热交换器和用于燃气涡轮机的冷却方法技术

本发明专利技术涉及热交换器和用于燃气涡轮机的冷却方法。描述了一种燃气涡轮机（10），其包括压缩机（20）、在压缩机下游的燃烧器（30）、在燃烧器下游的涡轮机（40）、热交换器（70）、第一冷却流体系统（50）和第二冷却流体系统（60）。第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自被构造和布置成从压缩机抽取冷却流体，并且使用冷却流体冷却燃气涡轮机的一部分。第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自从压缩机延伸到热交换器以及从热交换器延伸到待冷却的燃气涡轮机的部分。热交换器被构造和布置成将热从第二冷却流体系统中的冷却流体交换到第一冷却流体系统中的冷却流体。还描述了带有热交换器的转子盖（100）和操作方法。

【技术实现步骤摘要】
热交换器和用于燃气涡轮机的冷却方法
本公开涉及燃气涡轮机，且尤其涉及带有热交换器的燃气涡轮机。
技术介绍
在今天的燃气涡轮机中，许多部分经受极端温度，尤其是在燃烧器和涡轮机内，且因此提供有效的冷却系统是重要的。为了有助于冷却，使用外部冷却单元，但是应该理解，设计的改变可减少对于外部冷却单元的需要。
技术实现思路
本专利技术在所附独立权利要求中限定，现在将参考该独立权利要求。本专利技术的有利特征在从属权利要求中陈述。第一方面提供一种燃气涡轮机，其包括：压缩机、在压缩机下游的燃烧器、在燃烧器下游的涡轮机、热交换器、第一冷却流体系统和第二冷却流体系统，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自被构造和布置成从压缩机抽取冷却流体并且使用该冷却流体冷却燃气涡轮机的一部分，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自从压缩机延伸到热交换器以及从热交换器延伸到待冷却的燃气涡轮机的部分，并且其中，热交换器被构造和布置成将热从在第二冷却流体系统中的冷却流体交换到在第一冷却流体系统中的冷却流体。这能够允许使用第二冷却流体系统中的低压（即，更低压力且更低温度）的流体冷却第一冷却流体系统中的高压（且高温）流体。这能够在比当前设计中更低的温度下提供高压冷却流体，这允许改进冷却。因此在温度方面，低压冷却流体的温度升高，但是低压冷却流体的温度一般来说不那么重要，且温度的一些升高（以及导致的冷却的减少）通常是可接受的。还能够避免高压和低压流动的混合以及高压冷却流体的相关损失。这还能够减少或消除对于补充冷却系统（热交换器）的需要，从而导致简化、空间需要降低和/或成本降低。优选地，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统中的至少一个在热交换器的上游分成两个部分，其中，所述部分中的一个被构造和布置成传递冷却流体通过热交换器，且所述部分中的另一个被构造和布置成使冷却流体绕过热交换器。优选地，两个部分在热交换器的下游重新结合。优选地，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统中的至少一个在热交换器的下游分开。这些选择能够在冷却流体的分布和使用中提供更大的灵活性。优选地，热交换器在燃气涡轮机中。这能够节省空间，且能够允许在热交换器中的高压流体和低压流体之间的热传递保持在燃气涡轮机循环内，这能够最小化热损失。例如，热交换器能够在燃气涡轮机的结构部分或部件中，诸如转子盖、压缩机导叶壳体/承载件、涡轮机导叶承载件、涡轮机壳体、压缩机壳体或燃烧器承载件。第二方面提供一种用于燃气涡轮机的转子盖，转子盖包括热交换器，热交换器包括用于第一冷却流体流动的第一通道和用于第二冷却流体流动的第二通道，且被构造和布置成将热从第二冷却流体流动传递到第一冷却流体流动。这能够通过在现有部件内提供热交换器来提供紧凑设计，且能够导致节省空间。第三方面提供一种如上所述的燃气涡轮机，其包括如上所述的转子盖。第四方面提供一种操作燃气涡轮机的方法，燃气涡轮机包括压缩机、在压缩机下游的燃烧器、在燃烧器下游的涡轮机、热交换器、第一冷却流体系统和第二冷却流体系统，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自被构造和布置成从压缩机抽取冷却流体，且使用该冷却流体冷却燃气涡轮机的一部分，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统各自从压缩机延伸到热交换器，以及从热交换器延伸到待冷却的燃气涡轮机的部分，并且其中，热交换器被构造和布置成将热从第二冷却流体系统中的冷却流体交换到第一冷却流体系统中的冷却流体，所述方法包括如下步骤：从压缩机中的第一位置抽取冷却流体的第一流动且馈送第一流动的至少部分通过第一冷却流体系统到热交换器，从压缩机中的第二位置抽取冷却流体的第二流动且馈送第二流动的至少部分通过第二冷却流体系统到热交换器，第二流动比第一流动处于更高的温度，使用第一流动冷却热交换器中的第二流动，且将第一流动和第二流动馈送到燃气涡轮机的一个或多个部分。优选地，第一冷却流体系统和第二冷却流体系统中的至少一个在热交换器的上游分成两个部分，且一部分的冷却流体被馈送通过热交换器，且另一部分的冷却流体绕过热交换器。这能够提供改变通过热交换器的两个冷却流体流动的相对流动的选择，且能够因此允许冷却流体流动的温度的变化，从而导致燃气涡轮机部件的冷却的变化。优选地，冷却流体在热交换器的下游重新结合。这能够在不使所有流动都传递通过热交换器的情况下提供热交换器的益处。优选地，在两个部分中的相对冷却流体流动被控制以控制在热交换器下游的冷却流体的温度。这能够是有益的的时候的一个示例是在燃气涡轮机操作改变期间，诸如启动和关闭，例如帮助控制在邻近部件之间的间隙。附图说明现在将仅以举例的方式且参考附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1示出燃气涡轮机的示意图，所述燃气涡轮机带有用于在两个冷却系统中的两个冷却流体流动之间交换热量的热交换器；图2示出类似于图1中的燃气涡轮机的燃气涡轮机，其中，示出在涡轮机中冷却流体流动的进入位置；图3示出类似于图1中的燃气涡轮机的燃气涡轮机，其中，每个冷却流体流动的一部分均能够绕过热交换器；图4示出类似于图3中的燃气涡轮机的燃气涡轮机，其中，示出在涡轮机和燃气涡轮机部件中冷却流体流动的进入位置；图5示出类似于图4中的燃气涡轮机的燃气涡轮机，其中，仅高压冷却流体被分流；图6示出类似于图4中的燃气涡轮机的燃气涡轮机，其中，仅低压冷却流体被分流；图7示出带有热交换器的转子盖的横截面；图8是沿着图7中的A-A的横截面，其更详细地示出可能的热交换器布置；以及图9是沿着图7中的A-A的横截面，其更详细地示出另一可能的热交换器布置。具体实施方式图1示出燃气涡轮机10的示例，相对于燃气涡轮机流动12的方向其带有压缩机20、在压缩机20下游的燃烧器30和在燃烧器30下游的涡轮机40。在第一压缩机抽取位置22处，附接第一冷却系统50，且在第二压缩机抽取位置24处，附接第二冷却系统60。来自压缩机的流体传递到第一和第二冷却系统中。当与在第二压缩机抽取位置处抽取的流体相比较时，在第一压缩机抽取位置处抽取的流体处于更低的压力（且因此还处于更低的温度）。第一和第二冷却系统（冷却流体系统）传递通过热交换器70，其中，来自第二冷却系统中的流体的热被传递到第一冷却系统中的流体。来自第一和第二冷却系统的流体然后能够被馈送到燃气涡轮机中的其他地方以冷却燃气涡轮机的一个或多个部分。图2示出图1中的燃气涡轮机的示例，其中，第一和第二冷却系统50、60延伸到涡轮机40，以提供冷却流体到涡轮机40。通常，第一冷却系统50延伸到涡轮机40的第一区，且第二冷却系统60延伸到涡轮机40的第二区，其中，相比在第二区中，在第一区中的流动12处于更低的压力。图3示出燃气涡轮机，其中，两个冷却系统50、60附接到压缩机，且每个系统然后均分成两个部分。第一冷却系统50的第一部分52传递通过热交换器70，然而，第一冷却系统的第二部分54绕过热交换器直接到达涡轮机。第一部分52可包括控制阀53，用于控制通过第一部分52的流动。类似地，第二冷却系统60的第一部分62传递通过热交换器，且第二冷却系统的第二部分64直接到达涡轮机。第一部分62可包括控制阀63，用于控制通过第一部分62的流动。第一冷却系统50的第一部分52和第二部分54可在涡轮机的上游重新结合，或者可延伸到涡轮机上的不同位置或者延伸到其他燃气涡轮机部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮机（10），其包括压缩机（20）、在所述压缩机下游的燃烧器（30）、在所述燃烧器下游的涡轮机（40）、热交换器（70）、第一冷却流体系统（50）和第二冷却流体系统（60），所述第一冷却流体系统和所述第二冷却流体系统各自被构造和布置成从所述压缩机抽取冷却流体并且使用所述冷却流体冷却所述燃气涡轮机的一部分，所述第一冷却流体系统和所述第二冷却流体系统各自从所述压缩机延伸到所述热交换器以及从所述热交换器延伸到待冷却的所述燃气涡轮机的部分，并且其中，所述热交换器被构造和布置成将热从所述第二冷却流体系统中的冷却流体交换到所述第一冷却流体系统中的冷却流体。

【技术特征摘要】
2015.11.13 EP 15194618.31.一种燃气涡轮机（10），其包括压缩机（20）、在所述压缩机下游的燃烧器（30）、在所述燃烧器下游的涡轮机（40）、热交换器（70）、第一冷却流体系统（50）和第二冷却流体系统（60），所述第一冷却流体系统和所述第二冷却流体系统各自被构造和布置成从所述压缩机抽取冷却流体并且使用所述冷却流体冷却所述燃气涡轮机的一部分，所述第一冷却流体系统和所述第二冷却流体系统各自从所述压缩机延伸到所述热交换器以及从所述热交换器延伸到待冷却的所述燃气涡轮机的部分，并且其中，所述热交换器被构造和布置成将热从所述第二冷却流体系统中的冷却流体交换到所述第一冷却流体系统中的冷却流体。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机（10），其中，所述第一冷却流体系统（50）和所述第二冷却流体系统（60）中的至少一个在所述热交换器（70）的上游被分成两个部分（52、54、62、64），其中，所述部分中的一个（52、62）被构造和布置成传递冷却流体通过所述热交换器，且所述部分中的另一个（54、64）被构造和布置成使冷却流体绕过所述热交换器。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机（10），其中，所述两个部分（52、54、62、64）在所述热交换器的下游重新结合。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的燃气涡轮机（10），其中，所述第一冷却流体系统（50）和所述第二冷却流体系统（60）中的至少一个在所述热交换器（70）的下游被分开。5.根据权利要求1到4中的任一项所述的燃气涡轮机（10），其中，所述热交换器（70）在所述燃气涡轮机中。6.一种用于燃气涡轮机（10）的转子盖（100），所述转子盖包括热交换器，所述热交换器包括用于第一冷却流体流动的第一通道（110）和用于第二冷却流体流动的第二通道（112），且被构造和布置成将热从所述第二冷却流体流动传递到所述第一冷却流体流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：C西蒙德加多，OJ塔亨伊，S奥梅斯，L阿伯蒂，D杰莫拉，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH