用于操作燃气涡轮发动机的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于操作燃气涡轮发动机的方法和设备。燃气涡轮包括压缩机、位于压缩机下游的燃烧器和传热系统，其中，传热系统从压缩机接收压缩工作流体。流体联接件位于传热系统与燃烧器之间，其中，流体联接件从传热系统接收压缩工作流体。调节器与压缩机流体连通，并且流体联接件位于传热系统与调节器之间，其中，流体联接件从传热系统接收冷却介质。用于操作燃气涡轮的方法包括：使压缩工作流体从压缩机流到传热系统、将热能从压缩工作流体传递到传热系统、使压缩工作流体从传热系统流到燃烧器，和使冷却介质从传热系统流到压缩机入口。

【技术实现步骤摘要】
用于操作燃气涡轮发动机的方法和设备
本专利技术大体涉及燃气涡轮和用于操作燃气涡轮的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机广泛用于产生用于许多应用的功率。常规燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮。在典型燃气涡轮发动机中，压缩机为燃烧器提供压缩空气。进入燃烧器的空气与燃料混合并且燃烧。热的燃烧气体从燃烧器排出，并且流经涡轮的叶片，以便使连接于叶片的涡轮的轴旋转。旋转轴的机械能中的一些驱动压缩机和/或其他机械系统。现代燃气涡轮燃烧器中的温度可超过两千度华氏温度。因此，暴露于燃烧器内的这些温度的机械构件可在燃气涡轮的操作期间经历相当大的热应力，因此显著地缩短燃烧器的机械使用期限。另外，当燃气涡轮在进入压缩机的空气的周围温度高于某些水平的环境中操作时，核心发动机温度可上升到不可接受的高水平，因此影响发动机效率并且可能地缩短燃气涡轮构件的使用期限。各种方法存在用于降低燃气涡轮内的温度。例如，用于控制燃气涡轮的燃烧器内的温度的一种方法涉及使空气穿过压缩机入口处的冷冻器进入压缩机，由此减小压缩空气在它进入压缩机时的温度。然而，以该方式提供给燃烧器的压缩空气温度可不提供燃烧器内的机械构件的充分冷却。另外，该方法不允许将冷却的压缩空气引导到燃烧器内的单独构件或区域。因此，改进的燃气涡轮和用于操作燃气涡轮的方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在下面在下列描述中被提出，或者可从描述是明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。本专利技术的一个实施例为一种燃气涡轮，其大体包括压缩机，其中，压缩机包括入口并且生产压缩工作流体。燃烧器位于压缩机下游，并且传热系统位于压缩机下游和燃烧器上游，其中，传热系统从压缩机接收压缩工作流体。第一流体联接件位于传热系统与燃烧器之间，其中，第一流体联接件从传热系统接收压缩工作流体。调节器与入口流体连通，并且第二流体联接件位于传热系统与调节器之间，其中，第二流体联接件从传热系统接收冷却介质。本专利技术的第二实施例为一种燃气涡轮，其大体包括压缩机，其中，压缩机包括入口并且生产压缩工作流体。燃烧器位于压缩机下游，并且装置用于将冷却的压缩工作流体供应到燃烧器，并且将冷却介质供应到压缩机的入口。本专利技术的实施例还可包括一种用于操作燃气涡轮的方法，其包括：使压缩工作流体从压缩机流到传热系统、将热能从压缩工作流体传递到传热系统、使压缩工作流体从传热系统流到燃烧器，和使冷却介质从传热系统流到压缩机的入口。本领域技术人员在审阅说明书之后将更好地理解这种实施例和其他实施例的特征和方面。附图说明本专利技术的完整且能够实现的公开（包括对本领域技术人员而言的其最佳模式）在说明书的其余部分被更特别地提出，包括参考附图，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的示例性燃气涡轮的方块图；并且图2是如图1所示的示例性燃烧器的截面图。部件列表10燃气涡轮12压缩机14燃烧器16涡轮18工作流体20压缩机入口22压缩工作流体24冷却的压缩工作流体30传热系统32换热器34流体联接件36调节器50吸收式冷冻器52发生器54冷凝器56蒸发器58吸收器60供给管线62膨胀阀64流体泵66旁通阀70冷凝物存储器72过滤器80端盖82燃料喷嘴84过渡件86燃烧衬套88端盖90外壳94热气体路径96第一燃烧区域98第二燃烧区域100流量调节器102预混合区域104室106燃料供应管道108套管。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的目前实施例，在附图中示出该实施例的一个或更多个实例。详细描述使用数字标记和字母标记以表示附图中的特征。附图和描述中的同样或相似的标记用于表示本专利技术的同样或相似的部件。如在本文中使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地用于将一个构件与另一个构件区别开，并且不意图表示单独构件的位置或重要性。另外，用语“上游”和“下游”表示流体通道中的构件的相对位置。例如，如果流体从构件A流到构件B，则构件A位于构件B上游。相反地，如果构件B从构件A接收流体流，则构件B位于构件A下游。每个实例作为本专利技术的说明而不是本专利技术的限制被提供。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不背离本专利技术的范围或精神的情况下可在本专利技术中作出修改和变化。例如，作为一个实施例的部分被示出或描述的特征可使用在另一个实施例中以产生又一个实施例。因此，意图是，本专利技术涵盖在所附权利要求和它们的等同物的范围内的这种修改和变化。本专利技术的各种实施例包括燃气涡轮和用于将冷却的压缩工作流体和冷却介质供应到燃气涡轮的方法。燃气涡轮大体包括压缩机、传热系统、燃烧器和涡轮。在特别实施例中，压缩机可与传热系统和燃烧器流体连通，由此允许从压缩机提出的压缩工作流体的至少一部分流动穿过传热系统，其中，可从压缩工作流体提出热能。以该方式，由换热器提出的能量可冷却压缩工作流体，并且/或者可提供能量以操作传热系统和/或燃气涡轮的其他辅助构件，诸如冷冻器。虽然本专利技术的示例性实施例将在工业燃气涡轮和用于操作工业燃气涡轮的方法的背景下被大体描述，但是出于说明的目的，本领域技术人员将容易理解，本专利技术的实施例可应用于任何燃气涡轮，并且不受限于工业燃气涡轮，除非在权利要求中特别地叙述。图1提供了根据本专利技术的一个实施例的燃气涡轮10的简化方块图。如示出的，燃气涡轮10可大体包括压缩机12、位于压缩机12下游的至少一个燃烧器14和位于燃烧器14下游的涡轮16。压缩机12可为轴流式压缩机12，其中，诸如周围空气的工作流体18通过压缩机入口20进入压缩机12，并且穿过固定静叶和旋转叶片的交替级，其逐渐地给予工作流体18动能以生产压缩工作流体22的连续流。压缩工作流体22的至少一部分可从压缩机提出以支持燃气涡轮10的各种操作。剩余的压缩工作流体22的至少一部分可流到燃烧器14，在燃烧器14中，它与燃料混合并且点燃以产生具有高压的热气体。热气体流到涡轮16并且膨胀以生产功。本专利技术的各种实施例包括装置，其用于将冷却的压缩工作流体24供应到燃烧器14，并且将冷却介质供应到压缩机入口20。如图1所示，用于装置的结构可包括位于压缩机12下游并位于燃烧器14上游的至少一个传热系统30。传热系统30可包括一个或更多个换热器32和一个或更多个流体联接件34。一个或更多个换热器32可包括壳管型和/或制冷型换热器32。然而，本领域技术人员应当理解，一个或更多个换热器32可包括将热能传递到传热介质和/或从传热介质传递热能的、现有技术中当前已知的任何类型和/或任何组合的换热器32。在特别实施例中，传热介质可包括诸如氨和水的任何液体溶液或适合于在换热器32内传递热能的任何液体、气体和/或固体介质。一个或更多个流体联接件34可包括管子、导管、软管、连接器或适合于使压缩工作流体22和/或传热介质流动的任何尺寸和/或形状的任何结构。在替代性方案中或者另外，装置可进一步包括调节器36，例如与传热系统30和压缩机入口20流体连通的冷冻器。调节器36可通过一个或更多个流体联接件34与传热系统30流体连通。如图1所示，在本专利技术的范围内的特别实施例中，传热系统30可包括吸收式冷冻器50。大体上，吸收式冷冻器50可包括发生器52、冷凝器54、蒸发器56、吸收器58以及一个或更多个流体联接件34中的一个或更多个。在特别实施例中，传热介质可包括氨和水的溶液，其中，制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮，其包括：a.?压缩机，其中，所述压缩机包括入口，并且生产压缩工作流体；b.?燃烧器，其位于所述压缩机下游；c.?传热系统，其位于所述压缩机下游和所述燃烧器上游，其中，所述传热系统从所述压缩机接收所述压缩工作流体；d.?第一流体联接件，其位于所述传热系统与所述燃烧器之间，其中，所述第一流体联接件从所述传热系统接收所述压缩工作流体；e.?调节器，其与所述入口流体连通；和f.?第二流体联接件，其位于所述传热系统与所述调节器之间，其中，所述第二流体联接件从所述传热系统接收冷却介质。

【技术特征摘要】
2012.01.04 US 13/3432861.一种燃气涡轮，其包括：压缩机，其中，所述压缩机包括入口，并且生产压缩工作流体；燃烧器，其位于所述压缩机下游；吸收式冷冻器(50)，所述吸收式冷冻器包括：吸收器(58)，其包括传热介质，所述传热介质包括制冷剂和液体混合物；发生器(52)，其与所述吸收器流体连通并且与所述压缩机的出口热连通，其中所述发生器从压缩机提供的压缩工作流体中传递热量给所述传热介质，所述发生器从所述传热介质蒸馏所述制冷剂的至少一部分并提供热的蒸发制冷剂至所述发生器的出口；以及调节器(36)，其位于所述压缩机的入口的上游，其中所述调节器与所述发生器的出口流体连通并与所述吸收器的入口流体连通。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其特征在于，所述传热介质包括水、溴化锂或氨中的至少一种。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其特征在于，进一步包括与所述燃烧器流体连通的冷凝物存储器，其中，所述冷凝物存储器从流经所述调节器的周围空气收集冷凝物。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其特征在于，进一步包括位于所述吸收式冷冻器与所述燃烧器之间的第一流体联接件及在所述第一流体联接件中的流量调节器。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其特征在于，进一步包括位于所述吸收式冷冻器与所述燃烧器之间的第一流体联接件，所述第一流体联接件为所述燃烧器中的端盖、燃烧室、燃料喷嘴或过渡件中的至少一个提供流体连通。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其特征在于，进一步包括流体联接件和旁通阀，其中，所述流体联接件和所述旁通阀串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：P波波维奇，WF小卡內尔，AM罗德威尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：