用于涡轮机的热管温度管理系统技术方案

一种涡轮机包括压缩机，其具有在相邻排的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙。燃烧器连接至压缩机，且涡轮连接至燃烧器。中间冷却器可操作地连接至压缩机，且包括延伸到级间间隙中的第一组多个热管。第一组多个热管可操作地连接至第一歧管，且热管和第一歧管构造成将热从压缩空气流传递至换热器。冷却系统可操作地连接至涡轮，且包括位于涡轮喷嘴中的第二组多个热管。第二组多个热管可操作地连接至第二歧管，且热管和第二歧管构造成将热从涡轮喷嘴传递至换热器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例性实施例涉及涡轮机的领域，并且更具体地涉及用于涡轮机的热管中间冷却器。
技术介绍
涡轮机包括可操作地连接到涡轮上的压缩机，涡轮继而又驱动另一个机器，诸如发电机。压缩机压缩进气的空气流，其输送至燃烧器来与燃料混合，且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再压缩，以实现一定燃烧效率。然而，再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，在再压缩之前，空气流经过中间冷却器。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，使得在再压缩后，再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轮机系统设计成在较宽范围的温度下使用范围从气体到液体的多种燃料。在一些情况中，在相比于压缩排放空气温度时，燃料可在相对低温度下。使用低温燃料影响燃气轮机系统的排放、性能和效率。为了改善这些特征，期望在燃烧燃料之前提高燃料温度。通过在其焚烧之前提高燃料的温度，燃气轮机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焚烧温度所需的燃料量来改善燃气轮机系统的效率。加热燃料的一个途径在于使用电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，其可在其它情况下引导到汽轮机中来增加联合循环输出。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，一种涡轮机包括具有进气部分和出口部分的压缩机。压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，且级间间隙存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间。压缩机压缩在进气部分处接收到的空气以形成流入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，且涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个涡轮叶片、多个轮体和多个喷嘴，以及形成所述涡轮的外罩的涡轮壳。中间冷却器可操作地连接至压缩机。中间冷却器包括延伸到压缩机的级间间隙中的第一组多个热管。第一组多个热管可操作地连接至第一歧管。第一组多个热管和第一歧管构造成将热从压缩空气流传递至一个或更多个换热器。冷却系统可操作地连接至涡轮。冷却系统包括位于多个喷嘴中的至少一部分中的第二组多个热管。第二组多个热管可操作地连接至第二歧管。第二组多个热管和第二歧管构造成将热从多个喷嘴传递至一个或更多个换热器。在本专利技术的另一个方面中，提供了一种用于涡轮机的温度管理系统。涡轮机具有包括进气部分和出口部分的压缩机。压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，以及存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙。压缩机压缩在进气部分处接收的空气以形成流入出口部分的压缩空气流。燃烧器与压缩机可操作地连接。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。涡轮具有多个涡轮叶片、多个轮体和多个喷嘴，以及形成涡轮的外罩的涡轮壳。温度管理系统包括可操作地连接至压缩机的中间冷却器。中间冷却器包括延伸到级间间隙中的第一组多个热管。第一组多个热管可操作地连接至第一歧管。第一组多个热管和第一歧管构造成将热从压缩空气流传递至一个或更多个换热器。温度管理系统还包括可操作地连接至涡轮的冷却系统。冷却系统包括位于多个涡轮喷嘴中的至少一部分中的第二组多个热管。第二组多个热管可操作地连接至第二歧管。第二组多个热管和第二歧管构造成将热从多个喷嘴传递至一个或更多个换热器。本专利技术的第一技术方案提供了一种涡轮机，包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，且级间间隙存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气以形成流入所述出口部分中的压缩空气流；与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩空气流；与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个涡轮叶片、多个轮体和多个喷嘴，以及形成所述涡轮的外罩的涡轮壳；可操作地连接至所述压缩机的中间冷却器，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的第一组多个热管，所述第一组多个热管可操作地连接至第一歧管，所述第一组多个热管和所述第一歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至一个或更多个换热器；以及可操作地连接至所述涡轮的冷却系统，所述冷却系统包括位于所述多个喷嘴中的至少一部分中的第二组多个热管，所述第二组多个热管可操作地连接至第二歧管，所述第二组多个热管和所述第二歧管构造成将热从所述多个喷嘴传递至所述一个或更多个换热器。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，还包括：可操作地连接至所述涡轮壳的第二冷却系统，所述第二冷却系统包括附接至所述涡轮壳且与所述涡轮壳热连通的第三组多个热管，所述第三组多个热管可操作地连接至第三歧管，所述第三组多个热管和所述第三歧管构造成将热从所述涡轮壳传递至所述一个或更多个换热器。本专利技术的第三技术方案是在第二技术方案中，还包括：可操作地连接至所述压缩机的所述出口部分的后冷却器，所述后冷却器包括延伸到所述出口部分中的第四组多个热管，所述第四组多个热管可操作地连接至第四歧管，所述第四组多个热管和所述第四歧管构造成将热从所述出口部分中的所述压缩空气流传递至所述一个或更多个换热器。本专利技术的第四技术方案是在第三技术方案中，还包括：可操作地连接至所述涡轮的第三冷却系统，所述第三冷却系统包括位于所述多个轮体中的至少一个的轴向上游的第五组多个热管，所述第五组多个热管可操作地连接至轴承冷却器系统，所述第五组多个热管和所述轴承冷却器系统构造成将热从所述压缩机放出空气传递至所述一个或更多个换热器。本专利技术的第五技术方案是在第一技术方案中，所述第一组多个热管和所述第二组多个热管还包括热传递介质，其包括以下中的一者或组合：铝、铍、铍-氟合金、硼、钙、铯、钴、铅-铋合金、液态金属、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。本专利技术的第六技术方案是在第一技术方案中，所述第一组多个热管和所述第二组多个热管还包括熔盐热传递介质，其包括以下中的一者或组合：钾、钠或铯。本专利技术的第七技术方案是在第一技术方案中，所述第一组多个热管位于对应于所述压缩机的空气放出级的所述级间间隙中。本专利技术的第八技术方案是在第一技术方案中，所述第一组多个热管和所述第二组多个热管具有一定截面形状，所述截面形状大体上包括以下中的至少一者：圆形、椭圆形、具有圆角的矩形，或多边形。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，所述第一组多个热管或所述第二组多个热管中的至少一者还包括多个翅片，所述多个翅片构造成增大所述多个热管的热传递能力。本专利技术的第十技术方案是在第一技术方案中，所述一个或更多个换热器包括热管换热器，其可操作地连接至以下中的至少一者：燃料加热换热器；或余热回收蒸汽发生器换热器；或燃料加热换热器和余热回收蒸汽发生器换热器。本专利技术的第十一技术方案提供了一种用于涡轮机的温度管理系统，所述涡轮机具有包括进气部分和出口部分的压缩机，所述压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，以及存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间的级间间隙，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机，包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，且级间间隙存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气以形成流入所述出口部分中的压缩空气流；与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩空气流；与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个涡轮叶片、多个轮体和多个喷嘴，以及形成所述涡轮的外罩的涡轮壳；可操作地连接至所述压缩机的中间冷却器，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的第一组多个热管，所述第一组多个热管可操作地连接至第一歧管，所述第一组多个热管和所述第一歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至一个或更多个换热器；以及可操作地连接至所述涡轮的冷却系统，所述冷却系统包括位于所述多个喷嘴中的至少一部分中的第二组多个热管，所述第二组多个热管可操作地连接至第二歧管，所述第二组多个热管和所述第二歧管构造成将热从所述多个喷嘴传递至所述一个或更多个换热器。

【技术特征摘要】
2015.04.02 US 14/6769361. 一种涡轮机，包括：压缩机，其包括进气部分和出口部分，所述压缩机具有多个转子叶片和多个定子导叶，且级间间隙存在于相邻排的转子叶片与定子导叶之间，所述压缩机压缩在所述进气部分处接收到的空气以形成流入所述出口部分中的压缩空气流；与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩空气流；与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个涡轮叶片、多个轮体和多个喷嘴，以及形成所述涡轮的外罩的涡轮壳；可操作地连接至所述压缩机的中间冷却器，所述中间冷却器包括延伸到所述级间间隙中的第一组多个热管，所述第一组多个热管可操作地连接至第一歧管，所述第一组多个热管和所述第一歧管构造成将热从所述压缩空气流传递至一个或更多个换热器；以及可操作地连接至所述涡轮的冷却系统，所述冷却系统包括位于所述多个喷嘴中的至少一部分中的第二组多个热管，所述第二组多个热管可操作地连接至第二歧管，所述第二组多个热管和所述第二歧管构造成将热从所述多个喷嘴传递至所述一个或更多个换热器。2. 根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，还包括：可操作地连接至所述涡轮壳的第二冷却系统，所述第二冷却系统包括附接至所述涡轮壳且与所述涡轮壳热连通的第三组多个热管，所述第三组多个热管可操作地连接至第三歧管，所述第三组多个热管和所述第三歧管构造成将热从所述涡轮壳传递至所述一个或更多个换热器。3. 根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，还包括：可操作地连接至所述压缩机的所述出口部分的后冷却器，所述后冷却器包括延伸到所述出口部分中的第四组多个热管，所述第四组多个热管可操作地连接至第四歧管，所述第四组多个热管和所述第四歧管构造成将热从所述出口部分中的所述压缩...

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