[发明专利]用于加热燃料的系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机运行期间由其消耗的燃料，确切地说，涉及一种使用燃气涡轮发动机的排气来加热燃料的系统。

背景技术

燃气涡轮发动机消耗的燃料的温度通常需要处于特定范围内。该燃料可以包括(但不限于)多种类型的燃油、天然气或合成气。一些燃气涡轮发动机上的燃烧系统需要的是经加热的天然气。一般而言，所供应的天然气并未经过加热。这里，使用燃料加热器来增加天然气的温度，以便满足燃气涡轮发动机的需求。该燃料加热器需要能源以运行。该能源被认为是燃气涡轮发动机上的寄生负载(parasitic load)。

燃气涡轮发动机产生的排气被排放到周围环境中。因此，所排放的排气内的热量并未得到回收利用。

由于上述原因，因此，需要一种减少与加热燃气涡轮发动机消耗的燃料关联的寄生负载的系统。该系统应当使用来自排气的热量以增加供应到燃气涡轮发动机的燃料的温度。

发明内容

以下概述了与最初申请保护的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例并非意图限制申请保护的本发明的范围，相反，这些实施例仅意图简要概述本发明的可能形式。实际上，本发明可以包括可能类似于或不同于下述实施例的多种形式。

根据本发明的第一实施例，一种系统包括：燃气涡轮发动机，其可操作地排放排气流；烟道(stack)，其流体连接到所述燃气涡轮发动机的下游部分；其中所述烟道包括：开口，所述排气流中的一部分穿过所述开口排放到大气中；与所述烟道集成的烟道渗透件(stack penetration)，其中所述烟道渗透件引导排气流部分远离所述开口；与所述烟道集成的烟道回程件(stack return)，其中所述烟道回程件使得所述排气流部分返回所述烟道；热交换器，其流体连接在所述烟道渗透件的下游，其中所述热交换器包括接收源自所述烟道渗透件的所述排气流部分的排气入口，以及将所述排气流部分排放到所述烟道的排气出口；排气流回路，其流体连接在所述烟道与所述热交换器之间；其中所述排气流回路包括：排气供应路径，其包括：与所述烟道渗透件的出口集成的第一端；定位于所述第一端的下游的旁通阀，以及连接到所述热交换器的所述排气入口的第二端；排气回程路径，其包括：连接到所述烟道回程件的第一端，以及连接到所述热交换器的所述排气出口的第二端；燃料气体流回路，其流体连接到所述热交换器；所述燃料气体流回路包括：燃料供应路径，其包括：与燃料气体供应系统集成的供应端；以及连接到所述热交换器的燃料入口的排放端；以及燃料排放路径，其包括：连接到所述热交换器的燃料出口的第一端；以及连接到燃料系统的第二端；以及其中所述热交换器将来自流经所述排气流回路的所述排气流部分的热量可操作地转移到流经所述燃料气体流回路的燃料气体。

根据本发明的第二实施例，一种系统包括：燃气涡轮机，其包括：入口部分、压缩机部分、燃烧部分，以及可操作地排放排气流的排气部分；烟道，其流体连接到所述排气部分的下游部分；其中所述烟道包括：开口，所述排气流中的一部分穿过所述开口排放到大气中；与所述烟道集成的烟道渗透件，其中所述烟道渗透件引导排气流部分远离所述开口；与所述烟道集成的烟道回程件，其中所述烟道回程件将所述排气流部分引导到所述烟道；燃料气体加热器，其流体连接在所述烟道渗透件的下游，其中所述燃料气体加热器包括接收源自所述烟道渗透件的所述排气流部分的排气入口，以及将所述排气流部分排放到所述烟道的排气出口；排气流回路，其流体连接在所述烟道与所述燃料气体加热器之间；其中所述排气流回路包括：排气供应路径，其包括：与所述烟道渗透件的出口集成的第一端；定位于上游端的下游的旁通阀，以及连接到所述燃料气体加热器的所述排气入口的第二端；排气回程路径，其包括：连接到所述烟道回程件的第一端，连接到所述燃料气体加热器的所述排气出口的第二端，以及将所述排气流部分从所述排气出口驱动到所述烟道回程件的鼓风机(blower)；燃料气体流回路，其流体连接到所述燃料气体加热器；所述燃料气体流回路包括：燃料供应路径，其包括：与燃料气体供应系统集成的供应端；以及连接到所述燃料气体加热器的燃料入口的排放端；以及燃料排放路径，其包括：连接到所述燃料气体加热器的燃料出口的第一端；以及连接到燃料系统的第二端；以及其中所述燃料气体加热器将所述燃料气体从第一温度可操作地加热到第二温度。

附图说明

参考附图阅读以下具体实施方式之后，可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似符号表示所有图中类似元件/部分。

图1是图示了可以运行本发明的一个实施例的已知环境的示意图。