[发明专利]包括燃料预热系统的燃气涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，确切地说，涉及一种包括燃料预热系统的燃气涡轮机。

背景技术

燃气涡轮机包括通过公共压缩机/涡轮机轴连接到涡轮机部分的压缩机部分以及燃烧器组件。进气流经由进气口向压缩机部分流动。在压缩机部分中，通过朝向燃烧器组件的多个连续级对进气流进行压缩。在燃烧器组件中，压缩空气流与燃料混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器组件中燃烧以形成高温气体。通过过渡件将高温气体引导至涡轮机部分中。高温气体膨胀穿过涡轮机部分，作用于安装在轮上的涡轮机叶片，从而产生输出功，例如，所述输出功用于驱动发电机、泵，或者向车辆供电。

通常，需要在燃烧之前对燃料进行预热。例如，液化天然气以低温流体的形式储存。在许多情况下，LNG储存在-260°F（-162℃）或更低温度下。为进行燃烧，需要将LNG加热到约80°F到约120°F（26.6℃–48.8℃）。加热LNG可将液体气化，以便引入燃烧器中。目前，燃气涡轮机系统包括专用燃料加热器。在气化LNG之后，燃料加热器所注入的热量将排放到环境中。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，本发明一种燃气涡轮机包括：压缩机部分；有效地连接到所述压缩机部分的涡轮机部分；燃烧器组件，所述燃烧器组件包括与涡轮机部分流体连通的至少一个燃烧器；以及与所述涡轮机部分机械连接并受其驱动的附件。所述燃气涡轮机还包括燃料预热系统，所述燃料预热系统包括燃料预热元件，所述燃料预热元件具有与至少一个燃烧器流体连通的燃料回路，所述燃料回路布置成与加热介质回路进行热交换，所述加热介质回路与压缩机部分、涡轮机部分和附属部件（附件）中的至少一个流体连通。

根据示例性实施例的另一个方面，本发明一种用于预热燃气涡轮机的燃料的方法包括：引导一定量的燃料在第一温度下流入燃料预热元件的燃料回路中；使加热介质在第二温度下流过可操作地与燃气涡轮机相关的部件；在所述部件中将第二温度提高到第三温度；使所述加热介质在所述第三温度下流入燃料预热元件的加热介质回路中；使加热介质与燃料之间在燃料预热元件中发生热交换；在所述燃料预热元件中将所述燃料加热到高于第一温度且低于第三温度的第四温度；以及引导所述燃料在第四温度下流入燃气涡轮机的燃烧器中。

结合附图阅读以下说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本说明书中的权利要求书特别指出并明确主张了本发明。结合附图阅读详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是根据示例性实施例的包括燃料预热系统的燃气涡轮机的示意图表示。

具体实施方式部分参考附图以示例方式介绍本发明的各项实施例以及优点和特征。

具体实施方式

根据示例性实施的燃气涡轮机在附图1中用2表示。燃气涡轮机2包括通过燃烧器组件8与涡轮机部分6流体连通的压缩机部分4。燃烧器组件8包括至少一个燃烧器10。燃烧器组件8还可以包括多个燃烧器，其可以例如罐-环阵列布置。当然，应了解，还可以使用其他燃烧器的布置。压缩机部分4还通过公共压缩机/涡轮机轴15机械连接到涡轮机部分6。压缩机部分4被图示为包括冷却构件20。冷却构件20可以采用润滑油冷却器、和/或净化冷却器的形式。涡轮机部分6还被图示为包括冷却构件24，如上所述，所述冷却构件可以采用润滑油冷却器、和/或净化冷却器的形式。涡轮机部分6还机械连接到附件30。附件30采用发电机、泵或者一些其他机械驱动装置的形式。在使用发电机的情况下，附件30可以包括发电机冷却器34。附件30还可以连接到具有LCI冷却器40的负载换相逆变器（load commutated inverter，LCI）39。