之间设有密封部48，对涡轮机壳体41与套筒46之间进行密封。因此，在本实施方式中，能够防止CO2气体从缝隙泄漏。
具体而言，即使在内部壳体411与套筒46之间因热膨胀的差异而分离的情况下，在第一密封部481中，第一密封圈481A和第二密封圈481B也保持相互层叠的状态。因此，第一密封部481能够对内部壳体411与套筒46之间进行密封。
并且，即使在外部壳体412与套筒46之间以热膨胀的差异而分离的情况下，在第二密封部482中，第三密封圈482A和第四密封圈482B也保持相互层叠的状态。因此，第二密封部482能够对外部壳体412与套筒46之间进行密封。
[C]总结
如上所述，本实施方式中，涡轮机壳体41与套筒46之间由密封部48密封。因此，能够防止CO2气体从涡轮机壳体41与套筒46之间泄漏。
其结果，在本实施方式中，与第一实施方式的情况相同，能够实现较高的可靠性，除此之外能够提高涡轮机4的效率。
＜第三实施方式＞
[A]结构
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4中，与图3相同，表示了图2中的作为工作流体的CO2气体F1被导入涡轮机壳体41的内部的部分。
如图4所示，本实施方式中，套筒46和密封部48的形态与第二实施方式的情况不同。本实施方式除了上述方面以及相关的方面之外，与第二实施方式的情况相同。因此，关于本实施方式中与上述的实施方式重复的部分，适当地省略记载。
如图4所示，套筒46在上端部设有凸缘46F。套筒46通过螺栓等紧固部件(省略图示)贯通凸缘46F来安装于外部壳体412，由此固定于外部壳体412。
如图4所示，密封部48设置在内部壳体411与套筒46之间。也就是说，密封部48仅设置有第一密封部481，未设置第二密封部482(参照图3)。
[B]总结
如上所述，本实施方式中，套筒46固定于外部壳体412，密封部48设置在内部壳体411与套筒46之间。
本实施方式中，在组装涡轮机壳体41后，在涡轮机壳体41的导入口411C、412C插入套筒46，由此能够组装涡轮机4。
因此，在本实施方式中，与上述的实施方式的情况相同，能够实现较高的可靠性，并且能够提高涡轮机4的效率，除此之外能够高效地进行涡轮机4的组装。
＜第四实施方式＞
[A]结构
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5中，与图3相同，表示了图2中的作为工作流体的CO2气体F1被导入涡轮机壳体41的内部的部分。
如图5所示，本实施方式中，套筒46和密封部48的形态与第二实施方式的情况不同。本实施方式除了上述方面以及相关的方面之外，与第二实施方式的情况相同。因此，关于本实施方式中与上述的实施方式重复的部分，适当地省略记载。
如图5所示，套筒46在上端部与下端部之间的中央部分设有凸缘46F。套筒46通过螺栓等紧固部件(省略图示)贯通凸缘46F来安装于内部壳体411的入口部411B的上端，由此固定于内部壳体411。
如图5所示，密封部48设置在外部壳体412与套筒46之间。也就是说，密封部48仅设置有第二密封部482，未设置第一密封部481(参照图3)。
[B]总结
如上所述，本实施方式中，套筒46固定于内部壳体411，密封部48设置在外部壳体412与套筒46之间。
因此，在本实施方式中，与上述的实施方式的情况相同，能够实现较高的可靠性，除此之外能够提高涡轮机4的效率。
＜第五实施方式＞
[A]结构
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。图6中，表示了图2中的作为工作流体的CO2气体F1被导入涡轮机壳体41的内部的部分。
如图6所示，本实施方式中，还设置有隔热管349。本实施方式除了上述方面以及相关的方面之外，与第一实施方式的情况相同。因此，关于本实施方式中与上述的实施方式重复的部分，适当地省略记载。
如图6所示，隔热管349设置于燃烧器壳体301。隔热管349为管状体，设置在燃烧器壳体301的内部空间301A。
另外，隔热管349以包括贯通涡轮机壳体41的外周面与内周面之间的部分的方式设置。
具体而言，隔热管349在燃烧器壳体301的内部空间301A以及涡轮机壳体41的导入口411C、412C的内部，沿涡轮机转子43的径向(与轴向C垂直的方向)延伸。该部分中，隔热管349相对于燃烧器壳体301的内部空间301A以及涡轮机壳体41的导入口411C、412C同轴设置。
而且，隔热管349在涡轮机壳体41的内侧沿涡轮机转子43的轴向C延伸。隔热管349中沿涡轮机转子43的轴向C延伸的部分的一端经由弯曲部分与径向的延伸部分连结，另一端与初级的静叶片42连结。
隔热管349的内径比导入管345的外径大，在隔热管349的内周面与导入管345的外周面之间形成有冷却流体通路491。隔热管349例如由Ni基合金、不锈钢形成，在内部容纳的导入管345例如由Ni基合金形成。此外，两者也可以由相同的金属材料形成。
并且，隔热管349的外径比燃烧器壳体301的内部空间301A的内径小。而且，隔热管349的外径比套筒46的内径小。在隔热管349的上侧部分，且在隔热管349的外周面与燃烧器壳体301的内部空间301A的内周面之间形成有冷却流体通路461。另外，在隔热管349的外周面与套筒46的内周面之间形成有冷却流体通路461。隔热管349在外周面设有凸缘349F，凸缘349F以与套筒46的上端部相接的方式被支承。
[B]作用
以下，参照图6对本实施方式中在冷却流体通路461、491流动的冷却流体F2的作用进行说明。
如图6所示，冷却流体F2中，第一冷却流体F21在燃烧器壳体301与隔热管349之间流动。之后，第一冷却流体F21经由设于隔热管349的凸缘349F的孔，向设于套筒46的内部的与隔热管349之间的冷却流体通路461供给。另一方面，冷却流体F2中，第二冷却流体F22向设于隔热管349的内部的与导入管345之间的冷却流体通路491供给。第一冷却流体F21以及第二冷却流体F22从设置于外部的冷却流体供给部(省略图示)向各冷却流体通路461、491供给，并在各冷却流体通路461、491流动。例如，第一冷却流体F21以及第二冷却流体F22是CO2气体，与作为工作流体而在导入管345流动的CO2气体F1相比，压力较高，温度较低。另外，第二冷却流体F22的温度比CO2气体F1的温度低，比第一冷却流体F21的温度高。因此，在本实施方式中，与不存在冷却流体通路461、491的情况相比，从导入管345向涡轮机壳体41传递的热较低，由冷却流体F2冷却涡轮机壳体41。
之后，与第一实施方式的情况相同，第一冷却流体F21以及第二冷却流体F22在涡轮机壳体41的内部流动并向外部排出。
[C]总结
如上所述，本实施方式中，隔热管349在内部容纳有导入管345，并且隔热管349容纳在套筒46的内部。而且，在隔热管349与导入管345之间，流动温度比工作流体F1的温度低的冷却流体F2。
因此，在本实施方式中，由于利用冷却流体F2来缓和套筒46的内表面与外表面之间的温度差，所以能够抑制套筒46因热而膨胀。其结果，能够减少在套筒46与涡轮机壳体41之间产生缝隙，从而能够提高发电效率。
＜其它方面＞
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并非意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其它各种形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、要旨内，并且包含在权利要求书记载的发明和其等效的范围内。
符号的说明
1—发电系统，2—制氧装置，3—燃烧器，4—涡轮机，5—发电机，6—再生换热器，7—冷却器，8—水分分离器，9—泵，41—涡轮机壳体，42—静叶片，43—涡轮机转子，44—动叶片，46—套筒，47—迷宫式密封件，48—密封部，301—燃烧器壳体，345—导入管，349—隔热管，411—内部壳体，412—外部壳体，431—转子盘，461—冷却流体通路，481—第一密封部，481A—第一密封圈，481B—第二密封圈，482—第二密封部，482A—第三密封圈，482B—第四密封圈，491—冷却流体通路。

Claims (9)

1.一种涡轮机，其特征在于，具备：
涡轮机壳体；
涡轮机转子，其容纳在上述涡轮机壳体的内部，通过在燃烧器的导入管流动并被导入的工作介质而旋转；以及
套筒，其设于上述涡轮机壳体，并在内部容纳有上述导入管，
上述套筒比上述导入管厚，
在上述导入管与上述套筒之间，流动温度比上述工作流体的温度低的冷却流体。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，
具备设于上述涡轮机壳体与上述套筒之间的密封部，
上述密封部具有：
第一密封圈，其内周面与上述套筒相接，外周面与上述涡轮机壳体分离；以及
第二密封圈，其内周面与上述套筒分离，外周面与上述涡轮机壳体相接，
上述第一密封圈和上述第二密封圈层叠设置。
3.根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，
上述涡轮机壳体具有：
内部壳体，其容纳上述涡轮机转子；以及
外部壳体，其经由上述内部壳体而容纳上述涡轮机转子。
4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，
上述套筒固定于上述外部壳体，
上述密封部设于上述内部壳体与上述套筒之间。
5.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，
上述套筒固定于上述内部壳体，
上述密封部设于上述外部壳体与上述套筒之间。
6.根据权利要求1～5任一项中所述的涡轮机，其特征在于，
上述燃烧器的隔热管在内部容纳有上述导入管，并且容纳在上述套筒的内部，
在上述隔热管与上述导入管之间，流动温度比上述工作流体的温度低的冷却流体。
7.根据权利要求1～6任一项中所述的涡轮机，其特征在于，具备：
静叶片，其设置在上述涡轮机壳体的内部；以及
动叶片，其设置在上述涡轮机转子上，
向上述静叶片以及上述动叶片供给在上述导入管与上述套筒之间流动后的上述冷却流体。
8.根据权利要求1～7任一项中所述的涡轮机，其特征在于，
上述工作流体在该涡轮机的入口处温度为800℃以上，压力为20MPa。
9.一种发电系统，其特征在于，
具备权利要求1～8任一项中所述的涡轮机。
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