[发明专利]燃气轮机的冷却

说明书

关于联邦资助的研究与发展的声明

根据美国能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643，本发明在政府支持下做出。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气轮机且更具体而言，涉及用于冷却燃气轮机内的构件的系统。

背景技术

一般而言，燃气轮机采用燃烧器来燃烧压缩空气与燃料的混合物来产生热燃烧气体。燃烧器可从压缩机接收压缩气体且可燃烧该压缩空气与燃料以产生热燃烧气体。燃烧气体可流动通过一个或多个涡轮级以生成动力用于负载和/或压缩机。由于在涡轮机内的高温，冷却流体可提供给燃气轮机以冷却热气体路径和/或燃气轮机内的构件。

发明内容

在范围上符合最初要求保护的本发明的某些实施例在下文中概述。这些实施例预期并不限制所要求保护的本发明的范围，而是这些实施例预期仅提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所述的实施例的多种形式。

在第一实施例中，系统包括：燃气轮机；压缩机；燃烧器；压缩机排放壳体，其被布置成从压缩机接收排放空气，且将排放空气的第一部分引导至燃烧器，且将排放空气的第二部分引导至燃气轮机的喷嘴组件，以冷却燃气轮机的构件；以及，传热装置，其被配置成接收冷却流体且利用该冷却流体来冷却该压缩机排放空气的第二部分。

在第二实施例中，一种系统包括：燃气轮机；压缩机；燃烧器；压缩机排放壳体，其被布置成从压缩机接收排放空气，且将排放空气的第一部分引导至燃烧器，且将排放空气的第二部分引导至燃气轮机的喷嘴组件的叶片内；以及，管，其延伸到压缩机排放壳体内且被配置成将氮气引导至喷嘴组件附近的压缩机排放壳体内以冷却压缩机排放空气的第二部分。

在第三实施例中，系统包括：燃气轮机；压缩机，其被配置成产生排放空气和前级提取空气；燃烧器；压缩机排放壳体，其被布置成从压缩机接收排放空气，且将排放空气的第一部分引导至燃烧器，且将排放空气的第二部分引导至燃气轮机的喷嘴组件，以冷却燃气轮机的构件；以及，热交换器，其被配置成接收冷却流体，且利用该冷却流体来冷却该压缩机排放空气或前级提取空气。

附图说明

当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：

图1是可采用用于燃气轮机的冷却系统的整体气化联合循环(IGCC)系统的实施例的示意流程图；

图2示出穿过纵轴线所截取的图1的燃气轮机的实施例的截面图；

图3是在线3-3内所截取的图2的燃气轮机的一部分的细节图且其描绘了冷却系统的实施例；

图4是图2的燃气轮机的一部分的截面图且其描绘了冷却系统的另一实施例；

图5是图2的燃气轮机的一部分的截面图且其描绘了冷却系统的另一实施例；

图6是冷却系统的一实施例的示意图，该冷却系统包括热交换器且其可用于图1的燃气轮机中；

图7是冷却系统的另一实施例的示意图，该冷却系统包括热交换器且其可用于图1的燃气轮机中；以及

图8是冷却系统的另一实施例的示意图，该冷却系统包括热交换器且其可用于图1的燃气轮机中。

元件列表

10.IGCC系统

11.燃气轮机

12.气化系统

14.发电系统

16.燃料源

18.原料制备系统

20.燃料浆

24.气化和洗涤系统

26.氧气

27.蒸汽

28.空气分离器

30.空气

32.氮气

34.气体冷却与处理系统

36.渣

38.渣处理系统

40.黑水

42.黑水处理系统

43.溶解的气体

44.细粒

45.灰水

46.排料

48.灰水处理系统

50.排放(blowndown)

52.洗涤的合成气

54.脱硫的合成气

56.燃烧器部段

57.空气

58.压缩机

60.燃烧气体

62.稀释氮气压缩机

64.燃气轮机

66.发电机

68.排气