(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に設けられ、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、
前記ケーシングと前記燃焼器との間の空間を区分する筒体と、
前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンと、
前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器と前記筒体との間に導く高温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記筒体との間に導く低温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管と
を具備することを特徴とするガスタービン設備。
【請求項２】
前記ケーシングが、上流側ケーシングおよび下流側ケーシングで構成され、
前記高温燃焼ガス供給管および前記低温燃焼ガス供給管が前記上流側ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項１記載のガスタービン設備。
【請求項３】
前記高温燃焼ガス供給管が前記低温燃焼ガス供給管よりも上流側において前記上流側ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項２記載のガスタービン設備。
【請求項４】
ケーシング内に設けられ、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンと、
前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器に導く高温燃焼ガス供給管と、
前記ケーシングと前記燃焼器との間に長手方向に設けられ、前記高温燃焼ガス供給管によって導かれた前記燃焼ガスを前記燃焼器内に導く通路と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記燃焼器との間に導く低温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管と
を具備することを特徴とするガスタービン設備。
【請求項５】
前記通路の下流側の端部が、前記燃焼器の希釈孔に連通していることを特徴とする請求項４記載のガスタービン設備。
【請求項６】
前記ケーシングが、上流側ケーシングおよび下流側ケーシングで構成され、
前記高温燃焼ガス供給管および前記低温燃焼ガス供給管が前記上流側ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項４または５記載のガスタービン設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガスタービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの高効率化は、二酸化炭素の削減や省資源などの要求から進められている。具体的には、ガスタービンや蒸気タービンの作動流体の高温化、コンバインドサイクル化などが積極的に進められている。また、二酸化炭素の回収技術についても、研究開発が進められている。
【０００３】
図６は、燃焼器において生成した二酸化炭素の一部を作動流体として循環させる、従来のガスタービン設備３００の系統図である。図７は、従来のガスタービン設備３００に設けられる燃焼器３１３の縦断面を模式的に示した図である。
【０００４】
図６に示すように、従来のガスタービン設備３００において、空気分離機（図示しない）から分離された酸素は、配管３４０に導入される。そして、酸素は、圧縮機３１０によって昇圧され、流量調整弁３１１によって流量が制御される。流量調整弁３１１を通過した酸素は、熱交換器３１２において、後述する燃焼ガスからの熱量を受けて加熱され、燃焼器３１３に供給される。
【０００５】
燃料は、燃料供給源（図示しない）から配管３４１に導かれる。そして、燃料は、流量調整弁３１４によって流量が調節され、燃焼器３１３に供給される。この燃料は、炭化水素である。
【０００６】
燃焼器３１３において、図７に示すように、配管３４０から供給された酸素および配管３４１から供給された燃料は、燃焼領域に導入される。そして、酸素と燃料とが燃焼反応を生じ、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスには、二酸化炭素と水蒸気が含まれる。燃料および酸素の流量は、それぞれが完全に混合した状態において量論混合比（理論混合比）となるように調整されている。
【０００７】
燃焼器３１３で生成した燃焼ガスは、タービン３１５に導入される。なお、図６に示すように、タービン３１５には、例えば、発電機３１９が連結されている。タービン３１５において膨張仕事をした燃焼ガスは、熱交換器３１２を通る。この際、熱量を放出し、前述した配管３４０を流れる酸素や後述する配管３４３を流れる二酸化炭素を加熱する。熱交換器３１２を通過した燃焼ガスは、さらに熱交換器３１６を通る。熱交換器３１６を通る際、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して水となる。水は、配管３４２を通り外部に排出される。
【０００８】
水蒸気と分離された二酸化炭素は、配管３４３に介在する圧縮機３１７で昇圧され、超臨界流体となる。昇圧された二酸化炭素の一部は、配管３４３から分岐した配管３４４に導入される。配管３４４に導入された二酸化炭素は、流量調整弁３１８によって流量が調節され、外部に抽出される。
【０００９】
一方、二酸化炭素の残部は、配管３４３を流れる。そして、二酸化炭素は、熱交換器３１２において加熱され、図７に示すように、燃焼器３１３を収容する燃焼器ケーシング３５０内に供給される。熱交換器３１２を通過した二酸化炭素の温度は、７００℃程度になる。ここで、燃焼器ケーシング３５０は、上流側ケーシング３５１ａと、下流側ケーシング３５１ｂとで構成されている。
【００１０】
上流側ケーシング３５１ａ内に導かれた二酸化炭素は、下流側ケーシング３５１ｂと、燃焼器ライナ３５２およびトランジションピース３５３（尾筒）との間をタービン３１５に向かって流れる。このように、配管３４４から排出される以外の二酸化炭素は、系統内を循環する。
【００１１】
二酸化炭素が下流側ケーシング３５１ｂと、燃焼器ライナ３５２およびトランジションピース３５３との間を流れる際、二酸化炭素は、燃焼器ライナ３５２およびトランジションピース３５３を冷却する。これらの冷却は、例えば、多孔式膜冷却などによって行われる。二酸化炭素の一部は、図７に示すように、多孔式膜冷却部の孔３５４、３５６や希釈孔３５５などから燃焼器ライナ３５２内やトランジションピース３５３内に導入される。また、この二酸化炭素は、タービン３１５の静翼３６０や動翼３６１の冷却にも使用される。
【００１２】
燃焼器ライナ３５２内やトランジションピース３５３内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン３１５に導入される。
【００１３】
ここで、上流側ケーシング３５１ａや下流側ケーシング３５１ｂは、高温の二酸化炭素に曝されるため、高価なＮｉベースの合金で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−３３７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記したように、従来のガスタービン設備３００においては、高温の二酸化炭素に曝される、上流側ケーシング３５１ａや下流側ケーシング３５１ｂを高価なＮｉベースの合金で構成しなければならない。そのため、ガスタービン設備の製造コストが増加する。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼器の周囲に備えられるケーシングを安価な材料で構成することができるガスタービン設備を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
実施形態のガスタービン設備は、ケーシング内に設けられ、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、前記ケーシングと前記燃焼器との間の空間を区分する筒体と、前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンとを備える。さらに、ガスタービン設備は、前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器と前記筒体との間に導く高温燃焼ガス供給管と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記筒体との間に導く低温燃焼ガス供給管と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態のガスタービン設備の系統図である。
【図２】第１の実施の形態のガスタービン設備に設けられる燃焼器および燃焼器ケーシングの縦断面を模式的に示した図である。
【図３】第１の実施の形態のガスタービン設備に設けられる燃焼器および他の構成の燃焼器ケーシングの縦断面を模式的に示した図である。
【図４】第２の実施の形態のガスタービン設備に設けられる燃焼器および燃焼器ケーシングの縦断面を模式的に示した図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図６】燃焼器において生成した二酸化炭素の一部を作動流体として循環させる、従来のガスタービン設備の系統図である。
【図７】従来のガスタービン設備に設けられる燃焼器の縦断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態のガスタービン設備１０の系統図である。図１に示すように、ガスタービン設備１０は、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器２０と、この燃焼器２０に燃料を供給する配管４０と、燃焼器２０に酸化剤を供給する配管４１を備えている。
【００２１】
配管４０には、燃焼器２０に供給される燃料の流量を調整する流量調整弁２１が備えられている。ここで、燃料として、例えば、メタン、天然ガスなどの炭化水素が使用される。また、燃料として、例えば、一酸化炭素および水素などを含む石炭ガス化ガス燃料を使用することもできる。
【００２２】
配管４１には、燃焼器２０に供給される酸化剤の流量を調整する流量調整弁２２が備えられている。また、配管４１には、酸化剤を昇圧する圧縮機２３が設けられている。酸化剤としては、空気分離装置（図示しない）によって大気から分離された酸素が使用される。配管４１を流れる酸化剤は、後述する熱交換器２４を通過して加熱され、燃焼器２０に供給される。
【００２３】
燃焼器２０に導かれた燃料および酸化剤は、燃焼領域において燃焼反応を生じ、燃焼ガスとなる。ここで、ガスタービン設備１０においては、燃焼器２０から排出される燃焼ガスに、余剰の酸化剤（酸素）や燃料が残存しないことが好ましい。そこで、燃料および酸化剤の流量は、例えば、量論混合比（当量比１）になるように調整されている。なお、ここでいう当量比は、燃料と酸素が均一に混合したと想定したときの当量比（オーバーオールでの当量比）である。
【００２４】
ガスタービン設備１０は、燃焼器２０から排出された燃焼ガスによって回動するタービン２５を備えている。このタービン２５には、例えば、発電機２６が連結されている。ここでいう、燃焼器２０から排出される燃焼ガスは、燃料と酸化剤とによって生成された燃焼生成物と、燃焼器２０に供給されて燃焼生成物とともに燃焼器２０から排出される、後述する二酸化炭素（水蒸気が除去された燃焼ガス）とを含んだものである。
【００２５】
タービン２５から排出された燃焼ガスは、配管４２に導かれ、熱交換器２４を通過することによって冷却される。この際、燃焼ガスからの放熱によって、前述した配管４１を流れる酸化剤や後述する配管４２を流れる二酸化炭素を加熱する。
【００２６】
熱交換器２４を通過した燃焼ガスは、さらに熱交換器２７を通過する。燃焼ガスは、この熱交換器２７を通過することで、燃焼ガス中に含まれる水蒸気が除去される。なお、燃焼ガス中の水蒸気は、熱交換器２７を通過することで、凝縮して水となる。水は、例えば配管４３を通り外部に排出される。
【００２７】
ここで、前述したように、燃料および酸化剤の流量を量論混合比（当量比１）になるように調整した場合、水蒸気が除去された燃焼ガス（ドライ燃焼ガス）の成分は、ほぼ二酸化炭素である。なお、水蒸気が除去された燃焼ガスには、例えば、０．２％以下の微量の一酸化炭素が混在する場合もあるが、以下、水蒸気が除去された燃焼ガスを単に二酸化炭素と称する。
【００２８】
二酸化炭素は、配管４２に介在する圧縮機２８によって昇圧され、超臨界流体となる。昇圧された二酸化炭素の一部は、配管４２を流れ、熱交換器２４において加熱される。そして、二酸化炭素は、燃焼器２０を収容する、後述する燃焼器ケーシング７０内に導かれる。熱交換器２４を通過した二酸化炭素の温度は、７００℃程度になる。なお、この高温の二酸化炭素を燃焼器ケーシング７０に導く配管４２は、高温燃焼ガス供給管として機能する。
【００２９】
昇圧された二酸化炭素の他の一部は、配管４２から分岐した配管４４に導入される。配管４４に導入された二酸化炭素は、流量調整弁２９によって流量が調節され、冷却媒体として、燃焼器ケーシング７０内に導かれる。配管４４によって燃焼器ケーシング７０内に導かれる二酸化炭素の温度は、４００℃程度である。なお、配管４４は、低温燃焼ガス供給管として機能する。
【００３０】
一方、昇圧された二酸化炭素の残部は、配管４２から分岐した配管４５に導入される。配管４５に導入された二酸化炭素は、流量調整弁３０によって流量が調節され、外部に排出される。なお、配管４５は、排出管として機能する。外部に排出された二酸化炭素は、例えば、石油採掘現場で採用されているＥＯＲ（Enhanced Oil Recovery）に利用することができる。
【００３１】
次に、第１の実施の形態のガスタービン設備１０の燃焼器ケーシング７０の構成および燃焼器ケーシング７０内における二酸化炭素の流れについて説明する。
【００３２】
図２は、第１の実施の形態のガスタービン設備１０に設けられる燃焼器２０および燃焼器ケーシング７０の縦断面を模式的に示した図である。
【００３３】
図２に示すように、燃焼器２０は、燃料ノズル部６０、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２（尾筒）を備える。燃料ノズル部６０は、配管４０から供給された燃料および配管４１から供給された酸化剤を燃焼器ライナ６１内に噴出する。例えば、中央から燃料を噴出し、その周囲から酸化剤を噴出する。燃焼器２０は、燃焼器ケーシング７０の内部に収容されている。
【００３４】
燃焼器ケーシング７０は、燃焼器２０を囲むように、燃焼器２０の長手方向（図２では左右方向）に沿って設けられている。燃焼器ケーシング７０は、例えば燃焼器２０の長手方向に２分割されている。燃焼器ケーシング７０は、例えば、上流側の上流側ケーシング７１および下流側の下流側ケーシング７２で構成される。なお、燃焼器ケーシング７０は、ケーシングとして機能する。
【００３５】
上流側ケーシング７１は、例えば、一端（上流側）が閉塞され、他端（下流側）が開口された円筒などの筒体で構成されている。一端の中央には、燃料ノズル部６０を挿入する開口７１ａが形成されている。上流側ケーシング７１には、図２に示すように、配管４２および配管４４が連結されている。配管４２は、例えば、配管４４よりも上流側において上流側ケーシング７１に連結される。なお、配管４２および配管４４と上流側ケーシング７１との連結部は、１箇所に限らず、周方向に複数個所有してもよい。
【００３６】
下流側ケーシング７２は、両端が開口した筒体で構成されている。下流側ケーシング７２の一端は、上流側ケーシング７１に接続され、他端は、例えば、タービン２５を囲むケーシングに接続されている。
【００３７】
図２に示すように、燃焼器ケーシング７０と燃焼器２０との間には、この空間を区分する筒体８０が設けられている。筒体８０は、燃焼器ケーシング７０と燃焼器２０との間に、燃焼器２０の長手方向に沿って設けられている。すなわち、筒体８０は、燃焼器ケーシング７０と燃焼器２０との間の空間を内径側と外径側に区分している。
【００３８】
筒体８０の上流側の端部８０ａは、配管４２が連結された位置よりも下流側で、かつ配管４４が連結された位置よりも上流側における上流側ケーシング７１の内周面に接続されている。一方、筒体８０の下流側の端部８０ｂは、トランジションピース６２の下流端部の外周面に接続されている。
【００３９】
すなわち、筒体８０は、配管４４から導入された低温の二酸化炭素が、燃焼器ケーシング７０と筒体８０との間を流れるように設けられている。また、筒体８０は、配管４２から導入された高温の二酸化炭素が、燃焼器２０と筒体８０との間を流れるように設けられている。これによって、配管４２から導入された二酸化炭素と配管４４から導入された二酸化炭素とを分離して流すことができる。
【００４０】
配管４２から導入された二酸化炭素は、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２を冷却しながら流れる。そして、この二酸化炭素は、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２の、例えば多孔式膜冷却部の孔６３、６４や希釈孔６５などから燃焼器ライナ６１内やトランジションピース６２内に導入される。このように、配管４２から導入された二酸化炭素の全量が燃焼器ライナ６１内やトランジションピース６２内に導入される。なお、燃焼器ライナ６１内やトランジションピース６２内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン２５に導入される。
【００４１】
ここで、配管４２から導入される二酸化炭素の温度は７００℃程度である。この二酸化炭素の温度は、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２が曝される燃焼ガスの温度に比べると低い。そのため、十分に燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２を冷却することができる。さらに、二酸化炭素の温度が７００℃程度であるため、燃焼器ライナ６１内に二酸化炭素が導入されても、燃焼反応を悪化させることはない。
【００４２】
一方、配管４４から導入された二酸化炭素は、上流側ケーシング７１の一部、下流側ケーシング７２および筒体８０を冷却しながら流れる。そして、この二酸化炭素は、例えば、タービン２５の静翼８５や動翼８６の冷却にも使用される。この場合、下流側ケーシング７２の温度は、例えば、４００℃以下となる。
【００４３】
このような構成の燃焼器ケーシング７０において、上流側ケーシング７１は、高温の二酸化炭素に曝させる部分がある。そのため、上流側ケーシング７１は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）ベースの合金で構成される。一方、下流側ケーシング７２は、高温の二酸化炭素に曝させることがなく、低温の二酸化炭素によって冷却される。そのため、下流側ケーシング７２は、例えば、ＣｒＭｏＶ鋼、ＣｒＭｏ鋼などのＦｅ（鉄）ベースの耐熱鋼で構成される。
【００４４】
また、配管４２および配管４４の連結部を上流側ケーシング７１のより上流部とすることで、上流側ケーシング７１において、高温の二酸化炭素に曝させる部分が減少し、冷温の二酸化炭素に曝させる部分が増加する。この場合、上流側ケーシング７１を、下流側ケーシング７２と同様に、Ｆｅベースの耐熱鋼で構成することができる。
【００４５】
上記したように、第１の実施の形態のガスタービン設備１０によれば、高温の二酸化炭素および低温の二酸化炭素を、燃焼器２０を囲う燃焼器ケーシング７０内に導入することができる。また、筒体８０を備えることで、低温の二酸化炭素を、燃焼器ケーシング７０と筒体８０との間に、高温の二酸化炭素を、燃焼器２０と筒体８０との間に流すことができる。これによって、燃焼器ケーシング７０の少なくとも一部を、例えば、安価なＦｅベースの耐熱鋼で構成することができる。そのため、ガスタービン設備１０の製造コストを削減することができる。
【００４６】
ここで、第１の実施の形態のガスタービン設備１０における燃焼器ケーシング７０の構成は、上記したものに限られるものではない。図３は、第１の実施の形態のガスタービン設備１０に設けられる燃焼器２０および他の構成の燃焼器ケーシング７０の縦断面を模式的に示した図である。
【００４７】
例えば、超臨界流体の二酸化炭素を作動流体の一部とするときのように、ガスタービンの作動圧力が高圧となる場合、例えば、外部ケーシングと内部ケーシングの二重ケーシング構造を採用することが好ましい。図３には、このような二重ケーシング構造を採用したときの一例を示している。
【００４８】
図３に示すように、燃焼器ケーシング７０は、上流側に上流側ケーシング７１および下流側に下流側ケーシング７２を備える。下流側ケーシング７２は、外部ケーシング９０と、その内側に内部ケーシング９１とを備える。さらに、外部ケーシング９０と内部ケーシング９１との間の内周には、燃焼器２０の長手方向に沿って、円筒状のスリーブ９２が設けられている。また、スリーブ９２と内部ケーシング９１との間には、例えば、円環状のシールリング９３が嵌合されている。シールリング９３を備えることによって、外部ケーシング９０と内部ケーシング９１との間からの二酸化炭素の漏洩が防止される。なお、ここでは、上流側ケーシング７１の下流側の端面に、外部ケーシング９０とスリーブ９２が接続されている。
【００４９】
このような構成を備える場合、配管４４から導入された低温の二酸化炭素は、上流側ケーシング７１の一部、外部ケーシング９０、内部ケーシング９１、スリーブ９２および筒体８０を冷却しながら流れる。そのため、外部ケーシング９０、内部ケーシング９１、スリーブ９２および筒体８０は、例えば、安価なＦｅベースの耐熱鋼で構成することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態のガスタービン設備１０に設けられる燃焼器２０および燃焼器ケーシング７０の縦断面を模式的に示した図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態のガスタービン設備１０の同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。また、第２の実施の形態のガスタービン設備１０の系統図は、第１の実施の形態のガスタービン設備１０の系統図と同じである。
【００５１】
図４に示すように、燃焼器ケーシング７０は、燃焼器２０を囲むように、燃焼器２０の長手方向（図４では左右方向）に沿って設けられている。燃焼器ケーシング７０は、例えば燃焼器２０の長手方向に２分割されている。燃焼器ケーシング７０は、例えば、上流側の上流側ケーシング７１および下流側の下流側ケーシング７２で構成される。なお、燃焼器ケーシング７０は、ケーシングとして機能する。
【００５２】
上流側ケーシング７１には、図４に示すように、高温の二酸化炭素を導入する配管４２、および低温の二酸化炭素を導入する配管４４が連結されている。配管４４は、例えば、配管４２よりも上流側において上流側ケーシング７１に連結される。
【００５３】
図４および図５に示すように、燃焼器ケーシング７０と燃焼器２０との間には、内部空間１０３を有する二重管構造の筒体１００が設けられている。筒体１００は、燃焼器ケーシング７０と燃焼器２０との間に、燃焼器２０の長手方向に沿って設けられている。筒体１００は、配管４２によって導かれた高温の二酸化炭素を、例えば、希釈孔６５を介して燃焼器ライナ６１内に導く通路である。
【００５４】
具体的には、筒体１００の一端は、配管４２に連通する部分のみが開口され、他の部分は閉鎖されている。例えば、筒体１００の一端側には、筒体１００の開口と配管４２とを連通させる連通管１０１が設けられている。なお、連通管１０１は、１箇所に限らず、周方向に複数個設けられてもよい。
【００５５】
一方、筒体１００の他端は、希釈孔６５に連通する部分のみが開口され、他の部分は閉鎖されている。例えば、筒体１００の他端側には、筒体１００の開口と希釈孔６５とを連通させる連通管１０２が設けられている。連通管１０２は、例えば、図５に示すように、周方向に複数設けられている。
【００５６】
配管４２から導入された二酸化炭素は、連通管１０１を通り、筒体１００の内部空間１０３に導かれる。そして、二酸化炭素は、筒体１００の内部空間１０３を流れ、連通管１０２を通り、希釈孔６５から燃焼器ライナ６１内に導かれる。このように、配管４２から導入された二酸化炭素の全量が希釈孔６５から燃焼器ライナ６１内に導かれる。そのため、上流側ケーシング７１や下流側ケーシング７２は、高温の二酸化炭素に曝させることはない。
【００５７】
なお、配管４２から導入される二酸化炭素の温度は７００℃程度であるため、燃焼器ライナ６１内に導入されても、燃焼反応を悪化させることはない。また、燃焼器ライナ６１内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン２５に導入される。
【００５８】
一方、配管４４から導入された二酸化炭素は、上流側ケーシング７１、下流側ケーシング７２、筒体１００、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２を冷却しながら流れる。上流側ケーシング７１および下流側ケーシング７２の温度は、例えば、４００℃以下となる。そして、燃焼器ライナ６１やトランジションピース６２を冷却した二酸化炭素は、例えば、タービン２５の静翼８５や動翼８６の冷却にも使用される。
【００５９】
上記のように配管４４から導入された低温の二酸化炭素が燃焼器２０の周囲を流れる場合、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２には、例えば多孔式膜冷却部などの二酸化炭素を内部に導く構造は備えていない。すなわち、燃焼器ライナ６１およびトランジションピース６２は、外側表面に低温の二酸化炭素が流れることで冷却される。このように、低温の二酸化炭素が燃焼器ライナ６１内に導入されないため、最適な燃焼反応が維持される。
【００６０】
なお、トランジションピース６２の外周面に沿って二酸化炭素が流れるように、例えば、図４に示すように、トランジションピース６２の外周にガイド１１０を設けてもよい。
【００６１】
このような構成の燃焼器ケーシング７０において、上流側ケーシング７１および下流側ケーシング７２は、高温の二酸化炭素に曝させることがなく、低温の二酸化炭素によって冷却される。そのため、上流側ケーシング７１および下流側ケーシング７２は、例えば、ＣｒＭｏＶ鋼、ＣｒＭｏ鋼などのＦｅベースの耐熱鋼で構成される。
【００６２】
上記したように、第２の実施の形態のガスタービン設備１０によれば、筒体１００を備えることで、燃焼器ケーシング７０内に導入された、高温の二酸化炭素および低温の二酸化炭素を、分離して流すことができる。これによって、燃焼器ケーシング７０が高温の二酸化炭素に曝されることを防止できる。そのため、燃焼器ケーシング７０を、例えば、安価なＦｅベースの耐熱鋼で構成することができる。
【００６３】
なお、上記した第２の実施の形態における筒体１００は、第１の実施の形態において、図３に示した筒体８０に代えて適用することもできる。
【００６４】
ここで、上記した実施の形態のガスタービン設備１０では、配管４１を介して燃焼器２０に酸化剤である酸素が供給される一例を示したが、この構成に限られない。例えば、圧縮機２８によって昇圧された二酸化炭素の一部を、配管４１内に供給する構成としてもよい。
【００６５】
この場合、圧縮機２８の下流側の配管４２から分岐する新たな配管を備える。この分岐された配管は、図１を参照すると、例えば、流量調整弁２２と熱交換器２４との間で配管４１に連結される。すなわち、酸化剤および二酸化炭素からなる混合ガスが、燃焼器２０に導かれる。なお、この混合ガスは、熱交換器２４を通過することで加熱される。
【００６６】
このような構成においても、上記した実施の形態のガスタービン設備１０における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
以上説明した実施形態によれば、燃焼器の周囲に備えられるケーシングを安価な材料で構成することが可能となる。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１０…ガスタービン設備、２０…燃焼器、２１，２２，２９，３０…流量調整弁、２３，２８…圧縮機、２４，２７…熱交換器、２５…タービン、２６…発電機、４０，４１，４２，４３，４４，４５…配管、６０…燃料ノズル部、６１…燃焼器ライナ、６２…トランジションピース、６３，６４…孔、６５…希釈孔、７０…燃焼器ケーシング、７１…上流側ケーシング、７２…下流側ケーシング、８０，１００…筒体、８０ａ，８０ｂ…端部、８５…静翼、８６…動翼、９０…外部ケーシング、９１…内部ケーシング、９２…スリーブ、９３…シールリング、１０１，１０２…連通管、１０３…内部空間、１１０…ガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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