用于涡轮机的热管中间冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及用于涡轮机的热管中间冷却系统。具体而言，一种涡轮机包括压缩机，压缩机包括进气部分和出口部分。压缩机压缩在进气部分处接收到的空气，以形成离开到出口部分中的压缩空气流。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接。涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。中间冷却器操作地连接到压缩机，且中间冷却器的至少一部分置于压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中。中间冷却器具有延伸到级间间隙中的多个热管。该多个热管操作地连接到一个或更多个歧管。该多个热管和该一个或更多个歧管构造成将热从压缩空气流传递至多个热交换器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示范实施例涉及涡轮机领域，且更具体而言，涉及用于涡轮机的热管中间冷却器。
技术介绍
涡轮机包括操作地连接到涡轮的压缩机，涡轮又驱动另一机器，诸如发电机。压缩机压缩进入的空气流，该空气流被输送至燃烧器来与燃料混合且被点燃以形成高温高压燃烧产物。高温高压燃烧产物用于驱动涡轮。在一些情况中，离开压缩机的压缩空气流被再次压缩，以实现一定燃烧效率。然而，再次压缩该压缩空气流使空气流温度升高到高于期望极限。因此，在再次压缩之前，使空气流穿过中间冷却器。在两个压缩机级之间的中间冷却器降低压缩空气流的温度，使得在再次压缩之后，再次压缩的空气流的温度在期望极限内。然而，常规中间冷却器是需要大量基础设施和资金成本的大型系统。简单循环和联合循环的燃气涡轮系统设计成在较宽范围的温度下使用多种燃料，范围从气体到液体。在一些情况中，当与压缩机排放空气温度相比时，燃料可处于相对低的温度。使用低温燃料影响燃气涡轮系统的排放、性能和效率。为了改善这些特性，期望在燃烧燃料之前提高燃料温度。通过在燃料焚烧之前提高燃料的温度，燃气涡轮系统的总体热性能可提高。燃料加热大体上通过减少实现期望点火温度所需的燃料量来改善燃气涡轮系统效率。加热燃料的一个途径是使用电加热器或从联合循环过程取得的热来提高燃料温度。然而，现有的联合循环燃料加热系统通常使用蒸汽流，蒸汽流可在其他情况下被引导到蒸汽涡轮来增加联合循环输出。
技术实现思路
在本专利技术的方面中，涡轮机包括压缩机，压缩机包括进气部分和出口部分。压缩机压缩在进气部分处接收到的空气，以形成离开到出口部分中的压缩空气流。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接。涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。中间冷却器操作地连接到压缩机，且中间冷却器的至少一部分置于压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中。中间冷却器具有延伸到级间间隙中的多个热管。多个热管操作地连接到一个或更多个歧管。该多个热管和该一个或更多个歧管构造成将热从压缩空气流传递至多个热交换器。在本专利技术的另一方面中，提供给了用于涡轮机的中间冷却器。涡轮机包括压缩机，且燃烧器与压缩机可操作地连接。涡轮与燃烧器可操作地连接，且中间冷却器操作地连接到压缩机。中间冷却器的至少一部分置于压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中。中间冷却器包括延伸到级间间隙中的多个热管。多个热管操作地连接到一个或更多个歧管。该多个热管和该一个或更多个歧管构造成将热从压缩空气流传递至多个热交换器。在本专利技术的又一个方面中，一种从由涡轮机生成的压缩空气流获取热的方法包括使空气流穿过压缩机的步骤。压缩机作用于空气流上以形成排放到压缩机排放壳体中的压缩空气流。获取步骤通过使压缩空气流穿过多个热管来从压缩空气流获取热。多个热管位于压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中。传导步骤将热从多个热管传导至热管热交换器。热管热交换器构造成将热传递至燃料加热热交换器。级间间隙可位于压缩机的空气放出级中。多个热管可包括熔盐热传递介质，该熔盐热传递介质包括钾或钠中的一者或组合。热管热交换器可以可操作地连接到包括热回收蒸汽发生器热交换器的回路。技术方案1：一种涡轮机，其包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气，以形成离开到所述出口部分中的压缩空气流；燃烧器，其与所述压缩机可操作地连接，所述燃烧器接收所述压缩空气流；涡轮，其与所述燃烧器可操作地连接，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流；中间冷却器，其操作地连接到所述压缩机，所述中间冷却器的至少一部分置于所述压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的多个热管，所述多个热管操作地连接到一个或更多个歧管，所述多个热管和所述一个或更多个歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至多个热交换器。技术方案2：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管还包括热传递介质，所述热传递介质包括以下中的一者或组合：铝、铍、铍-氟合金、硼、钙、钴、铅-铋合金、液体金属、锂-氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、汞、熔盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铑-氯合金、铑-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。技术方案3：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述熔盐热传递介质包括钾或钠中的一者或组合。技术方案4：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管位于与所述压缩机的空气放出级对应的所述级间间隙中。技术方案5：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管位于所述级间间隙中，所述级间间隙位于所述压缩机的第一级与末级之间。技术方案6：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管围绕所述压缩机基本上周向地定位。技术方案7：根据技术方案1所述的涡轮机，其中，所述一个或更多个歧管形成热传递环路的一部分，且所述热传递环路中的热传递介质为以下中的至少一者：水、蒸汽、乙二醇或油。技术方案8：根据技术方案1所述的涡轮机，其中，所述多个热管具有截面形状，所述截面形状大体上包括以下中的至少一者：圆形、椭圆形、或多边形。技术方案9：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热管还包括多个翅片，所述多个翅片构造成增大所述多个热管的热传递能力。技术方案10：根据技术方案1所述的涡轮机，所述多个热交换器包括热管热交换器，所述热管热交换器可操作地连接到所述多个热管和所述一个或更多个歧管，且所述热管热交换器还可操作地连接到：燃料加热热交换器；或热回收蒸汽发生器热交换器；或燃料加热热交换器和热回收蒸汽发生器热交换器。技术方案11：一种用于涡轮机的中间冷却器，所述涡轮机包括压缩机、与所述压缩机可操作地连接的燃烧器、和与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述中间冷却器操作地连接到所述压缩机，所述中间冷却器的至少一部分置于所述压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中，所述中间冷却器包括：多个热管，其延伸到所述级间间隙中，所述多个热管操作地连接到一个或更多个歧管，所述多个热管和所述一个或更多个歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至多个热交换器。技术方案12：根据技术方案11所述的中间冷却器，所述多个热管还包括热传递介质，所述热传递介质包括以下中的一者或组合：铝、铍、铍-氟合金、硼、钙、钴、铅-铋合金、液体金属、锂-氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、汞、熔盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铑-氯合金、铑-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。技术方案13：根据技术方案11所述的中间冷却器，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述熔盐热传递介质包括钾或钠中的一者或组合。技术方案14：根据技术方案13所述的中间冷却器，所述多个热管位于所述级间间隙中，所述级间间隙位于所述压缩机的第11级与第15级之间；且其中，所述多个热管围绕所述压缩机基本上周向地定位。技术方案15：根据技术方案14所述的中间冷却器，所述多个热交换器包括热管热交换器，所述热管热交换器可操作地连接到所述多个热管和所述一个或更多个歧管，所述热管热交换器还可操作地连接到：燃料加热热交换器；或热回收蒸汽发生器热交换器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机，其包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气，以形成离开到所述出口部分中的压缩空气流；燃烧器，其与所述压缩机可操作地连接，所述燃烧器接收所述压缩空气流；涡轮，其与所述燃烧器可操作地连接，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流；中间冷却器，其操作地连接到所述压缩机，所述中间冷却器的至少一部分置于所述压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的多个热管，所述多个热管操作地连接到一个或更多个歧管，所述多个热管和所述一个或更多个歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至多个热交换器。

【技术特征摘要】
2015.04.02 US 14/6768891. 一种涡轮机，其包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气，以形成离开到所述出口部分中的压缩空气流；燃烧器，其与所述压缩机可操作地连接，所述燃烧器接收所述压缩空气流；涡轮，其与所述燃烧器可操作地连接，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流；中间冷却器，其操作地连接到所述压缩机，所述中间冷却器的至少一部分置于所述压缩机的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙中，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的多个热管，所述多个热管操作地连接到一个或更多个歧管，所述多个热管和所述一个或更多个歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至多个热交换器。2. 根据权利要求1所述的涡轮机，所述多个热管还包括热传递介质，所述热传递介质包括以下中的一者或组合：铝、铍、铍-氟合金、硼、钙、钴、铅-铋合金、液体金属、锂-氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、汞、熔盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铑-氯合金、铑-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。3. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S埃卡纳亚克，AI西皮奥，JP里佐，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US