[发明专利]加热流体的装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及涡轮发动机，且更特别地，涉及用于加热涡轮发动机中使用的流体的方法和装置。

背景技术

在一些公知的燃气涡轮发动机中，来自初始热流体例如但是不限于燃气和/或废气的热能，被回收并且用于其它的发动机功能。例如，回收热可以用于加热燃料来提高涡轮机效率。在燃烧之前加热气态燃料，使液体从气态燃料中去除，这又提高了发动机的使用寿命并提高了涡轮机的功率输出。当燃油用于涡轮机时，在燃烧之前加热燃油，通过降低燃油的粘度提高了泵送的容易度，并且有助于燃油的雾化。回收热的使用的另一个例子是加热入口空气从而提高涡轮机效率。预热进入燃烧器的空气降低了燃烧器中所需的燃料量。此外，回收热系统可以用于防止在发动机上结冰。

一些公知的涡轮机通过采用成为热回收蒸汽发生器(HRSG)组成部分的回热器或者换热器来回收热量。在一些公知的燃气轮机中，回热器设置在压缩机和燃烧器之间从而加热进入燃烧器的空气。更特别地，为了加热入口空气，涡轮机废气以与燃烧器入口空气流动方向相反的方向流过回热器以此来加热入口空气。其它公知的涡轮机采用在HRSG中的附加换热器用回收的蒸汽来预热燃料。然而，回热器或者换热器的添加会增加成本和/或对于已经很复杂的发电系统来说增加了复杂性。而且，回热器和/或换热器会在发电机组中占据大量的实际空间，和/或这两者中的任一组件还会需要连接机组中的供水系统。

发明内容

在一个方面，提供加热涡轮发动机中流体的方法。方法包括引导废气流通过涡轮发动机的排气管并且将板与排气管连接。该板包括第一壁和与第一壁间隔一定距离的相对的第二壁，从而在板中限定出至少一个通道。通过限定在通道的第一端的入口，流体供给该至少一个通道，从而热量从废气流传递给流过板的流体。流体喷入涡轮发动机中。

在另一个方面，提供用于涡轮发动机的换热器。该换热器包括至少一个板，具有第一壁，相对的第二壁和至少一个在它们之间延伸的通道。该至少一个板构造成将涡轮机废气流的热量传递给流过至少一个板的流体。至少一个入口与至少一个通道流连通地连接。该至少一个入口构造成引导流体进入该至少一个通道。至少一个出口限定在至少一个板中。该至少一个出口与该至少一个通道流连通地连接，用于将流体从该至少一个板中排入涡轮发动机。

在更进一步的方面，提供用于涡轮发动机的燃料供给装置。装置包括具有换热区段的燃料供给线和其中具有废气流的排气管。换热区段包括具有第一壁，相对的第二壁和至少一个在它们之间延伸的通道的板。板构造成将废气流的热量传递给流过板的燃料。换热区段进一步包括与通道流连通的至少一个入口。入口构造成引导燃料进入通道。换热区段进一步包括限定在板中的至少一个出口。出口与通道流连通，用于将燃料从板排入燃烧器中。

附图说明

图1是示例性的燃气涡轮发动机的示意性的横截面图；

图2是可用于图1所示的燃气涡轮发动机的示例性排气烟道和示例性换热板的示意图；

图3是图2中所示沿着线3-3的排气烟道和换热板的横截面图；

图4是图2所示的换热板的透视图；

图5是可用于图1所示的燃气涡轮发动机的替换的换热板的示意图；

图6是可用于图1所示的燃气涡轮发动机的另一个替换的换热板的示意图；和

图7是可用于图1所示的燃气涡轮发动机的更进一步的替换的换热板的示意图。

具体实施方式

图1是示例性燃气涡轮发动机10的示意性的横截面图。发动机10包括压缩机组件12，燃烧器组件14，涡轮机组件16，和常规的压缩机/涡轮机转子轴18。应当注意，发动机10只是示例性的，本发明的这些实施例不限于发动机10而是可以替换地用于任何燃气涡轮发动机或者加热系统，该系统使用了可以以这里所述相似方式预热的流体。

在操作中，空气流过压缩机组件12，压缩空气排入燃烧器组件14用于和燃料混合并且冷却燃烧器组件14的部件。燃烧器组件14喷射燃料例如天然气和/或燃油到空气流中，点燃燃料空气混合物，从而通过燃烧使得燃料空气混合物膨胀并且产生高温燃烧气流16。燃烧器组件14与涡轮机组件20连通，将高温膨胀气流16排入涡轮机组件20中。高温膨胀气流16将转动能传给涡轮机组件20，且由于涡轮机组件20与转子18转动地连接，转子18随后提供转动动力给压缩机组件12。气流16从涡轮机组件20排入排气管22。