CN1204383A - 运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 - Google Patents
运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1204383A CN1204383A CN 96198956 CN96198956A CN1204383A CN 1204383 A CN1204383 A CN 1204383A CN 96198956 CN96198956 CN 96198956 CN 96198956 A CN96198956 A CN 96198956A CN 1204383 A CN1204383 A CN 1204383A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- turbine
- cooling air
- gas turbine
- air
- heated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
一种燃气轮机的运行方法及按此方法工作的燃气轮机,在燃气轮机(1)运行时,它的燃烧室(8)供入压缩空气(VAL),供入燃气轮机(1)的冷却空气(KL)被加热,为了获得特别高的效率,按本发明使用一部分压缩空气(VAL)作为冷却空气(KL),以及将至少一部分被加热的冷却空气(HKL)引入燃烧室(8)。
Description
本发明涉及一种运行燃气轮机的方法，它的燃烧室供入压缩空气，其中供入燃气轮机的冷却空气被加热。本发明还涉及一种按此方法工作的燃气轮机。
在运行燃气轮机时，通常向燃烧室供入压缩空气作为燃烧用空气，压缩空气在燃烧室内与一种矿物燃料共同燃烧。由此产生的热烟气在涡轮内膨胀作功。为了获得高效率，由文献“燃气轮机”(Fritz Dietzel,Vogel-出版社，1974，第27至28页)已知，将压缩空气通过与涡轮排气间接式热交换来加热。
此外，由DE-FS4336143已知，通过冷却涡轮内的工质促使提高总效率。此外由DE-PS2836539还已知，压缩机出口空气用于冷却燃烧室。在这种情况下为避免效率损失将经加热的压缩机出口空气引入燃烧室内。
还有，在运行燃气轮机时冷却此燃气轮机。为此由文献“发动机技术杂志”(1988年49期239至240页)已知，在一种具有开式空气冷却系统的燃气轮机中，使用于冷却的冷却空气通过涡轮叶片流动。其中将一部分压缩空气用作冷却空气，这些冷却空气然后在涡轮内从开式涡轮叶片流出并与烟气流混合。
但是这种开式的涡轮叶片空气冷却系统由于冷却空气从导向叶片和工作叶片流出，导致涡轮内部和涡轮后的排出侧烟气温度下降。因此，燃气轮机效率并因而尤其是组合式燃气和蒸汽轮机装置的总效率下降或受限制，在此组合式燃气和蒸汽轮机装置中在燃气轮机下游连接一蒸汽轮机过程。
因此本发明的目的是，提供一种运行燃气轮机的方法，用这种方法可以达到极高的效率。此外，还应提供一种特别适合于实施此方法的燃气轮机，它尤其可有效地应用于组合式的燃气和蒸汽轮机装置中。
按本发明为达到此目的借助于一种运行燃气轮机的方法，它的燃烧室供入压缩空气，按此方法供入燃气轮机的冷却空气被加热；采用一部分压缩空气作为冷却空气；以及，将在涡轮中加热的冷却空气的全部或一部分引入燃烧室。
本发明以下列考虑为出发点，即，为了提高效率应利用在冷却时传输的热量，与此同时不会冷却燃气轮机的排气。为此，传输给冷却空气的热量只应通过冷却空气并在一恰当的位置特别有效地重新返回工作过程中。这可以在燃烧过程前或直接在燃烧过程中通过热量的回收或引入来实现。
被加热的冷却空气最好与压缩空气一起输入燃烧室。合乎目的的做法是在燃烧室之前实施这种混合。引入已加热的冷却空气促使直接预热燃烧用空气并因而节省燃料。此外，加热的冷却空气掺入压缩空气导致提高平均膨胀温度，并因而导致增加涡轮功率和排气温度。此外，这种较高的排气温度提高了组合式燃气和蒸汽轮机装置的总效率。
为了在燃气轮机内达到高效地使用冷却空气，利用一部分压缩空气作为冷却空气。从压缩机提取的冷却空气例如在一种封闭式通道系统中既流过涡轮叶片也最好流过涡轮轴和/或涡轮壳体。
冷却空气最好在一个冷却回路内流过一个或每个涡轮叶片，尤其是导向叶片或工作叶片。在这种情况下冷却空气从涡轮叶片前的约450至500℃加热到涡轮叶片后的约650至700℃。在燃烧温度保持不变时，加热的冷却空气与压缩空气一起引入燃烧室导致提高供热温度。
有关燃气轮机，该燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮以及将冷却空气供入涡轮的冷却空气管道和将压缩空气供入燃烧室的新鲜空气管道，上述目的按本发明这样达到，即，可分出一部分压缩空气用于冷却涡轮；以及，在涡轮中被加热的冷却空气可引入燃烧室。
为了使在涡轮内亦即在涡轮叶片内已加热的冷却空气用特别简单的方式与压缩空气混合，最好将用于从涡轮流出的已加热冷却空气的排出管道连接在设在压缩机与燃烧室之间的新鲜空气管道上。
在有利的设计中，从压缩机增压侧抽取的冷却空气通过冷却空气管道流动，在此管道中最好连接一升压器。
为了能向每一个涡轮叶片排单独供入冷却空气，在冷却空气管道上连接一定数量的进口管道。因此合乎目的的做法是，为了引出已加热的冷却空气，设置其数量与进口管道数量一致的排出管道。冷却空气管道、进口管道、通过涡轮叶片的冷却回路以及排出管道和新鲜空气管道最好设计成一封闭的通道系统。因此，此通道系统不仅经过涡轮叶片，而且最好也通过涡轮轴和/或涡轮壳体。
采用本发明获得的优点主要在于，通过在燃气轮机和燃烧室内供入加热的冷却空气，提高了供热温度和提高了排气温度，以及在提高效率的同时降低燃料消耗量。如此设计的燃气轮机特别适合于在组合式燃气和蒸汽轮机装置中使用。
下面借助于附图详细说明本发明的实施例，其中：
图1示意表示具有一种封闭式冷却空气系统的燃气轮机；
图2和3示出有多个冷却空气进口管道和排出管道或有多个冷却空气管道的图1所示燃气轮机；以及
图4示出带冷却通道的图1所示燃气轮机导向叶片和工作叶片。
在所有的附图中互相一致的部分用相同的附图标记表示。
图1所示燃气轮机1包括一涡轮2和通过涡轮轴3连接的空气压缩机4以及发电机6。它还包括设在涡轮2上游的燃烧室8。空气压缩机4在吸气侧有进气管10和在增压侧有冷却空气管12，后者通入涡轮2。在冷却空气管道12中连接一压气机或升压器14。此外，空气压缩机4增压侧有一新鲜空气管道16，它通入燃烧室8。在涡轮2上连接有用于已加热的冷却空气HKL的管道18，它与通入燃烧室8内的新鲜空气管道16连接。此外，涡轮2有一排气管20。烟气管22将燃烧室8与涡轮2连接起来。
在运行燃气轮机1时，燃烧室8经由燃料管24输入矿物燃料BS，例如天然气或煤气。燃料BS在燃烧室8内与新鲜空气FL一起燃烧，新鲜空气是由来自空气压缩机4的压缩空气VAL和来自涡轮2已加热的冷却空气HKL组成的混合物。燃烧产生的热烟气或工质RG经烟气管道22引入涡轮2。烟气RG在涡轮中膨胀并推动涡轮2。涡轮2再驱动空气压缩机4和发电机6。烟气RG经排气管道20朝烟囱(图中未表示)方向作为排气AG离开涡轮2。此排气AG还可以按已知的没有进一步表示的方式和方法，在蒸汽轮机装置的余热蒸汽发生器中利用来生产蒸汽。
烟气RG在进入涡轮2时有1100℃以上的高温T1。因此涡轮2的零件尤其是涡轮叶片(图4)必须冷却。为了冷却，在空气压缩机4增压侧取或分出一部分压缩空气VAL作为冷却剂KL。冷却剂亦即冷却空气KL经冷却空气管道12输入涡轮2。为了补偿压力损失，在冷却空气管道12中连接一升压器14。
通过在涡轮2内尤其在涡轮叶片(图4)内热烟气RG与冷却空气KL之间的间接式热交换，冷却空气KL被加热。已加热的冷却空气HKL经管道18从涡轮2引出。已加热的冷却空气HKL用的管道18在燃烧室8前面连接在新鲜空气管道16上。在那里此已加热的冷却空气HKL直接掺入压缩空气VAL中。通过这种掺混，压缩空气VAL从约450℃的温度T2加热到约550℃的温度T3。此经预热的混合空气作为新鲜空气FL供入燃烧室8。
从压缩机4出发的冷却空气管道12、通过涡轮叶片(图4)的冷却回路、用于已加热的冷却空气HKL的管道18以及从压缩机4出发的新鲜空气管道16构成了一个封闭的冷却空气系统26。
图2表示具有用于涡轮2所有导向叶片排30和工作叶片排32的封闭式冷却空气系统26′的图1所示燃气轮机1。为了冷却所有的导向叶片和工作叶片，在升压器14增压侧的冷却空气管道12上连接一定数量单独的进口管道34。每个进口管道通入一个涡轮叶片排30,32中。为每个进口管道34配设一个从相应的涡轮叶片排30、32分别引出的用于已加热冷却空气HKL的排出管道36。为了封闭此冷却空气系统26′，一个或每一个排出管道36连接在用于已加热的冷却空气HKL的管道18上。
图3表示具有部分封闭的冷却空气系统26″的图1所示燃气轮机1，其中只利用了来自导向叶片排30的已加热的冷却空气HKL。为此，仍在升压器14的增压侧从冷却空气管道12分出一定数量的进口管道34′，其中每一个进口管道34′引入其中一个导向叶片排30。与图2所示的实施例不同，在这里仅为引入一个或每个导向叶片排30的进口管道34′各配设一排出管道36′。每个排出管道36′仍连接在用于已加热的冷却空气HKL的管道18上。
工作叶片排32借助于开式的空气冷却系统冷却。为每个工作叶片排32配设一单独的从压缩机4出发的冷却空气管道12′。在这种情况下冷却空气KL经工作叶片排32开式的工作叶片流入涡轮2内的烟气流(图中未表示)中。
图4表示具有冷却回路41或41′的冷却通道40、40′的涡轮2的导向叶片37和工作叶片38。一个或每个导向叶片37借助于在冷却回路41′中流动的冷却空气KL冷却。其中经冷却空气管道12和进口管道34、34′流向一个或每个导向叶片37的冷却空气KL，通过设在涡轮壳体42内的通道43导引。流向一个或每个工作叶片38的冷却空气KL，通过设在涡轮轴3内的通道44导引。
具有约450至500℃的温度T2的压缩空气VAL与温度T4约650至700℃的已加热的冷却空气HKL混合，所以新鲜空气FL的温度T3约为550℃至600℃。其结果是导致在燃烧室8中的供热有特别高的温度，以及导致提高平均膨胀温度和降低燃料消耗。当烟气RG进入涡轮2后，烟气RG的温度沿轴向沿着涡轮叶片排30、32通过涡轮2的每个压力级减小，所以排气AG的温度T5约为600℃。因此，这一温度T5比迄今的燃气轮机排气温度约550℃要高。
Claims (13)
1．一种燃气轮机运行方法，它的燃烧室(8)供入压缩空气(VAL)，供入燃气轮机(1)的冷却空气(KL)被加热，其特征在于：压缩空气(VAL)的一部分用作冷却空气(KL)；以及，至少一部分在涡轮(2)中被加热的冷却空气(HKL)引入燃烧室(8)内。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于：被加热的冷却空气(HKL)掺入压缩空气(VAL)。
3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：冷却空气(KL)在一个冷却回路(41、41′)内流过一个或每个涡轮叶片(37、38)。
4．按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：冷却空气(KL)至少部分地流过涡轮轴(3)和/或涡轮壳体(42)。
5．一种尤其用于实施如权利要求1至4中任一项所述方法的燃气轮机，它有一压缩机(4)、一燃烧室(8)和一涡轮(2)，以及有将冷却空气(KL)供入涡轮(2)的冷却空气管道(12)和将压缩空气(VAL)供入燃烧室(8)中的新鲜空气管道(16)，其特征在于：可分出一部分压缩空气(VAL)用于冷却涡轮(2)；以及，在涡轮(2)中被加热的冷却空气(HKL)可引入燃烧室(8)。
6．按照权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于：在涡轮(2)中被加热的冷却空气(HKL)可引入设在压缩机(4)与燃烧室(8)之间的新鲜空气管道(16)内。
7．按照权利要求5或6所述的燃气轮机，其特征在于一根连接在新鲜空气管道(16)上的用于从涡轮(2)流出已加热的冷却空气(HKL)的排出管道(36)。
8．按照权利要求5至7中任一项所述的燃气轮机，其特征在于：冷却空气管道(12)连接在压缩机(4)的增压侧。
9．按照权利要求5至8中任一项所述的燃气轮机，其特征在于：在冷却空气管道(12)中连接一升压器(14)。
10．按照权利要求5至9中任一项所述的燃气轮机，其特征在于：在冷却空气管道(12)上连接一些进口管道(34)，其中每一根通入一个涡轮叶片排(30、32)。
11．按照权利要求10所述的燃气轮机，其特征在于：设有其数量与进口管道(34、34′)数量一致的用于被加热的冷却空气(HKL)的排出管道(36、36′)。
12．按照权利要求5至11中任一项所述的燃气轮机，其特征在于：为了导引冷却空气(KL)设有一封闭的通道系统(26、26′、26″)，它通过涡轮叶片排(30、32)和/或通过涡轮轴(3)和/或通过涡轮壳体(42)。
13．一种具有如权利要求5至12中任一项所述燃气轮机的燃气与蒸汽轮机装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 96198956 CN1204383A (zh) | 1995-12-21 | 1996-12-12 | 运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19548100.3 | 1995-12-21 | ||
| CN 96198956 CN1204383A (zh) | 1995-12-21 | 1996-12-12 | 运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1204383A true CN1204383A (zh) | 1999-01-06 |
Family
ID=5129240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 96198956 Pending CN1204383A (zh) | 1995-12-21 | 1996-12-12 | 运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1204383A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105626265A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-01 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种燃气轮机间冷回热系统 |
| CN112412628A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 北京化工大学 | 一种燃气轮机用闭式重复冷却流体网络与闭合回路终端结构 |
-
1996
- 1996-12-12 CN CN 96198956 patent/CN1204383A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105626265A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-01 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种燃气轮机间冷回热系统 |
| CN105626265B (zh) * | 2015-12-30 | 2017-04-19 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种燃气轮机间冷回热系统 |
| CN112412628A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 北京化工大学 | 一种燃气轮机用闭式重复冷却流体网络与闭合回路终端结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5845481A (en) | Combustion turbine with fuel heating system | |
| CN101514657B (zh) | 用于涡轮发动机的废气再循环(egr)的系统和方法 | |
| CN101203660B (zh) | 蒸汽发生设备以及用于运行和改装蒸汽发生设备的方法 | |
| CN1067137C (zh) | 燃气和蒸汽轮机装置 | |
| CN1136836A (zh) | 性能提高的燃气涡轮动力装置 | |
| JP5581035B2 (ja) | 排気ガス再循環システムにより燃料を加熱するシステム及び方法 | |
| EP0223455A1 (en) | Improvements in chemical process fired heaters, furnaces or boilers | |
| EP0318122A2 (en) | Gas turbine cycle | |
| EP2584166A1 (en) | Power plant and method for retrofit | |
| CN1194028A (zh) | 锅炉 | |
| US6820432B2 (en) | Method of operating a heat recovery boiler | |
| CN110553245A (zh) | 一种提高燃煤机组宽负荷运行热效率的系统 | |
| CA2383429C (en) | Method and device for increasing the pressure of a gas | |
| CN1204383A (zh) | 运行燃气轮机的方法和按此方法工作的燃气轮机 | |
| RU2050454C1 (ru) | Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины и газотурбинная установка | |
| CN100408842C (zh) | 降低增压活塞发动机氮氧化物排放物(NOx)的方法和活塞发动机装置 | |
| CN1673498A (zh) | 与活塞式发动机连接的涡轮压缩机装置及其连接方法 | |
| JP2001020755A (ja) | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 | |
| RU2003124065A (ru) | Установка для выработки энергии | |
| JP2000502163A (ja) | ガスタービンの運転方法とこの方法で運転されるガスタービン | |
| RU2149273C1 (ru) | Газотурбинная установка на топливном газе высокого давления | |
| CN1056440C (zh) | 向配备有燃气涡轮机的工业装置中各炉子供送含氧燃烧空气的方法 | |
| RU2057960C1 (ru) | Способ преобразования тепловой энергии в работу в газотурбинной установке и газотурбинная установка | |
| CN2331846Y (zh) | 空气雾化奥里油燃烧装置 | |
| CN1132329A (zh) | 并列运行式联合循环电站 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |