包括外部冷却系统的燃气轮机及其冷却方法技术方案

本发明专利技术涉及燃气轮机及其冷却方法。在该燃气轮机中，不在燃气轮机的中心轴内部形成冷却空气供给流路，而是形成从燃气轮机的压缩机抽出空气并向外部迂回的冷却空气供给流路，并且使涡轮机的静叶(vane)和动叶(blade)被一个冷却空气流路冷却，由此能够降低冷却空气的使用量以及自由调节空气量。

Gas Turbine Including External Cooling System and Its Cooling Method

The invention relates to a gas turbine and a cooling method thereof. In this gas turbine, instead of forming a cooling air supply path inside the central shaft of the gas turbine, a cooling air supply path is formed which extracts air from the compressor of the gas turbine and rounds out the cooling air supply path, and the vane and blade of the turbine are cooled by a cooling air flow path, thereby reducing the use of cooling air and freely regulating the air volume.

【技术实现步骤摘要】
包括外部冷却系统的燃气轮机及其冷却方法
本专利技术涉及包括外部冷却系统的燃气轮机及其冷却方法，更详细而言，涉及不在燃气轮机的中心轴内部形成冷却空气供给流路而形成向燃气轮机的外部迂回的冷却空气供给流路，并且涡轮机的静叶(vane)和动叶(blade)被一个冷却空气流路冷却，由此能够实现冷却空气的使用量降低以及空气量的自由调节的燃气轮机及其冷却方法。
技术介绍
一般而言，涡轮机作为将水、气体、蒸汽等流体所具有的能量转换成机械能的设备，通常将在旋转体的圆周设置多个静叶或者动叶并且向该静叶或者动叶喷射气体而在冲击力或者反作用力的作用下高速旋转的涡轮状的设备称为涡轮机。作为这种涡轮机的种类，有利用高处的水所具有的能量的水力涡轮机、利用蒸汽所具有的能量的蒸汽涡轮机、利用高压的压缩空气所具有的能量的空气涡轮机、以及利用高温高压的气体所具有的能量的燃气轮机等。其中，燃气轮机包括压缩机、燃烧器、涡轮机以及转子，其工作原理为借由压缩空气使燃料燃烧而生成强的能量并利用该能量使涡轮机运转。在上述过程中，一个发电装置具备多个燃烧器，上述多个燃烧器又具备多个燃料供给喷嘴。从每个燃料供给喷嘴分别喷射燃料以及空气的混合物而产生高温火焰，上述火焰的热量以及温度则完整地传递到涡轮机动叶以及其他发电装置的组件中。此时，即使由耐热性优异的材料构成各部件，若长时间暴露在过高的温度下，则机器设备的预期寿命也会缩短，因此为了防止该状况的发生，将压缩机中压缩的空气中的一部分供给到涡轮机动叶以及发电装置所具备的其他组件，防止温度急剧上升。针对如上所述的情况，在现有技术中，采用利用经过燃气轮机的转子(中心轴)的管道，将来自包括多个旋转体的压缩机的压缩空气向涡轮机动叶供给的方式。然而，在采用这种方式的情况下，经由涡轮机转子内部流路的流动损失大，而对于轮机入口温度以及压缩比高的燃气轮机，存在冷却空气消耗量大的问题。另外，由于转子中心孔的直径增加、并且为了使冷却空气与转子内部的空间分离而需要另外的能够插入管道的空间，因此存在发电机内部中心轴以及其他装置的结构设计变复杂的问题。这导致压缩机以及涡轮机气动效率降低的后果。专利文献：美国授权专利公报第4,113,406号(1978.09.12)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供不在燃气轮机的中心轴内部形成冷却空气供给流路而是形成向燃气轮机的外部迂回的冷却空气供给流路，并且使涡轮机的静叶(vane)和动叶(blade)被一个冷却空气流路冷却，由此能够降低冷却空气的使用量以及自由调节空气量的燃气轮机及其冷却方法。为了实现如上所述的目的，本专利技术不在燃气轮机的中心轴内部形成冷却空气供给流路而是形成从燃气轮机的压缩机抽出空气并向外部迂回的冷却空气供给流路，并且涡轮机的静叶(vane)和动叶(blade)被一个冷却空气流路冷却。由此，能够降低冷却空气的使用量，而且能够自由调节空气量。为了解决上述课题，本专利技术提供如下燃气轮机，其包括：壳体；压缩机，配置在上述壳体内，并且用于吸入空气并压缩成高压；燃烧器，用于使被上述压缩机压缩的空气与燃料混合并燃烧；涡轮机，利用从上述燃烧器排出的高温高压的燃烧气体使多个涡轮机动叶旋转来产生电力；多个外部冷却流路，用于从上述压缩机的互不相同的位置向上述壳体的外部抽出空气并向上述涡轮机供给；以及出口冷却流路，用于从上述压缩机的出口抽出空气并向上述涡轮机供给。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述涡轮机包括上述多个涡轮机动叶和多个涡轮机静叶，上述多个涡轮机静叶固定于上述壳体并与上述涡轮机动叶交替配置，上述出口冷却流路包括出口外侧冷却流路和出口内侧冷却流路，上述出口外侧冷却流路用于从上述压缩机的出口抽出空气并向上述涡轮机静叶供给，上述出口内侧冷却流路用于从上述压缩机的出口抽出空气并向上述涡轮机动叶供给，上述涡轮机还包括至少一个连结冷却流路，该连结冷却流路以使至少一个位于同一级的上述涡轮机动叶和涡轮机静叶对儿的冷却流路能够连通的方式连结形成。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述出口冷却流路对上述多个涡轮机静叶中的第一级涡轮机静叶、和上述多个涡轮机动叶中的第一级涡轮机动叶供给空气，上述多个外部冷却流路对除上述第一级涡轮机静叶之外的上述多个涡轮机静叶中的至少一个涡轮机静叶、和在除上述第一级涡轮机动叶之外的上述多个涡轮机动叶中的、未形成上述连结冷却流路的级的涡轮机动叶中的至少一个涡轮机动叶供给空气。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述出口冷却流路包括：出口外侧冷却流路，用于对上述第一级涡轮机静叶供给空气；以及出口内侧冷却流路，用于对上述第一级涡轮机动叶供给空气，上述多个外部冷却流路包括：第一外部冷却流路，用于对第四级涡轮机静叶和第四级涡轮机动叶供给空气；第二外部冷却流路，用于对第三级涡轮机静叶供给空气；以及第三外部冷却流路，用于对第二级涡轮机静叶供给空气，上述连结冷却流路分别形成在第二级以及第三级的上述涡轮机动叶和涡轮机静叶对儿。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述出口冷却流路对上述多个涡轮机静叶中的第一级涡轮机静叶、和上述多个涡轮机动叶中的第一级涡轮机动叶以及第二级涡轮机动叶供给空气，上述多个外部冷却流路对除上述第一级涡轮机静叶之外的上述多个涡轮机静叶中的至少一个涡轮机静叶、和除上述第一级涡轮机动叶以及第二级涡轮机动叶之外的上述多个涡轮机动叶中的、未形成上述连结冷却流路的级的涡轮机动叶中的至少一个涡轮机动叶供给空气。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述出口冷却流路包括：出口外侧冷却流路，用于对上述第一级涡轮机静叶供给空气；第一出口内侧冷却流路，用于对上述第一级涡轮机动叶供给空气；以及第二出口内侧冷却流路，用于对上述第二级涡轮机动叶供给空气，上述多个外部冷却流路包括：第一外部冷却流路，用于对第四级涡轮机静叶和第四级涡轮机动叶供给空气；第二外部冷却流路，用于对第三级涡轮机静叶供给空气；以及第三外部冷却流路，用于对第二级涡轮机静叶供给空气，上述连结冷却流路形成在第三级的上述涡轮机动叶和涡轮机静叶对儿。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述多个外部冷却流路分别从上述压缩机的互不相同的位置进行抽气，并且供给空气的涡轮机静叶的级数越高，在离上述涡轮机越远的位置进行抽气。根据本专利技术的一实施例，优选为，还包括冷却部，该冷却部用于使在上述多个外部冷却流路以及上述出口内侧冷却流路中的至少任意一个流路中流动的空气冷却。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述冷却部将在各流路中流动的空气冷却成互不相同的温度。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述冷却部包括：第二冷却器，配置在上述第二外部冷却流路上；第三冷却器，配置在上述第三外部冷却流路上；以及第四冷却器，配置在上述出口内侧冷却流路上。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述冷却部还包括第一冷却器，上述第一冷却器配置在上述第一外部冷却流路上。根据本专利技术的一实施例，优选为，在上述多个外部冷却流路各自的入口或者流路上，具备一个以上的冷却空气调节阀。根据本专利技术的一实施例，优选为，在上述出口外侧冷却流路以及出口内侧冷却流路的入口或者流路上，具备一个以上的冷却空气调节阀。根据本专利技术的一实施例，优选为，上述连结冷却流路通过位于同一级的上述涡轮机动叶和涡轮机静叶的下端部来连结，以使空气进入上述涡轮机动叶的下侧内部。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机，其特征在于，包括：壳体；压缩机，配置在所述壳体内，并且用于吸入空气并压缩成高压；燃烧器，用于使被所述压缩机压缩的空气与燃料混合并燃烧；涡轮机，利用从所述燃烧器排出的高温高压的燃烧气体使多个涡轮机动叶旋转来产生电力；多个外部冷却流路，用于从所述压缩机的互不相同的位置向所述壳体的外部抽出空气并向所述涡轮机供给；以及出口冷却流路，用于从所述压缩机的出口抽出空气并向所述涡轮机供给。

【技术特征摘要】
2017.11.21 KR 10-2017-01554031.一种燃气轮机，其特征在于，包括：壳体；压缩机，配置在所述壳体内，并且用于吸入空气并压缩成高压；燃烧器，用于使被所述压缩机压缩的空气与燃料混合并燃烧；涡轮机，利用从所述燃烧器排出的高温高压的燃烧气体使多个涡轮机动叶旋转来产生电力；多个外部冷却流路，用于从所述压缩机的互不相同的位置向所述壳体的外部抽出空气并向所述涡轮机供给；以及出口冷却流路，用于从所述压缩机的出口抽出空气并向所述涡轮机供给。2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述涡轮机包括所述多个涡轮机动叶和多个涡轮机静叶，所述多个涡轮机静叶固定于所述壳体并与所述涡轮机动叶交替配置，所述出口冷却流路包括出口外侧冷却流路和出口内侧冷却流路，所述出口外侧冷却流路用于从所述压缩机的出口抽出空气并向所述涡轮机静叶供给，所述出口内侧冷却流路用于从所述压缩机的出口抽出空气并向所述涡轮机动叶供给，所述燃气轮机还包括至少一个连结冷却流路，该连结冷却流路以使至少一个位于同一级的所述涡轮机动叶和涡轮机静叶对儿的冷却流路能够连通的方式连结形成。3.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述出口冷却流路对所述多个涡轮机静叶中的第一级涡轮机静叶、和所述多个涡轮机动叶中的第一级涡轮机动叶供给空气，所述多个外部冷却流路对除所述第一级涡轮机静叶之外的所述多个涡轮机静叶中的至少一个涡轮机静叶、和在除所述第一级涡轮机动叶之外的所述多个涡轮机动叶中的、未形成所述连结冷却流路的级的涡轮机动叶中的至少一个涡轮机动叶供给空气。4.根据权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，所述出口冷却流路包括：出口外侧冷却流路，用于对所述第一级涡轮机静叶供给空气；以及出口内侧冷却流路，用于对所述第一级涡轮机动叶供给空气，所述多个外部冷却流路包括：第一外部冷却流路，用于对第四级涡轮机静叶和第四级涡轮机动叶供给空气；第二外部冷却流路，用于对第三级涡轮机静叶供给空气；以及第三外部冷却流路，用于对第二级涡轮机静叶供给空气，所述连结冷却流路分别形成在第二级以及第三级的所述涡轮机动叶和涡轮机静叶对儿。5.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述出口冷却流路对所述多个涡轮机静叶中的第一级涡轮机静叶、和所述多个涡轮机动叶中的第一级涡轮机动叶以及第二级涡轮机动叶供给空气，所述多个外部冷却流路对除所述第一级涡轮机静叶之外的所述多个涡轮机静叶中的至少一个涡轮机静叶、和除所述第一级涡轮机动叶以及第二级涡轮机动叶之外的所述多个涡轮机动叶中的、未形成所述连结冷却流路的级的涡轮机动叶中的至少一个涡轮机动叶供给空气。6.根据权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于，所述出口冷却流路包括：出口外侧冷却流路，用于对所述第一级涡轮机静叶供给空气；第一出口内侧冷却流路，用于对所述第一级涡轮机动叶供给空气；以及第二出口内侧冷却流路，用于对所述第二级涡轮机动叶供给空气，所述多个外部冷却流路包括：第一外部冷却流路，用于对第四级涡轮机静叶和第四级涡轮机动叶供给空气；第二外部冷却流路，用于对第三级涡轮机静叶供给空气；以及第三外部冷却流路，用于对第二级涡轮机静叶供...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东和，金东权，金锺仙，赵健焕，
申请(专利权)人：斗山重工业建设有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR