JP6181138B2

JP6181138B2 - Shaft seal device and power generation system

Info

Publication number: JP6181138B2
Application number: JP2015225314A
Authority: JP
Inventors: 和孝鶴田; 岩太郎佐藤
Original assignee: ８リバーズキャピタル，エルエルシー
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: JP2016075285A

Description

本発明の実施形態は，軸シール装置及び発電システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a shaft seal device and a power generation system.

図４に，従来のクローズドサイクル発電システム１０ｘを示す。クローズドサイクル発電システム１０ｘは，加熱装置１１，タービン１２，発電機１３，排熱回収熱交換器１４，熱交換器１５，圧縮機１７を有し，超臨界ＣＯ_２を作動媒体として作動する。 FIG. 4 shows a conventional closed cycle power generation system 10x. The closed cycle power generation system 10x includes a heating device 11, a turbine 12, a generator 13, a waste heat recovery heat exchanger 14, a heat exchanger 15, and a compressor 17, and operates using supercritical CO ₂ as a working medium.

クローズドサイクル発電システム１０ｘでは，作動媒体が，加熱装置１１により加熱され，タービン１２に導かれる。加熱された作動媒体が，膨張することで，タービン１２が回転され，発電機１３が駆動される。タービン１２から排出された作動媒体は排熱回収熱交換器１４へと導かれ，加熱装置１１へと導かれる作動媒体と熱交換する。その後，作動媒体は熱交換器１５へ導かれ，冷却水と熱交換し，圧縮機１７へと導かれる。圧縮機１７へ導かれた作動媒体は，加圧されて排熱回収熱交換器１４へと導かれ，タービン１２から排出される作動媒体と熱交換し，加熱装置１１へと導かれる。 In the closed cycle power generation system 10 x, the working medium is heated by the heating device 11 and guided to the turbine 12. When the heated working medium expands, the turbine 12 is rotated and the generator 13 is driven. The working medium discharged from the turbine 12 is guided to the exhaust heat recovery heat exchanger 14 and exchanges heat with the working medium guided to the heating device 11. Thereafter, the working medium is guided to the heat exchanger 15, exchanges heat with the cooling water, and is guided to the compressor 17. The working medium guided to the compressor 17 is pressurized and guided to the exhaust heat recovery heat exchanger 14, exchanges heat with the working medium discharged from the turbine 12, and is guided to the heating device 11.

クローズドサイクル発電システム１０ｘは，以上のサイクルによりクローズループを形成し，臨界点状態下で作動媒体を圧縮することにより，圧縮動力を削減し，高効率で作動可能である。 The closed cycle power generation system 10x forms a closed loop by the above cycle and compresses the working medium under the critical point state, thereby reducing the compression power and operating with high efficiency.

第３９回日本ガスタービン学会定期講演会（松本）講演論文集，２０１１．７［Ｃ−３］The 39th Annual Meeting of the Gas Turbine Society of Japan (Matsumoto) Proceedings of 20111.7 [C-3]

上述のクローズドサイクル発電システム１０ｘでは，タービン１２，発電機１３，圧縮機１７を一体構造とすることで，回転機器（タービン１２，圧縮機１７）の回転軸を大気からシールすることが不要となる。 In the above-described closed cycle power generation system 10x, the turbine 12, the generator 13, and the compressor 17 are integrated, so that it is not necessary to seal the rotating shaft of the rotating device (the turbine 12, the compressor 17) from the atmosphere. .

しかしながら，タービン，発電機，圧縮機それぞれが独立した構造の機器では，回転機器の回転軸を大気からシールする軸シール装置を有する。この場合，この軸シール装置から，サイクル内のＣＯ_２が大気に漏洩しないようにする必要がある。 However, a device having a structure in which each of the turbine, the generator, and the compressor is independent has a shaft seal device that seals the rotating shaft of the rotating device from the atmosphere. In this case, it is necessary to prevent CO ₂ in the cycle from leaking to the atmosphere from this shaft seal device.

本発明は，作動流体の漏洩を低減した軸シール装置および発電システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the shaft-seal apparatus and electric power generation system which reduced the leakage of the working fluid.

実施形態の軸シール装置は，循環路を循環する作動媒体により駆動されるタービンに接続される第１の端部と，発電機に接続される第２の端部とを有する回転軸と，ガス供給室を有し，前記第１，第２の端部間を封止する軸シール装置本体と，前記ガス供給室に，窒素ガスたるシールガスを供給するガス供給装置と，を具備する。 A shaft seal device according to an embodiment includes a rotary shaft having a first end connected to a turbine driven by a working medium circulating in a circulation path, a second end connected to a generator, a gas A shaft seal device main body having a supply chamber and sealing between the first and second ends, and a gas supply device for supplying a seal gas which is a nitrogen gas to the gas supply chamber.

本発明によれば，作動流体の漏洩を低減した軸シール装置および発電システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shaft seal apparatus and power generation system which reduced the leakage of the working fluid can be provided.

第１の実施形態に係るクローズドサイクル発電システム１０の概要図である。1 is a schematic diagram of a closed cycle power generation system 10 according to a first embodiment. クローズドサイクル発電システム１０の軸シール装置２０ａ，２０ｂの概略図である。1 is a schematic view of shaft seal devices 20a and 20b of a closed cycle power generation system 10. FIG. 第２の実施形態に係るクローズドサイクル発電システム１０ａの概要図である。It is a schematic diagram of closed cycle power generation system 10a concerning a 2nd embodiment. 従来のクローズドサイクル発電システム１０ａの概要図である。It is a schematic diagram of the conventional closed cycle power generation system 10a.

以下，図面を参照して，クローズドサイクル発電システムの実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a closed cycle power generation system will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は，第１の実施形態に係るクローズドサイクル発電システム（発電プラント）１０の構成要素を示す概略図である。図２は，図１中の軸シール装置２０ａ，２０ｂの構造を示す概略図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing components of a closed cycle power generation system (power generation plant) 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the shaft sealing devices 20a and 20b in FIG.

クローズドサイクル発電システム１０は，加熱装置１１，タービン１２，発電機１３，熱交換器１５，ガス分離装置１６，圧縮機１７，回転軸１８ａ，１８ｂ，軸シール装置２０ａ，２０ｂ，シールガス供給タンク３１，シールガス配管３２ａ，３２ｂ，シールガス・作動媒体混合配管３３ａ，３３ｂ，圧縮機３４，モータ３５を有する。 The closed cycle power generation system 10 includes a heating device 11, a turbine 12, a generator 13, a heat exchanger 15, a gas separation device 16, a compressor 17, rotary shafts 18a and 18b, shaft seal devices 20a and 20b, and a seal gas supply tank 31. , Seal gas pipes 32a and 32b, seal gas / working medium mixing pipes 33a and 33b, a compressor 34, and a motor 35.

クローズドサイクル発電システム１０において，加熱装置１１，タービン１２，熱交換器１５，ガス分離装置１６，圧縮機１７は，作動媒体Ｇ１(例えば，二酸化炭素（ＣＯ_２)）が循環する循環路Ｒを構成する。即ち，作動媒体Ｇ１は，加熱装置１１，タービン１２，熱交換器１５，ガス分離装置１６，圧縮機１７を繰り返し，循環する。 In the closed cycle power generation system 10, the heating device 11, the turbine 12, the heat exchanger 15, the gas separation device 16, and the compressor 17 constitute a circulation path R through which a working medium G1 (for example, carbon dioxide (CO ₂ )) circulates. To do. That is, the working medium G1 circulates repeatedly through the heating device 11, the turbine 12, the heat exchanger 15, the gas separation device 16, and the compressor 17.

この循環路Ｒは，クローズドサイクル発電システム１０のクローズドループを構成する。ここで，循環路Ｒ中の作動媒体Ｇ１の一部は，軸シール装置２０ａ，２０ｂの循環路Ｒ側（端部Ｅ１，Ｅ３側）から大気側（端部Ｅ２，Ｅ４側）へと漏れる可能性がある。後述のように，軸シール装置２０ａ，２０ｂ内にシールガスＧ２（例えば，窒素ガス（Ｎ_２））を印加する。この結果，循環路Ｒ側から大気側に向かう作動媒体Ｇ１が流路Ｌａ，Ｌｂを経由して，循環路Ｒに帰還し，軸シール装置２０ａ，２０ｂからの作動媒体Ｇ１の漏れが低減される。即ち，循環路Ｒを実質的なクローズドループとして，作動媒体Ｇ１を循環させることが可能となる。なお，この詳細は後述する。 This circulation path R constitutes a closed loop of the closed cycle power generation system 10. Here, a part of the working medium G1 in the circulation path R can leak from the circulation path R side (end E1, E3 side) of the shaft seal devices 20a, 20b to the atmosphere side (end E2, E4 side). There is sex. As will be described later, seal gas G2 (for example, nitrogen gas (N ₂ )) is applied to the shaft seal devices 20a and 20b. As a result, the working medium G1 traveling from the circulation path R side toward the atmosphere returns to the circulation path R via the flow paths La and Lb, and leakage of the working medium G1 from the shaft seal devices 20a and 20b is reduced. . That is, the working medium G1 can be circulated with the circulation path R as a substantially closed loop. Details of this will be described later.

加熱装置１１は，作動媒体Ｇ１を加熱し，タービン１２に供給する。例えば，燃料を燃焼させて，熱を発生させ，作動媒体Ｇ１を加熱できる。 The heating device 11 heats the working medium G <b> 1 and supplies it to the turbine 12. For example, the working medium G1 can be heated by burning fuel to generate heat.

タービン１２は，加熱された作動媒体Ｇ１により駆動される。具体的には，加熱装置１１により加熱された作動媒体Ｇ１が，膨張することで，タービン１２を回転駆動させる。タービン１２は，例えば，静翼（ステータ），動翼（ロータ）を有し，膨張する作動媒体Ｇ１によって，動翼が回転する。 The turbine 12 is driven by the heated working medium G1. Specifically, the working medium G1 heated by the heating device 11 expands to drive the turbine 12 to rotate. The turbine 12 includes, for example, a stationary blade (stator) and a moving blade (rotor), and the moving blade is rotated by the expanding working medium G1.

発電機１３は，タービン１２の回転力により駆動され，発電する。回転軸１８ａによって，タービン１２の回転力が発電機１３に伝達される。なお，回転軸１８ａの詳細は後述する。 The generator 13 is driven by the rotational force of the turbine 12 to generate power. The rotating force of the turbine 12 is transmitted to the generator 13 by the rotating shaft 18a. Details of the rotating shaft 18a will be described later.

タービン１２にて膨張した作動媒体Ｇ１は，圧縮機３４にて加圧されたリーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）と混合され，熱交換器１５へ導かれる。リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）は，軸シール装置２０ａ，２０ｂから漏れる作動媒体Ｇ１と後述のシールガスＧ２が混合されたものである。なお，この詳細は後述する。 The working medium G1 expanded by the turbine 12 is mixed with the leak mixed gas (G1 + G2) pressurized by the compressor 34 and guided to the heat exchanger 15. The leak mixed gas (G1 + G2) is a mixture of the working medium G1 leaking from the shaft seal devices 20a and 20b and a seal gas G2 described later. Details of this will be described later.

熱交換器１５は，作動媒体Ｇ１を冷却，凝縮させる（液化）。具体的には，熱交換器１５に導かれた作動媒体Ｇ１（リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）も混合）は，冷却水と熱交換し，凝縮される。凝縮した作動媒体Ｇ１はガス分離装置１６へ導かれる。 The heat exchanger 15 cools and condenses the working medium G1 (liquefaction). Specifically, the working medium G1 led to the heat exchanger 15 (also mixed with the leak mixed gas (G1 + G2)) exchanges heat with the cooling water and is condensed. The condensed working medium G1 is guided to the gas separation device 16.

ガス分離装置１６は，作動媒体Ｇ１に混入するシールガスＧ２（例えば，窒素ガス：Ｎ_２）を作動媒体Ｇ１から分離する。分離されたシールガスＧ２は大気に放出される。一方，作動媒体Ｇ１は圧縮機１７に導かれる。 The gas separation device 16 separates the sealing gas G2 (for example, nitrogen gas: N ₂ ) mixed in the working medium G1 from the working medium G1. The separated seal gas G2 is released to the atmosphere. On the other hand, the working medium G 1 is guided to the compressor 17.

ガス分離装置１６は，例えば，作動媒体Ｇ１とシールガスＧ２の液化条件の相違に基づいて，作動媒体Ｇ１とシールガスＧ２を分離できる。具体的には，作動媒体Ｇ１が液化し，シールガスＧ２が液化しない環境下に，ガス分離装置１６内を保持する。このようにすることで，作動媒体Ｇ１と，シールガスＧ２とをそれぞれ液体，気体として，分離できる。液体された作動媒体Ｇ１は，必要に応じて，ガス分離装置１６内で気体に戻される。 For example, the gas separation device 16 can separate the working medium G1 and the seal gas G2 based on the difference in liquefaction conditions between the working medium G1 and the seal gas G2. Specifically, the inside of the gas separation device 16 is held in an environment where the working medium G1 is liquefied and the seal gas G2 is not liquefied. In this way, the working medium G1 and the seal gas G2 can be separated as liquid and gas, respectively. The liquefied working medium G1 is returned to gas in the gas separation device 16 as necessary.

圧縮機１７は，作動媒体Ｇ１を加圧して，加熱装置１１へと導く。圧縮機１７は，回転軸１８ｂから印加される回転力により駆動され，作動媒体Ｇ１を加圧する。臨界点状態下で作動媒体Ｇ１を圧縮することにより，圧縮動力を削減できる。なお，回転軸１８ｂの詳細は後述する。 The compressor 17 pressurizes the working medium G1 and guides it to the heating device 11. The compressor 17 is driven by the rotational force applied from the rotating shaft 18b, and pressurizes the working medium G1. The compression power can be reduced by compressing the working medium G1 under the critical point condition. Details of the rotating shaft 18b will be described later.

以上のように，作動媒体Ｇ１が循環路Ｒ（加熱装置１１，タービン１２，熱交換器１５，ガス分離装置１６，圧縮機１７）を繰り返し，循環する。後述のように，軸シール装置２０ａ，２０ｂから漏れる作動媒体Ｇ１は，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）として回収され，経路Ｌａ，Ｌｂを経由して，循環路Ｒに戻される。 As described above, the working medium G1 is repeatedly circulated through the circulation path R (the heating device 11, the turbine 12, the heat exchanger 15, the gas separation device 16, and the compressor 17). As will be described later, the working medium G1 leaking from the shaft seal devices 20a and 20b is recovered as a leak mixed gas (G1 + G2) and returned to the circulation path R via the paths La and Lb.

回転軸１８ａは，棒形状（略円柱形状）であり，タービン１２に接続される端部Ｅ１と，発電機１３に接続される端部Ｅ２とを有し，タービン１２の回転力を発電機１３に伝達する。端部Ｅ１，Ｅ２はそれぞれ，循環路Ｒ側（回転機器（タービン１２）側），大気側（発電機１３側）であり，圧力差を有する。なお，圧力の点から考えると，タービン１２内（循環路Ｒ内）の回転軸１８ａの部分を端部Ｅ１とすべきものと考えられる。 The rotating shaft 18a has a rod shape (substantially columnar shape), and has an end E1 connected to the turbine 12 and an end E2 connected to the generator 13, and the rotational force of the turbine 12 is converted to the generator 13 by rotating. To communicate. The end portions E1 and E2 are respectively on the circulation path R side (rotary equipment (turbine 12) side) and the atmosphere side (generator 13 side), and have a pressure difference. From the viewpoint of pressure, it is considered that the portion of the rotating shaft 18a in the turbine 12 (in the circulation path R) should be the end E1.

回転軸１８ｂは，棒形状（略円柱形状）であり，圧縮機１７に接続される端部Ｅ３と，回転力が印加される端部Ｅ４とを有し，端部Ｅ４に印加された回転力を圧縮機１７に伝達する。端部Ｅ３，Ｅ４はそれぞれ，循環路Ｒ側（回転機器（圧縮機１７）側），大気側であり，圧力差を有する。なお，圧力の点から考えると，圧縮機１７内（循環路Ｒ内）の回転軸１８ｂの部分を端部Ｅ３とすべきものと考えられる。 The rotation shaft 18b has a rod shape (substantially cylindrical shape), and has an end E3 connected to the compressor 17 and an end E4 to which a rotational force is applied, and the rotational force applied to the end E4. Is transmitted to the compressor 17. The end portions E3 and E4 are respectively on the circulation path R side (rotary device (compressor 17) side) and the atmosphere side, and have a pressure difference. In view of pressure, it is considered that the portion of the rotary shaft 18b in the compressor 17 (in the circulation path R) should be the end E3.

端部Ｅ４への回転力の印加は種々の手法を採用できる。例えば，発電機１３で発電された電力によって動作する電動モータによって，端部Ｅ４に回転力を印加できる。また，回転軸１８ａの回転力を端部Ｅ４に印加しても良い。この場合，回転軸１８ａ，１８ｂを直接または間接に接続する。なお，回転軸１８ａ，１８ｂを直結（直接接続）すると，回転軸１８ａ，１８ｂは，全体として，１つの回転軸として機能することになる。 Various methods can be employed to apply the rotational force to the end E4. For example, a rotational force can be applied to the end portion E4 by an electric motor that operates with electric power generated by the generator 13. Moreover, you may apply the rotational force of the rotating shaft 18a to the edge part E4. In this case, the rotary shafts 18a and 18b are connected directly or indirectly. When the rotary shafts 18a and 18b are directly connected (directly connected), the rotary shafts 18a and 18b function as a single rotary shaft as a whole.

軸シール装置２０ａは，例えば，タービン１２のケーシングに設置され，回転軸１８ａの端部Ｅ１，Ｅ２間を封止する。回転軸１８ａにおいて，圧力差に起因して，作動媒体Ｇ１が循環路Ｒ側（端部Ｅ１側）から大気側（端部Ｅ２側）に漏れ出そうとする。軸シール装置２０ａは，回転軸１８ａからの作動媒体Ｇ１の漏れを防止する。軸シール装置２０ａの中心を回転軸１８ａが貫通している。 The shaft seal device 20a is installed, for example, in the casing of the turbine 12, and seals between the ends E1 and E2 of the rotating shaft 18a. In the rotating shaft 18a, the working medium G1 tends to leak from the circulation path R side (end E1 side) to the atmosphere side (end E2 side) due to the pressure difference. The shaft seal device 20a prevents the working medium G1 from leaking from the rotating shaft 18a. The rotary shaft 18a passes through the center of the shaft seal device 20a.

軸シール装置２０ｂは，例えば，圧縮機１７のケーシングに設置され，回転軸１８ｂの端部Ｅ３，Ｅ４間を封止する。回転軸１８ｂにおいて，圧力差に起因して，作動媒体Ｇ１が循環路Ｒ側（端部Ｅ３側）から大気側（端部Ｅ４側）に漏れ出そうとする。軸シール装置２０ｂは，回転軸１８ｂからの作動媒体Ｇ１の漏れを防止する。軸シール装置２０ｂの中心を回転軸１８ｂが貫通している。 The shaft sealing device 20b is installed, for example, in the casing of the compressor 17, and seals between the end portions E3 and E4 of the rotating shaft 18b. In the rotating shaft 18b, due to the pressure difference, the working medium G1 tends to leak from the circulation path R side (end E3 side) to the atmosphere side (end E4 side). The shaft seal device 20b prevents the working medium G1 from leaking from the rotating shaft 18b. The rotation shaft 18b passes through the center of the shaft seal device 20b.

軸シール装置２０ａは，略円筒形状であり，ラビリンスシール２１ａ〜２３ａ，シールガス供給室２４ａ，シールガス・作動媒体回収室２５ａ，圧力検出器２６ａを有する。 The shaft seal device 20a has a substantially cylindrical shape and includes labyrinth seals 21a to 23a, a seal gas supply chamber 24a, a seal gas / working medium recovery chamber 25a, and a pressure detector 26a.

軸シール装置２０ｂは，略円筒形状であり，ラビリンスシール２１ｂ〜２３ｂ，シールガス供給室２４ｂ，シールガス・作動媒体回収室２５ｂ，圧力検出器２６ｂを有する。 The shaft seal device 20b has a substantially cylindrical shape and includes labyrinth seals 21b to 23b, a seal gas supply chamber 24b, a seal gas / working medium recovery chamber 25b, and a pressure detector 26b.

また，軸シール装置２０ａ，２０ｂは，制御装置２７を共用する。 The shaft seal devices 20a and 20b share the control device 27.

ラビリンスシール２１ａ〜２３ａはそれぞれ，封止部材２１１，２１２，封止部材２２１，２２２，封止部材２３１，２３２を有する。 The labyrinth seals 21a to 23a have sealing members 211 and 212, sealing members 221 and 222, and sealing members 231 and 232, respectively.

封止部材２１１，２２１，２３１（以下，封止部材２１１等という）は，回転軸１８ａ側に固定される略円筒形状の部材であり，回転軸１８ａの回転中心Ｃａに対して回転対称な凹凸を有する。 The sealing members 211, 211, 231 (hereinafter referred to as the sealing member 211, etc.) are substantially cylindrical members that are fixed to the rotation shaft 18a side, and are rotationally symmetrical irregularities with respect to the rotation center Ca of the rotation shaft 18a. Have

封止部材２１２，２２２，２３２（以下，封止部材２１２等という）は，軸シール装置２０ａ側に固定される略円筒形状の部材であり，回転軸１８ａの回転中心線Ｃａに対して回転対称な形状の凹凸を有する。封止部材２１１等は，回転軸１８ａの回転に伴い，封止部材２１２等に対して，回転する。 Sealing members 212, 222, and 232 (hereinafter referred to as sealing member 212 and the like) are substantially cylindrical members that are fixed to the shaft seal device 20a side, and are rotationally symmetric with respect to the rotation center line Ca of the rotation shaft 18a. It has irregular shapes. The sealing member 211 and the like rotate relative to the sealing member 212 and the like as the rotation shaft 18a rotates.

ここでは，判り易さのために，封止部材２１１等を回転軸１８ａとは別部材として説明しているが，回転軸１８ａと封止部材２１１等は一体的に形成できる。例えば，複数のリング状の突起を回転軸１８ａに形成し，回転軸１８ａの一部を封止部材２１１等として機能させることができる。 Here, for ease of understanding, the sealing member 211 and the like are described as members separate from the rotating shaft 18a, but the rotating shaft 18a and the sealing member 211 and the like can be integrally formed. For example, a plurality of ring-shaped protrusions can be formed on the rotating shaft 18a, and a part of the rotating shaft 18a can function as the sealing member 211 or the like.

同様に，判り易さのために，封止部材２１２等を軸シール装置２０ａの本体とは別部材として説明しているが，軸シール装置２０ａの本体と封止部材２１２等は一体的に形成できる。 Similarly, for ease of understanding, the sealing member 212 and the like are described as separate members from the main body of the shaft sealing device 20a, but the main body of the shaft sealing device 20a and the sealing member 212 and the like are formed integrally. it can.

封止部材２１１等と封止部材２１２等は，封止部材２１１等の凸と封止部材２１２等の凹（および封止部材２１１等の凹と封止部材２１２等の凸）が対向するように配置される。その結果，図２に示すように，封止部材２１１等と封止部材２１２等の間に，断面視で，複数段に蛇行する隙間が形成される。この隙間によって，封止部材２１１等と封止部材２１２等の間の相対的な回転が可能となる。 As for sealing member 211 grade | etc., Sealing member 212 grade | etc., The convexity of sealing member 211 grade | etc., And the concave part of sealing member 212 grade | etc. Placed in. As a result, as shown in FIG. 2, gaps that meander in a plurality of stages are formed between the sealing member 211 and the sealing member 212 and the like in a cross-sectional view. This clearance enables relative rotation between the sealing member 211 and the like and the sealing member 212 and the like.

既述のように，回転軸１８ａの回転機器側（端部Ｅ１側）と大気側（端部Ｅ２側）の間の圧力差に起因して，端部Ｅ１から端部Ｅ２に，作動媒体Ｇ１が流出する可能性がある。封止部材２１１等と封止部材２１２等の隙間の段を通過する毎に，作動媒体Ｇ１の圧力が低下することで，端部Ｅ１から端部Ｅ２への作動媒体Ｇ１の漏れを低減できる。 As described above, due to the pressure difference between the rotating device side (end E1 side) and the atmosphere side (end E2 side) of the rotating shaft 18a, the working medium G1 is moved from the end E1 to the end E2. May leak. Every time the gap between the sealing member 211 and the like and the sealing member 212 passes, the pressure of the working medium G1 decreases, so that the leakage of the working medium G1 from the end E1 to the end E2 can be reduced.

このように，ラビリンスシール２１ａ〜２３ａによって，端部Ｅ１から端部Ｅ２への作動媒体Ｇ１の漏れを低減できるが，漏れを完全に無くせる訳では無い。図２に示すように，ラビリンスシール２１ａ（さらには，ラビリンスシール２１ｂ，２１ｃも）を通過して，端部Ｅ１から端部Ｅ２に向かう作動媒体Ｇ１の流れが存在する。次に示すように，軸シール装置２０ａにシールガスＧ２を供給することで，ラビリンスシール２１ａ〜２３ａからの作動媒体Ｇ１の漏れをさらに低減できる。 As described above, the labyrinth seals 21a to 23a can reduce the leakage of the working medium G1 from the end portion E1 to the end portion E2, but the leakage is not completely eliminated. As shown in FIG. 2, there is a flow of the working medium G1 that passes through the labyrinth seal 21a (and also the labyrinth seals 21b and 21c) toward the end E2 from the end E1. As shown below, the leakage of the working medium G1 from the labyrinth seals 21a to 23a can be further reduced by supplying the seal gas G2 to the shaft seal device 20a.

シールガス供給タンク３１は，シールガスＧ２を蓄積し，シールガス配管３２ａを通じて，シールガス供給室２４ａに供給する。シールガス供給タンク３１は，シールガスを供給するガス供給装置として機能する。 The seal gas supply tank 31 accumulates the seal gas G2 and supplies it to the seal gas supply chamber 24a through the seal gas pipe 32a. The seal gas supply tank 31 functions as a gas supply device that supplies seal gas.

シールガス配管３２ａは，シールガス供給タンク３１とシールガス供給室２４ａとを接続し，シールガスＧ２を通過させる。 The seal gas pipe 32a connects the seal gas supply tank 31 and the seal gas supply chamber 24a, and allows the seal gas G2 to pass therethrough.

シールガス供給室（ガス供給室）２４ａは，ラビリンスシール２２ａ，２３ａの間に配置され，略リング形状の内部空間を有する。 The seal gas supply chamber (gas supply chamber) 24a is disposed between the labyrinth seals 22a and 23a and has a substantially ring-shaped internal space.

シールガス供給室２４ａに流入したシールガスＧ２は，ラビリンスシール２２ａを端部Ｅ１側に進む。この結果，ラビリンスシール２２ａを端部Ｅ２側に進もうとする作動媒体Ｇ１の流れを制限する。このように，シールガス供給室２４ａにシールガスＧ２を供給することで，ラビリンスシール２２ａからの作動媒体Ｇ１の漏れを低減できる。 The seal gas G2 flowing into the seal gas supply chamber 24a advances through the labyrinth seal 22a toward the end E1. As a result, the flow of the working medium G1 that attempts to advance the labyrinth seal 22a toward the end E2 is restricted. Thus, by supplying the seal gas G2 to the seal gas supply chamber 24a, the leakage of the working medium G1 from the labyrinth seal 22a can be reduced.

なお，シールガスＧ２の一部は，ラビリンスシール２３ａを端部Ｅ２側に進み，大気に放出される。 A part of the seal gas G2 passes through the labyrinth seal 23a toward the end E2 and is released to the atmosphere.

シールガス・作動媒体回収室（ガス回収室）２５ａは，ラビリンスシール２１ａ，２２ａの間に配置され，略リング形状の内部空間を有する。軸シール装置２０ａよりリークする作動媒体Ｇ１は，ラビリンスシール２１ａを通過し，シールガス・作動媒体回収室２５ａに流入する。また，シールガス供給室２４ａからラビリンスシール２２ａを通過したシールガスＧ２（正確には，ラビリンスシール２２ａに流入する作動媒体Ｇ１も含む）は，シールガス・作動媒体回収室２５ａに流入する。このように，シールガス・作動媒体回収室２５ａに，作動媒体Ｇ１およびシールガスＧ２が流入し，これらが混合してリーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）となる。 The seal gas / working medium recovery chamber (gas recovery chamber) 25a is disposed between the labyrinth seals 21a and 22a and has a substantially ring-shaped internal space. The working medium G1 leaking from the shaft seal device 20a passes through the labyrinth seal 21a and flows into the seal gas / working medium recovery chamber 25a. Further, the seal gas G2 (including the working medium G1 flowing into the labyrinth seal 22a) that has passed through the labyrinth seal 22a from the seal gas supply chamber 24a flows into the seal gas / working medium recovery chamber 25a. In this way, the working medium G1 and the sealing gas G2 flow into the seal gas / working medium recovery chamber 25a, and these are mixed to become a leak mixed gas (G1 + G2).

シールガス・作動媒体回収室２５ａ内のリーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）はシールガス・作動媒体混合配管３３ａを通過し，圧縮機３４にて加圧され，タービン１２の出口配管に循環する。 The leak mixed gas (G1 + G2) in the seal gas / working medium recovery chamber 25a passes through the seal gas / working medium mixing pipe 33a, is pressurized by the compressor 34, and circulates to the outlet pipe of the turbine 12.

シールガス・作動媒体混合配管３３ａは，シールガス・作動媒体回収室２５ａと圧縮機３４とを接続し，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）を通過させる。 The seal gas / working medium mixing pipe 33a connects the seal gas / working medium recovery chamber 25a and the compressor 34, and allows the leak mixed gas (G1 + G2) to pass therethrough.

圧縮機３４は，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）を加圧して，タービン１２の出口配管へと導く。圧縮機３４は，回転軸によって，モータ３５に接続，駆動される。後述のように，圧縮機３４の動作状態は，制御装置２７によって制御される。 The compressor 34 pressurizes the leak mixed gas (G1 + G2) and guides it to the outlet pipe of the turbine 12. The compressor 34 is connected to and driven by a motor 35 by a rotating shaft. As will be described later, the operation state of the compressor 34 is controlled by the control device 27.

ラビリンスシール２１ａ，シールガス・作動媒体回収室２５ａ，シールガス・作動媒体混合配管３３ａ，圧縮機３４が，循環路Ｒから漏れてきた作動媒体Ｇ１を循環路Ｒに循環させる流路Ｌａを構成する。 The labyrinth seal 21a, the seal gas / working medium recovery chamber 25a, the seal gas / working medium mixing pipe 33a, and the compressor 34 constitute a flow path La for circulating the working medium G1 leaking from the circulation path R to the circulation path R. .

リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）を圧縮機３４で加圧することにより，循環路Ｒの任意の場所へ流入させることが可能である。 The leak mixed gas (G1 + G2) can be introduced into an arbitrary place in the circulation path R by pressurizing with the compressor 34.

但し，本実施形態では，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）は，タービン１２と熱交換器１５の間に流入させている。これは，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）も含めて，熱交換器１５で冷却し，ガス分離装置１６で，作動媒体Ｇ１とリークガスＧ２を分離することが好ましいからである。 However, in this embodiment, the leak mixed gas (G1 + G2) is caused to flow between the turbine 12 and the heat exchanger 15. This is because it is preferable to cool the heat exchanger 15 including the leaked mixed gas (G1 + G2) and separate the working gas G1 and the leaked gas G2 with the gas separator 16.

モータ３５は，例えば，発電機１３で発電された電力によって動作する電動モータであり，圧縮機３４を駆動させる。モータ３５の動作（ひいては圧縮機３４の動作）は，制御装置２７によって制御される。 The motor 35 is, for example, an electric motor that operates on the electric power generated by the generator 13 and drives the compressor 34. The operation of the motor 35 (and hence the operation of the compressor 34) is controlled by the control device 27.

圧力検出器２６ａは，軸シール装置２０ａのシールガス・作動媒体回収室２５ａ内の圧力を計測し，制御装置２７に通知する。 The pressure detector 26 a measures the pressure in the seal gas / working medium recovery chamber 25 a of the shaft seal device 20 a and notifies the control device 27 of the pressure.

制御装置２７は，圧力検出器２６ａでの計測結果に基づき，モータ３５（圧縮機３４）の動作を制御する。 The control device 27 controls the operation of the motor 35 (compressor 34) based on the measurement result of the pressure detector 26a.

この結果，シールガス・作動媒体回収室２５ａの圧力は，回転軸１８ａの端部Ｅ１側の圧力およびシールガス供給室２４ａの圧力（シールガス供給圧力）のいずれよりも低い状態が保持される。即ち，回転軸１８ａの端部Ｅ１側からの作動流体Ｇ１およびシールガス供給室２４ａからのシールガスＧ２のいずれもが，シールガス・作動媒体回収室２５ａに流入するように，圧力勾配が形成，保持される。 As a result, the pressure in the seal gas / working medium recovery chamber 25a is kept lower than both the pressure on the end E1 side of the rotating shaft 18a and the pressure in the seal gas supply chamber 24a (seal gas supply pressure). That is, a pressure gradient is formed so that both the working fluid G1 from the end E1 side of the rotating shaft 18a and the seal gas G2 from the seal gas supply chamber 24a flow into the seal gas / working medium recovery chamber 25a. Retained.

ここで，シールガス・作動媒体回収室２５ａの圧力を作動媒体Ｇ１（例えば，ＣＯ_２）の三重点での圧力（例えば，０．５２ＭＰａ）以上とすることが好ましい。 Here, the pressure in the seal gas / working medium recovery chamber 25a is preferably set to be equal to or higher than the pressure (for example, 0.52 MPa) at the triple point of the working medium G1 (for example, CO ₂ ).

仮に，シールガス・作動媒体回収室２５ａの圧力が作動媒体Ｇ１の三重点での圧力以下であるとする。この場合，クローズドサイクル発電システム１０の緊急停止時等において，循環路Ｒ内の作動媒体Ｇ１の温度が低下し，シールガス・作動媒体回収室２５ａ内の温度が作動媒体Ｇ１の凝結点以下となることが考えられる。このとき，作動媒体Ｇ１（例えば，ＣＯ_２）が固化し（例えば，ドライアイスとなり），ラビリンスシール２１ａや圧縮機３４を損傷する可能性がある。 It is assumed that the pressure in the seal gas / working medium recovery chamber 25a is equal to or lower than the pressure at the triple point of the working medium G1. In this case, at the time of an emergency stop of the closed cycle power generation system 10, the temperature of the working medium G1 in the circulation path R decreases, and the temperature in the seal gas / working medium recovery chamber 25a becomes equal to or lower than the condensation point of the working medium G1. It is possible. At this time, the working medium G1 (for example, CO ₂ ) is solidified (for example, becomes dry ice), and the labyrinth seal 21a and the compressor 34 may be damaged.

このため，圧力検出器２６ａにより検出される圧力（リークした作動媒体Ｇ１圧力）が作動媒体Ｇ１の三重点での圧力（例えば，０．５２ＭＰａ）以上となるよう，制御装置２７が圧縮機３４を制御する。 For this reason, the control device 27 controls the compressor 34 so that the pressure detected by the pressure detector 26a (leaked working medium G1 pressure) becomes equal to or higher than the pressure (for example, 0.52 MPa) at the triple point of the working medium G1. Control.

このようにすることで，温度低下時に作動媒体Ｇ１（例えば，ＣＯ_２）が凝結（気体から固体への状態変化）せずに凝縮（気体から液体への状態変化）することが可能となる。この結果，作動媒体Ｇ１が凝固するまでの熱量を凝縮熱の分大きくすることができる。このため，作動媒体Ｇ１が固化し難くなり，クローズドサイクル発電システム１０の信頼性を向上できる。 By doing so, the working medium G1 (for example, CO ₂ ) can condense (change in state from gas to solid) without condensing (change in state from gas to solid) when the temperature decreases. As a result, the amount of heat until the working medium G1 is solidified can be increased by the amount of heat of condensation. For this reason, the working medium G1 is difficult to solidify, and the reliability of the closed cycle power generation system 10 can be improved.

軸シール装置２０ｂの構成要素（ラビリンスシール２１ｂ〜２３ｂ，シールガス供給室２４ｂ，シールガス・作動媒体回収室２５ｂ，圧力検出器２６ｂ）は，軸シール装置２０ａの構成要素と対応することから，詳細な説明を省略する。 The components of the shaft seal device 20b (labyrinth seals 21b to 23b, seal gas supply chamber 24b, seal gas / working medium recovery chamber 25b, pressure detector 26b) correspond to the components of the shaft seal device 20a. The detailed explanation is omitted.

本実施形態では，軸シール装置２０ａ，２０ｂは，シールガス供給タンク３１，圧縮機３４，制御装置２７を共用している。これに対して，シールガス供給タンク３１，圧縮機３４，制御装置２７の一部または全部を複数設置し，軸シール装置２０ａ，２０ｂそれぞれで利用することも可能である。 In the present embodiment, the shaft seal devices 20a and 20b share the seal gas supply tank 31, the compressor 34, and the control device 27. On the other hand, some or all of the seal gas supply tank 31, the compressor 34, and the control device 27 can be installed and used in the shaft seal devices 20a and 20b, respectively.

シールガス・作動媒体回収室２５ａ，２５ｂの圧力は，同一とは限らない。このため，シールガス・作動媒体回収室２５ａ，２５ｂの圧力を個別に制御できることが好ましい。このためには，シールガス・作動媒体回収室２５ａ，２５ｂそれぞれを別個の圧縮機３４に接続することが考えられる。また，シールガス・作動媒体混合配管３３ａ，３３ｂの一方または双方に，弁を設け，この弁の開閉を制御装置２７で制御しても良い。このようにすることで，シールガス・作動媒体混合配管３３ａ，３３ｂそれぞれから流出されるリーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）の流量を個別に制御し，シールガス・作動媒体回収室２５ａ，２５ｂ双方の圧力を適正に保つことができる。 The pressures in the seal gas / working medium recovery chambers 25a and 25b are not necessarily the same. For this reason, it is preferable that the pressure in the seal gas / working medium recovery chambers 25a and 25b can be individually controlled. For this purpose, it is conceivable to connect the seal gas / working medium recovery chambers 25a and 25b to separate compressors 34, respectively. Further, a valve may be provided in one or both of the seal gas / working medium mixing pipes 33a and 33b, and the opening / closing of the valve may be controlled by the controller 27. In this way, the flow rate of the leak mixed gas (G1 + G2) flowing out from the seal gas / working medium mixing pipes 33a, 33b is individually controlled, and the pressures in both the seal gas / working medium recovery chambers 25a, 25b are controlled. It can be kept appropriate.

以上のように，本実施形態によれば，軸シール装置２０ａ，２０ｂにシールガスＧ２を供給することで，作動媒体Ｇ１の循環路Ｒからの漏洩を低減できる。 As described above, according to this embodiment, leakage of the working medium G1 from the circulation path R can be reduced by supplying the seal gas G2 to the shaft seal devices 20a and 20b.

（第２の実施形態）
図３は，第２の実施形態に係わるクローズドサイクル発電システム１０ａを示す概略図である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a closed cycle power generation system 10a according to the second embodiment.

クローズドサイクル発電システム１０と同一の部分については同一符号で示し，その説明を省略する。 The same parts as those of the closed cycle power generation system 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

クローズドサイクル発電システム１０ａは，加熱装置１１に替えて，加熱装置１１ａを有し，酸素製造装置４１，窒素供給配管４２，水分離装置４３，二酸化炭素貯蔵装置４４を有する。 The closed cycle power generation system 10 a includes a heating device 11 a instead of the heating device 11, and includes an oxygen production device 41, a nitrogen supply pipe 42, a water separation device 43, and a carbon dioxide storage device 44.

加熱装置１１ａは，炭化水素燃料を燃焼する燃焼器を有する。酸素製造装置４１によって製造された酸素と燃料配管より供給される炭化水素燃料が燃焼器に導かれ燃焼される。 The heating device 11a has a combustor that burns hydrocarbon fuel. The oxygen produced by the oxygen production apparatus 41 and the hydrocarbon fuel supplied from the fuel pipe are led to the combustor and burned.

酸素製造装置４１は，酸素（Ｏ_２，炭化水素燃料の酸化剤），および窒素（Ｎ_２，シールガスＧ２）を供給する。酸素製造装置４１は，空気を液化し，酸素と窒素の液化温度の相違を用いて，酸素と，窒素を分離する。酸素製造装置４１で製造されたＮ_２は窒素供給配管４２よりシールガス供給タンク３１へ導かれる。酸素製造装置４１は，空気中の窒素と酸素を分離するガス分離装置として機能する。 The oxygen production apparatus 41 supplies oxygen (O ₂ , an oxidant for hydrocarbon fuel) and nitrogen (N ₂ , seal gas G2). The oxygen production apparatus 41 liquefies air and separates oxygen and nitrogen using the difference in liquefaction temperature between oxygen and nitrogen. N ₂ produced by the oxygen production apparatus 41 is led to the seal gas supply tank 31 through the nitrogen supply pipe 42. The oxygen production device 41 functions as a gas separation device that separates nitrogen and oxygen in the air.

窒素供給配管４２は，酸素製造装置４１よりシールガス供給タンク３１へ窒素を供給する。 The nitrogen supply pipe 42 supplies nitrogen from the oxygen production apparatus 41 to the seal gas supply tank 31.

水分離装置４３は，熱交換器１５下流に配置され，燃焼ガス中に含まれる水を分離する。燃焼によって発生した二酸化炭素（ＣＯ_２，作動媒体Ｇ１）と水（Ｈ_２Ｏ）は，水分離装置４３にて分離されて，水はサイクル（循環路Ｒ）外へ放出される。 The water separator 43 is disposed downstream of the heat exchanger 15 and separates water contained in the combustion gas. Carbon dioxide (CO ₂ , working medium G1) and water (H ₂ O) generated by the combustion are separated by the water separation device 43, and water is released out of the cycle (circulation path R).

本実施形態では，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）は，タービン１２と熱交換器１５の間に流入させている。これは，リーク混合ガス（Ｇ１＋Ｇ２）も含めて，熱交換器１５で冷却し，水分離装置４３で，水を分離することが好ましいからである。 In the present embodiment, the leak mixed gas (G1 + G2) is caused to flow between the turbine 12 and the heat exchanger 15. This is because it is preferable to cool with the heat exchanger 15 including the leak mixed gas (G1 + G2) and to separate the water with the water separation device 43.

二酸化炭素貯蔵装置４４は，圧縮機１７の下流に配置され，二酸化炭素を貯蔵する。燃焼により生成した分の二酸化炭素は二酸化炭素貯蔵装置４４へ導かれ，貯蔵される。即ち，循環路Ｒでの循環に必要な以上の二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵装置４４に貯蔵し，適宜に利用可能となる。 The carbon dioxide storage device 44 is disposed downstream of the compressor 17 and stores carbon dioxide. Carbon dioxide generated by the combustion is guided to the carbon dioxide storage device 44 and stored. That is, more carbon dioxide than is necessary for circulation in the circulation path R is stored in the carbon dioxide storage device 44 and can be used as appropriate.

本実施形態によれば酸素製造装置４１により作り出される窒素をシールガスＧ２に使用する。この結果，外部からシールガスＧ２を供給することなく，クローズドサイクル発電システム１０ａの運転状態中に，シールガスＧ２を連続的に供給できる。 According to this embodiment, nitrogen produced by the oxygen production apparatus 41 is used for the seal gas G2. As a result, the seal gas G2 can be continuously supplied during the operation state of the closed cycle power generation system 10a without supplying the seal gas G2 from the outside.

本実施形態のクローズドサイクル発電システム１０ａは，ガス分離装置１６を有しない。但し，ガス分離装置１６を追加し，二酸化炭素（作動媒体Ｇ１）と窒素ガス（シールガスＧ２）を分離することも可能である。例えば，圧縮機３４と循環路Ｒの間にガス分離装置１６を追加し，窒素ガス（シールガスＧ２）が循環路Ｒに流入しないようにすることも可能である。 The closed cycle power generation system 10a of the present embodiment does not have the gas separation device 16. However, it is also possible to add a gas separation device 16 to separate carbon dioxide (working medium G1) and nitrogen gas (seal gas G2). For example, a gas separation device 16 may be added between the compressor 34 and the circulation path R so that nitrogen gas (seal gas G2) does not flow into the circulation path R.

以上の実施形態では，軸シール装置２０ａ，２０ｂは，回転軸１８ａ，１８ｂの封止にラビリンスシール２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂを用いている。ラビリンスシール２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂそれぞれを，メカニカルシールに替えることも可能である。 In the above embodiment, the shaft seal devices 20a and 20b use the labyrinth seals 21a to 23a and 21b to 23b for sealing the rotary shafts 18a and 18b. Each of the labyrinth seals 21a to 23a and 21b to 23b can be replaced with a mechanical seal.

メカニカルシールでは，回転軸１８ａ，１８ｂと一体になった回転環と、軸シール装置２０ａ，２０ｂ側（固定部）に取り付けられた固定環が、軸に垂直な平面で近接する。 In the mechanical seal, a rotary ring integrated with the rotary shafts 18a and 18b and a fixed ring attached on the side of the shaft seal devices 20a and 20b (fixed portions) are close to each other on a plane perpendicular to the shaft.

ここで，クローズドサイクル発電システム１０の小型化のために循環路Ｒの高圧化が求められる場合がある。また，タービン１２の回転数，および回転軸１８ａの径の増加に伴い，回転軸１８ａ，１８ｂの周速度が増加する場合がある。 Here, in order to reduce the size of the closed cycle power generation system 10, there is a case where a high-pressure circuit R is required. Further, the peripheral speeds of the rotary shafts 18a and 18b may increase as the rotational speed of the turbine 12 and the diameter of the rotary shaft 18a increase.

このような，循環路Ｒの高圧化，回転軸１８ａ，１８ｂの周速度の増加等に対応するには，メカニカルシールよりラビリンスシールが適する。ラビリンスシールに比して，メカニカルシールは，より小さな間隙で封止することから，製造および保守の労力が大きくなる。 A labyrinth seal is more suitable than a mechanical seal in order to cope with such a high pressure in the circulation path R and an increase in the peripheral speed of the rotary shafts 18a and 18b. Compared to labyrinth seals, mechanical seals are sealed with a smaller gap, which increases manufacturing and maintenance efforts.

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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０クローズドサイクル発電システム
１０ａクローズドサイクル発電システム
１０ｘクローズドサイクル発電システム
１１加熱装置
１１ａ加熱装置
１２タービン
１３発電機
１４排熱回収熱交換器
１５熱交換器
１６ガス分離装置
１７圧縮機
１８ａ，１８ｂ回転軸
２０ａ，２０ｂ軸シール装置
２１ａ−２３ａ，２１ｂ−２３ｂラビリンスシール
２４ａ，２４ｂシールガス供給室
２５ａ，２５ｂシールガス・作動媒体回収室
２６ａ，２６ｂ圧力検出器
２７制御装置
３１シールガス供給タンク
３２ａ，３２ｂシールガス配管
３３ａ，３３ｂシールガス・作動媒体混合配管
３４圧縮機
３５モータ
４１酸素製造装置
４２窒素供給配管
４３水分離装置
４４二酸化炭素貯蔵装置
２１１，２２１，２３１封止部材
２１２，２２２，２３２封止部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Closed cycle power generation system 10a Closed cycle power generation system 10x Closed cycle power generation system 11 Heating device 11a Heating device 12 Turbine 13 Generator 14 Waste heat recovery heat exchanger 15 Heat exchanger 16 Gas separation device 17 Compressors 18a and 18b Rotating shaft 20a , 20b Shaft seal devices 21a-23a, 21b-23b Labyrinth seals 24a, 24b Seal gas supply chambers 25a, 25b Seal gas / working medium recovery chambers 26a, 26b Pressure detector 27 Controller 31 Seal gas supply tanks 32a, 32b Seal gas Piping 33a, 33b Sealing gas / working medium mixing piping 34 Compressor 35 Motor 41 Oxygen production equipment 42 Nitrogen supply piping 43 Water separation equipment 44 Carbon dioxide storage equipment 211, 221, 231 Sealing members 212, 222, 232 Sealing Member

Claims

A shaft seal device,
A rotating shaft including a first end connected to a turbine driven by a working medium circulating in the circuit, and a second end connected to a generator;
A shaft sealing device main body including a gas supply chamber and sealing a space between the first end and the second end;
A gas supply device for supplying a seal gas to the gas supply chamber;
A seal gas / working medium recovery chamber for mixing the seal gas and the working medium to form a leak mixed gas;
A gas separator configured to receive the leaked mixed gas from the seal gas / working medium recovery chamber, separate the seal gas from the working medium, and return the working medium to the circulation path;
A shaft seal device comprising:

The shaft seal device according to claim 1, wherein the gas separation device is configured to liquefy the working medium without liquefying the seal gas.

The shaft seal device according to claim 1, wherein the working medium includes carbon dioxide, and the seal gas includes nitrogen.

The shaft seal device of claim 1, wherein the gas separation device is configured to release the seal gas to the atmosphere.

The shaft seal device according to claim 1, wherein the shaft seal device comprises a labyrinth seal or a mechanical seal.

The shaft seal device of claim 1, wherein the circulation path extends through a heating device, the turbine, a heat exchanger, the gas separation device, and a compressor.

A shaft sealing method,
A step of driving a turbine with a working medium circulating in a circulation path and rotating a rotating shaft including a first end connected to the turbine and a second end connected to a generator;
Sealing a space between the first end and the second end in a shaft seal device body including a gas supply chamber;
Supplying a sealing gas to the gas supply chamber (c);
(D) forming a leak mixed gas by mixing the seal gas and the working medium in a seal gas / working medium recovery chamber;
Receiving the leaked mixed gas from the seal gas / working medium recovery chamber, separating the seal gas from the working medium, and returning the working medium to the circulation path ( e );
A shaft sealing method including:

The shaft sealing method according to claim 7, wherein the step ( e ) includes a step of liquefying the working medium without liquefying the seal gas.

The shaft sealing method according to claim 7, wherein the step ( e ) includes separating nitrogen from carbon dioxide.

The shaft sealing method according to claim 7, wherein the step ( e ) includes a step of releasing the seal gas to the atmosphere.

The shaft sealing method according to claim 7, wherein the step (b) includes a step of sealing a space between the first end and the second end with a labyrinth seal or a mechanical seal.

The shaft sealing method according to claim 7, wherein the step (a) includes circulating the working medium through a heating device, the turbine, a heat exchanger, and a compressor.