用于渦輪機(jī)的熱管后冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)的熱管后冷卻系統(tǒng)。具體而言，一種渦輪機(jī)(100)包括具有進(jìn)氣部分(202)和出口部分(204)的壓縮機(jī)(110)。壓縮機(jī)(110)壓縮在進(jìn)氣部分處接收的空氣以形成壓縮空氣流，壓縮空氣流排出到出口部分中。燃燒器(120)與壓縮機(jī)可操作地連接，且燃燒器接收壓縮空氣流。渦輪(130)與燃燒器可操作地連接，且渦輪接收來(lái)自燃燒器的燃燒氣流。后冷卻器(220)可操作地連接至壓縮機(jī)的出口部分。后冷卻器(220)包括延伸到出口部分中的多個(gè)熱管(222)。該多個(gè)熱管(222)可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管(224)。該多個(gè)熱管(222)和該一個(gè)或多個(gè)歧管(224)構(gòu)造成將熱從出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器(240，241，242，243，244)。
【專利說(shuō)明】
用于渦輪機(jī)的熱管后冷卻系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于渦輪機(jī)的熱管后冷卻器。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)包括可操作地連接至渦輪的壓縮機(jī)，渦輪繼而又驅(qū)動(dòng)另一個(gè)機(jī)器，諸如發(fā)電機(jī)。壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入的空氣流，其輸送至燃燒器以與燃料混合且點(diǎn)燃以形成高溫高壓的燃燒產(chǎn)物。高溫高壓的燃燒產(chǎn)物用于驅(qū)動(dòng)渦輪。在一些情況下，離開(kāi)壓縮機(jī)的壓縮空氣流被再次壓縮以獲得一定的燃燒效率。然而，對(duì)壓縮空氣流的再壓縮會(huì)將空氣流的溫度提升到超過(guò)期望的限制。因此，在再壓縮之前，空氣流流過(guò)中間冷卻器。中間冷卻器位于兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)之間，其降低壓縮空氣流的溫度使得在再壓縮后再壓縮空氣流的溫度在期望的限制內(nèi)。但是，常規(guī)的中間冷卻器是需要相當(dāng)多的基礎(chǔ)建設(shè)和資本費(fèi)用的大型系統(tǒng)。
[0003]簡(jiǎn)單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在較寬的溫度范圍下使用范圍從氣體到液體的多種燃料。在一些情況中，燃料在相比于壓縮排放空氣溫度時(shí)可在相對(duì)較低的溫度下。使用低溫燃料影響燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的排放、性能和效率。為了改善這些特征，期望在燃燒燃料之前提高燃料溫度。
[0004]通過(guò)在燃料焚燒之前提高燃料的溫度，可提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的總體熱性能。燃料加熱大體上通過(guò)減少實(shí)現(xiàn)期望的燃燒溫度所需的燃料量來(lái)改善燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的效率。加熱燃料的一個(gè)途徑是使用電熱器或從聯(lián)合循環(huán)過(guò)程獲得的熱來(lái)提高燃料溫度。然而，現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)燃料加熱系統(tǒng)通常使用蒸汽流，其可另外地引導(dǎo)至蒸汽渦輪以增加聯(lián)合循環(huán)輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種渦輪機(jī)包括具有進(jìn)氣部分和出口部分的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)壓縮在進(jìn)氣部分處接收的空氣以形成流到出口部分中的壓縮空氣流。燃燒器與壓縮機(jī)可操作地連接，且燃燒器接收壓縮空氣流。渦輪與燃燒器可操作地連接，且渦輪接收來(lái)自燃燒器的燃燒氣流。后冷卻器可操作地連接至壓縮機(jī)的出口部分。后冷卻器包括延伸到出口部分中的多個(gè)熱管。該多個(gè)熱管可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管。該多個(gè)熱管和該一個(gè)或多個(gè)歧管構(gòu)造成將熱從出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器。
[0006]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于渦輪機(jī)的后冷卻器。渦輪機(jī)包括壓縮機(jī)、與壓縮機(jī)可操作地連接的燃燒器以及與燃燒器可操作地連接的渦輪。后冷卻器包括延伸到壓縮機(jī)的出口部分中的多個(gè)熱管。該多個(gè)熱管可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管。該多個(gè)熱管和該一個(gè)或多個(gè)歧管構(gòu)造成將熱從出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器。
[0007]在本發(fā)明的還有另一個(gè)方面，一種從由渦輪機(jī)生成的壓縮空氣流獲取熱的方法包括以下步驟:使空氣流流過(guò)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)作用在空氣流上以產(chǎn)生排放到壓縮機(jī)排放殼中的壓縮空氣流。獲取步驟通過(guò)使壓縮空氣流流經(jīng)多個(gè)熱管來(lái)從壓縮空氣流獲取熱。傳導(dǎo)步驟將熱從多個(gè)熱管傳導(dǎo)至熱管換熱器。熱管換熱器構(gòu)造為將熱傳遞至燃料加熱換熱器。熱管還可包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)，其包括鉀或鈉中的一者或其組合。熱管位于燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)的壓縮機(jī)排放殼和/或燃燒器的徑向外側(cè)的壓縮機(jī)排放殼中的一者或兩者中。熱管換熱器可操作地連接到包括余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器的回路。
[0008]技術(shù)方案1.一種渦輪機(jī)，包括:
[0009]包含進(jìn)氣部分和出口部分的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)壓縮在所述進(jìn)氣部分處接收的空氣以形成壓縮空氣流，所述壓縮空氣流排出到所述出口部分中；
[0010]與所述壓縮機(jī)可操作地連接的燃燒器，所述燃燒器接收所述壓縮空氣流；
[0011 ]與所述燃燒器可操作地連接的渦輪，所述渦輪接收來(lái)自所述燃燒器的燃燒氣流；
[0012]可操作地連接至所述壓縮機(jī)的出口部分的后冷卻器，所述后冷卻器包括延伸到所述出口部分中的多個(gè)熱管，所述多個(gè)熱管可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管，所述多個(gè)熱管和所述一個(gè)或多個(gè)歧管構(gòu)造成將熱從所述出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器。
[0013]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管還包括熱傳遞介質(zhì)，所述熱傳遞介質(zhì)包括以下項(xiàng)中的一者或組合:
[0014]鋁、鈹、鈹-氟合金、硼、媽、鈷、鉛-鉍合金、液態(tài)金屬、鋰-氯合金、鋰-氟合金、錳、錳-氯合金、汞、熔鹽、鉀、鉀-氯合金、鉀-氟合金、鉀-氮-氧合金、銠、銣-氯合金、銣-氟合金、鈉、鈉-氯合金、鈉-氟合金、鈉-硼-氟合金、鈉-氮-氧合金、鍶、錫、鋯-氟合金。
[0015]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管還包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)，所述恪鹽熱傳遞介質(zhì)包括鉀或鈉中的一者或組合。
[0016]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管位于壓縮機(jī)排放殼中并在所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)。
[0017]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管位于所述壓縮機(jī)的出口部分中并在所述燃燒器的徑向外側(cè)。
[0018]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管位于所述壓縮機(jī)的出口部分中且定位在所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)以及所述燃燒器的徑向外側(cè)。
[0019]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)歧管形成熱傳遞環(huán)路的部分，且所述熱傳遞環(huán)路中的熱傳遞介質(zhì)為以下項(xiàng)中的至少一者:
[0020]水、蒸汽、乙二醇或油。
[0021]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管具有截面形狀，所述截面形狀大體上包括以下項(xiàng)中的至少一者:
[0022]圓形、橢圓形或多邊形。
[0023]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)熱管還包括多個(gè)翼片，所述多個(gè)翼片構(gòu)造成增大所述多個(gè)熱管的熱傳遞能力。
[0024]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的渦輪機(jī)，其中，所述多個(gè)換熱器包括可操作地連接到所述多個(gè)熱管和所述一個(gè)或多個(gè)歧管的熱管換熱器，且所述熱管換熱器還可操作地連接到:
[0025]燃料加熱換熱器;或
[0026]余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器;或
[0027]燃料加熱換熱器和余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器。
[0028]技術(shù)方案11.一種用于渦輪機(jī)的后冷卻器，所述渦輪機(jī)包括壓縮機(jī)、與所述壓縮機(jī)可操作地連接的燃燒器，以及與所述燃燒器可操作地連接的渦輪，所述后冷卻器包括:
[0029]延伸到所述壓縮機(jī)的出口部分中的多個(gè)熱管，所述多個(gè)熱管可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管，所述多個(gè)熱管和所述一個(gè)或多個(gè)歧管構(gòu)造成將熱從所述出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器。
[0030]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的后冷卻器，其中，所述多個(gè)熱管還包括熱傳遞介質(zhì)，所述熱傳遞介質(zhì)包括以下項(xiàng)中的一者或組合:
[0031 ]鋁、鈹、鈹-氟合金、硼、媽、鈷、鉛-鉍合金、液態(tài)金屬、鋰-氯合金、鋰-氟合金、錳、錳-氯合金、汞、熔鹽、鉀、鉀-氯合金、鉀-氟合金、鉀-氮-氧合金、銠、銣-氯合金、銣-氟合金、鈉、鈉-氯合金、鈉-氟合金、鈉-硼-氟合金、鈉-氮-氧合金、鍶、錫、鋯-氟合金。
[0032]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的后冷卻器，其中，所述多個(gè)熱管還包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)，所述熔鹽熱傳遞介質(zhì)包括鉀或鈉中的一者或組合。
[0033]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的后冷卻器，其中，所述多個(gè)熱管位于以下項(xiàng)中的至少一者中:
[0034]所述壓縮機(jī)的外部部分并在所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)，以及
[0035]所述壓縮機(jī)的外部部分并在所述燃燒器的徑向外側(cè)。
[0036]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的后冷卻器，其中，所述多個(gè)換熱器包括可操作地連接到所述多個(gè)熱管和所述一個(gè)或多個(gè)歧管的熱管換熱器，且所述熱管換熱器還可操作地連接到:
[0037]燃料加熱換熱器;或
[0038]余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器;或
[0039]燃料加熱換熱器和余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器。
[0040]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的后冷卻器，其中，所述多個(gè)熱管具有截面形狀，所述截面形狀大體上包括以下項(xiàng)中的至少一者:
[0041]圓形、橢圓形或多邊形;并且
[0042]其中，所述多個(gè)熱管還包括多個(gè)翼片，所述多個(gè)翼片構(gòu)造成提高所述多個(gè)熱管的熱傳遞能力。
[0043]技術(shù)方案17.—種從由渦輪機(jī)生成的壓縮空氣流獲取熱的方法，所述方法包括:
[0044]使空氣流流過(guò)壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)作用在所述空氣流上以產(chǎn)生排放到壓縮機(jī)排放殼中的壓縮空氣流；
[0045]通過(guò)使所述壓縮空氣流流經(jīng)多個(gè)熱管來(lái)從所述壓縮空氣流獲取熱；
[0046]將熱從所述多個(gè)熱管傳導(dǎo)至熱管換熱器，所述熱管換熱器構(gòu)造成將熱傳遞至燃料加熱換熱器。
[0047]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述多個(gè)熱管還包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)，所述恪鹽熱傳遞介質(zhì)包括鉀或鈉中的一者或組合。
[0048]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的方法，其中，所述多個(gè)熱管位于以下位置中的一者或兩者中:
[0049]所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)的壓縮機(jī)排放殼，以及
[0050]所述燃燒器的徑向外側(cè)的壓縮機(jī)排放殼。
[0051]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的方法，其中，所述熱管換熱器可操作地連接到包括余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器的回路。
【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1為渦輪機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0053]圖2為根據(jù)本發(fā)明的方面的穿過(guò)渦輪機(jī)的一部分的局部示意性軸向截面視圖。
[0054]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方面的后冷卻器的截面和示意性視圖。
[0055]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方面的后冷卻器的局部示意性和徑向截面視圖。
[0056]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方面的圓形或圓柱形熱管的截面形狀。
[0057]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方面的橢圓形熱管的截面形狀。
[0058]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的方面的多邊形熱管的截面形狀。
[0059]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的方面的具有多個(gè)翼片的圓形或圓柱形熱管的截面形狀。
[0060]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的方面的結(jié)合后冷卻器的渦輪機(jī)的示意圖。
[0061]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的方面的從由渦輪機(jī)生成的壓縮空氣流獲取熱的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0062]下文將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定方面/實(shí)施例。在致力于提供這些方面/實(shí)施例的簡(jiǎn)要描述中，可不在說(shuō)明書中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣，必須作出許多實(shí)現(xiàn)方式特定的決定來(lái)達(dá)到開(kāi)發(fā)者的例如符合機(jī)器相關(guān)、系統(tǒng)相關(guān)及商業(yè)相關(guān)的約束的特定目的，其可從一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式變化到另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這樣的開(kāi)發(fā)努力可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但對(duì)那些具有本公開(kāi)內(nèi)容的益處的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種開(kāi)發(fā)工作將不過(guò)是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。
[0063]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞〃一個(gè)〃、〃一種〃和〃該〃意在表示存在一個(gè)或多個(gè)元件。用語(yǔ)〃包括〃、〃包含〃和〃具有〃意在為包含性的，且表示可存在除所列元件之外的額外元件。操作參數(shù)和/或環(huán)境條件的任何示例并不排除公開(kāi)的實(shí)施例的其它參數(shù)/條件。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，提到的本發(fā)明的〃一個(gè)實(shí)施例〃、〃一個(gè)方面〃或〃實(shí)施例〃或〃方面〃不意在理解為排除也包括所述特征的另外的實(shí)施例或方面的存在。
[0064]圖1示出了渦輪機(jī)100的簡(jiǎn)化示意圖。渦輪機(jī)包括可操作地連接至燃燒器120的壓縮機(jī)110，且燃燒器120可操作地連接至渦輪130。渦輪的排氣可操作地連接至余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)HOt3HRSGHO生成被引導(dǎo)到蒸汽渦輪150中的蒸汽。在該示例中，所有渦輪機(jī)以單軸構(gòu)造布置，且軸160驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)170。將理解的是，用語(yǔ)渦輪機(jī)包括壓縮機(jī)、渦輪或其組合。
[0065]圖2為根據(jù)本發(fā)明的方面的穿過(guò)渦輪機(jī)的一部分的局部示意性軸向截面視圖。渦輪機(jī)100包括具有進(jìn)氣部分202和出口部分204的壓縮機(jī)110。壓縮機(jī)壓縮在進(jìn)氣部分202處接收的空氣且形成壓縮空氣流，其從出口部分204排出/排到出口部分204中。燃燒器120與壓縮機(jī)110可操作地連接，且燃燒器120接收壓縮空氣流。渦輪130與燃燒器120可操作地連接，且渦輪130從燃燒器120接收燃燒氣流。后冷卻器220可操作地連接至壓縮機(jī)110的出口部分204。后冷卻器220包括延伸到出口部分204中的多個(gè)熱管222。熱管222可操作地連接至一個(gè)或多個(gè)歧管224。且熱管222以及歧管224構(gòu)造成將熱從出口部分204中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器240。
[0066]熱管222i位于燃燒器120的徑向內(nèi)側(cè)的壓縮機(jī)排放殼(CDC)230中。熱管222i位于壓縮機(jī)末級(jí)的出口附近。各個(gè)熱管222i延伸穿過(guò)⑶C 230且到壓縮空氣流的流動(dòng)通路中。熱管222ο位于燃燒器120的徑向外側(cè)的壓縮機(jī)出口部分204中。熱管222ο位于過(guò)渡件122附近以及燃燒器120的壓縮空氣流入口附近。各個(gè)熱管222ο延伸穿過(guò)⑶C 230或渦輪機(jī)殼且到壓縮空氣流的流動(dòng)通路中。熱管222i或222ο可單獨(dú)使用或者可兩者一起使用。例如，渦輪機(jī)可僅使用熱管222i，或僅使用熱管2220。作為備選，為了更大的熱移除，可以采用兩套熱管222i和222ο。熱管222i和222ο從壓縮空氣吸收熱并且降低其溫度。
[0067]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方面的后冷卻器的截面和示意性視圖。熱管222延伸穿過(guò)CDC殼230或渦輪殼且到壓縮機(jī)的出口部分204中。熱管222包括熱傳遞介質(zhì)223，諸如液態(tài)金屬或熔鹽。歧管224包括冷卻劑/熱傳遞介質(zhì)225，諸如水、乙二醇或油。歧管224熱連接至熱管換熱器240。管道310將熱管換熱器240連接至多個(gè)其它換熱器。例如，其它換熱器可為燃料加熱換熱器241、燃料預(yù)熱換熱器242、HRSG換熱器243和任何其它期望的換熱器244。熱管換熱器240將熱從歧管224傳遞至管道310中的熱傳遞介質(zhì)。僅作為示例，管道的熱傳遞介質(zhì)可為水、乙二醇、油或任何其它適合的流體。栗320可用于迫使流體穿過(guò)管道310和換熱器。換熱器還可包括閥控制的旁通管線250(為了清楚起見(jiàn)僅示出一個(gè))。閥251可操作成使得其經(jīng)由旁通管線/管道250圍繞換熱器(例如，242)引導(dǎo)流。如果特定換熱器將從沿管道310的流〃除去〃(可能暫時(shí)地)，則該特征可為合乎需要的。閥251可手動(dòng)地控制或遠(yuǎn)程地控制。
[0068]歧管224可包括熱傳遞介質(zhì)，諸如水、蒸汽、乙二醇或油，或者任何其它適合的流體。歧管224連接到多個(gè)熱管222，且熱管222可圍繞出口部分204沿周向設(shè)置。熱管222包括熱傳遞介質(zhì)223，其可為液體金屬、熔鹽或Qu材料。僅作為示例，熱傳遞介質(zhì)可為以下項(xiàng)中的一者或組合:鋁、鈹、鈹-氟合金、硼、鈣、鈷、鉛-鉍合金、液態(tài)金屬、鋰-氯合金、鋰-氟合金、錳、錳-氯合金、萊、恪鹽、鉀、鉀-氯合金、鉀-氟合金、鉀-氮-氧合金、銠、銣-氯合金、銣-氟合金、鈉、鈉-氯合金、鈉-氟合金、鈉-硼-氟合金、鈉-氮-氧合金、鍶、錫、鋯-氟合金。作為一個(gè)特定示例，熱傳遞介質(zhì)223可為包括鉀和/或鈉的熔鹽。熱管222的外部可由能夠用于高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度和對(duì)來(lái)自熱傳遞介質(zhì)的腐蝕有高抵抗性的多個(gè)目的的任何適合的材料制成。
[0069]熱管222也可由具有很高導(dǎo)熱性的〃Qu材料〃形成。Qu材料可為設(shè)在熱管的內(nèi)表面上的多層涂層的形式。例如，固態(tài)熱傳遞介質(zhì)可在三個(gè)基礎(chǔ)層中施加到內(nèi)壁。頭兩層由暴露于熱管的內(nèi)壁的溶液制備。首先，第一層(其主要包括離子形式的鈉、鈹、諸如錳或鋁的金屬、鈣、硼和重鉻酸自由基的各種組合)吸收到內(nèi)壁中達(dá)到0.008mm到0.012mm的深度。隨后，第二層(其主要包括離子形式的鈷、錳、鈹、鍶、銠、銅、B-鈦、鉀、硼、鈣、諸如鋁的金屬和重鉻酸自由基的各種組合)累積在第一層的頂部上，且在熱管的內(nèi)壁上形成具有0.008mm到
0.012_的厚度的膜。最后，第三層為粉末，其包括以下項(xiàng)的各種組合:氧化銠、重鉻酸鉀、氧化鐳、重鉻酸鈉、重鉻酸銀、單晶硅、氧化鈹、鉻酸鍶、氧化硼、B-鈦和諸如重鉻酸錳或重鉻酸鋁的金屬重鉻酸鹽，它們自身越過(guò)內(nèi)壁均勻地分配。這三層施加到熱管，且然后熱極化以形成超導(dǎo)熱管，其在很少或沒(méi)有凈熱損失的情況下傳遞熱能。
[0070]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方面的后冷卻器的局部示意性和徑向截面視圖。熱管222圍繞渦輪機(jī)100或壓縮機(jī)110沿周向定位和分布。歧管224連接在由線410表示的回路中。例如，歧管224會(huì)形成圍繞渦輪機(jī)的大體上連續(xù)的流動(dòng)環(huán)路。該流動(dòng)環(huán)路的一部分中斷且傳送至熱管換熱器240，且其出口傳送回歧管224。以此方式，由壓縮機(jī)空氣流(經(jīng)由熱管222)生成的熱可傳遞至換熱器240。
[0071]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方面的圓形或圓柱形熱管222的截面形狀。圓柱形熱管容易利用常規(guī)工具制造和安裝。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方面的橢圓形熱管622的截面形狀。橢圓形截面形狀相比圓柱形熱管更加空氣動(dòng)力，且降低壓降。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的方面的多邊形熱管722的截面形狀。多邊形形狀可包括矩形、六邊形、方形或任何適合的多邊形形狀。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的方面的具有多個(gè)翼片823的圓形或圓柱形熱管952的截面形狀。翼片823構(gòu)造成增大熱管的熱傳遞能力，可如圖所示軸向地或徑向地布置，且可包括具有高導(dǎo)熱性的材料，諸如銅或鋁。
[0072]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的方面的結(jié)合后冷卻器的渦輪機(jī)900的示意圖。渦輪機(jī)900包括壓縮機(jī)910、燃燒器920和渦輪930。后冷卻器包括連接至歧管924的多個(gè)熱管(為了清楚起見(jiàn)未示出)。歧管924連接到熱管換熱器940。栗950使冷卻劑循環(huán)穿過(guò)管道系統(tǒng)和多個(gè)換熱器。熱管換熱器連接到燃料氣體預(yù)熱器換熱器942。燃料氣體960輸入且行進(jìn)至燃燒器920。燃料氣體預(yù)熱器換熱器連接到余熱回收蒸汽發(fā)生器(HSRG)換熱器944。水970輸入至換熱器944，且加熱至升高的溫度或蒸汽，且輸出至HRSG節(jié)約器(未示出)。各個(gè)換熱器均可包括旁通管線980和閥981以選擇性地旁通相應(yīng)的換熱器。為了清楚起見(jiàn)，圖9中僅示出了一個(gè)此類旁通管線。主燃料加熱器換熱器946可由來(lái)自HSRG(未示出)的蒸汽990進(jìn)給，且所得的加熱燃料輸送至燃燒器920。
[0073]閥981和旁通管線980(假設(shè)連接在所有換熱器上)允許對(duì)燃料加熱和機(jī)器效率的改善控制。例如，換熱器940和944可連接在環(huán)路中以僅加熱輸入HRSG的水。換熱器940和942可連接在環(huán)路中以預(yù)熱燃料供應(yīng)。該構(gòu)造可極大地減少或消除從HRSG回收(922)的蒸汽，且將允許更多蒸汽引導(dǎo)到蒸汽渦輪(未示出)中。作為另一個(gè)示例，換熱器940、942和944可連接在環(huán)路中。該構(gòu)造將預(yù)熱燃料960且加熱進(jìn)入HRSG的水970。換熱器940、942和946可連接在環(huán)路中，且這將最大限度增加燃料加熱潛力。作為備選，所有換熱器可連接在環(huán)路中，以便所有換熱器將受益于從壓縮排放空氣流除去的熱。
[0074]圖10示出了用于從由渦輪機(jī)生成的壓縮空氣流獲取熱的方法1000。該方法包括使空氣流穿過(guò)壓縮機(jī)910的步驟1010，且壓縮機(jī)910作用在空氣流上以產(chǎn)生壓縮空氣流，其被排放到壓縮機(jī)排放殼230中或者壓縮機(jī)出口部分中。空氣流還可被排放到燃燒器入口部分中。獲取步驟1020通過(guò)使壓縮空氣流流經(jīng)多個(gè)熱管222從壓縮空氣流獲取熱。熱管222可以包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)(諸如鉀或鈉)或液態(tài)金屬或其組合。熱管222可以位于燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)和/或燃燒器的徑向外側(cè)的壓縮機(jī)排放殼(或渦輪機(jī)殼)中。傳導(dǎo)步驟1030將熱從熱管222傳導(dǎo)至熱管換熱器940。熱管換熱器940構(gòu)造成將熱傳遞至燃料加熱換熱器942。加熱步驟1040利用從燃料加熱換熱器942中的熱管獲得的熱加熱燃料960。此外，熱管換熱器940可操作地連接到包括余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)換熱器944的回路。
[0075]本發(fā)明的后冷卻系統(tǒng)提供了若干優(yōu)點(diǎn)?？筛纳茐嚎s機(jī)效率，且減少用于燃料加熱的蒸汽需求導(dǎo)致改善的聯(lián)合循環(huán)熱效率。可提高壓縮機(jī)質(zhì)量流率，并且減少用于燃料加熱的蒸汽需求改善聯(lián)合循環(huán)輸出。渦輪區(qū)段輪葉、葉輪和燃燒氣體過(guò)渡件可由于較冷的壓縮機(jī)排放空氣流而具有改善的壽命。
[0076]該書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦輪機(jī)(100)，包括: 包含進(jìn)氣部分(202)和出口部分(204)的壓縮機(jī)(110)，所述壓縮機(jī)壓縮在所述進(jìn)氣部分處接收的空氣以形成壓縮空氣流，所述壓縮空氣流排出到所述出口部分中； 與所述壓縮機(jī)可操作地連接的燃燒器(120 )，所述燃燒器接收所述壓縮空氣流； 與所述燃燒器可操作地連接的渦輪(130 )，所述渦輪接收來(lái)自所述燃燒器的燃燒氣流； 可操作地連接至所述壓縮機(jī)的出口部分的后冷卻器(220)，所述后冷卻器包括延伸到所述出口部分中的多個(gè)熱管(222)，所述多個(gè)熱管(222)可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)歧管(224)，所述多個(gè)熱管(222)和所述一個(gè)或多個(gè)歧管(224)構(gòu)造成將熱從所述出口部分中的壓縮空氣流傳遞至多個(gè)換熱器(240，241，242，243,244) 02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管還包括熱傳遞介質(zhì)(223)，所述熱傳遞介質(zhì)包括以下項(xiàng)中的一者或組合: 鋁、鈹、鈹-氟合金、硼、鈣、鈷、鉛-鉍合金、液態(tài)金屬、鋰-氯合金、鋰-氟合金、錳、錳-氯合金、汞、熔鹽、鉀、鉀-氯合金、鉀-氟合金、鉀-氮-氧合金、銠、銣-氯合金、銣-氟合金、鈉、鈉-氯合金、鈉-氟合金、鈉-硼-氟合金、鈉-氮-氧合金、鍶、錫、鋯-氟合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管還包括熔鹽熱傳遞介質(zhì)，所述熔鹽熱傳遞介質(zhì)包括鉀或鈉中的一者或組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管位于壓縮機(jī)排放殼(230)中并在所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管位于所述壓縮機(jī)的出口部分中并在所述燃燒器的徑向外側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管位于所述壓縮機(jī)的出口部分中且定位在所述燃燒器的徑向內(nèi)側(cè)以及所述燃燒器的徑向外側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)歧管形成熱傳遞環(huán)路的部分，且所述熱傳遞環(huán)路中的熱傳遞介質(zhì)為以下項(xiàng)中的至少一者: 水、蒸汽、乙二醇或油。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管(222)具有截面形狀，所述截面形狀大體上包括以下項(xiàng)中的至少一者: 圓形、橢圓形或多邊形。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)熱管(222)還包括多個(gè)翼片(823)，所述多個(gè)翼片構(gòu)造成增大所述多個(gè)熱管的熱傳遞能力。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)換熱器(240，241，242，243，244)包括可操作地連接到所述多個(gè)熱管和所述一個(gè)或多個(gè)歧管的熱管換熱器(240)，且所述熱管換熱器還可操作地連接到: 燃料加熱換熱器(241);或 余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器(243);或 燃料加熱換熱器(241)和余熱回收蒸汽發(fā)生器換熱器(243)。
【文檔編號(hào)】F02C7/141GK106050426SQ201610403964
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月2日
【發(fā)明人】S·?？{亞克, A·I·西皮奧, J·P·里佐
【申請(qǐng)人】通用電氣公司