用于涡轮机的冷却系统.pdf

本发明涉及用于涡轮机的冷却系统，具体而言，本发明的一个实施例可提供用于涡轮机(100)的多个舱室的集成冷却系统(155，175)。根据本发明实施例的该冷却系统可为使用者提供如下好处：组合循环效率的提高和功率输出的增加。这可通过需要更少的空气循环装置而减少排气稀释损失并降低寄生负载而引起。本发明也可通过需要更少的空气循环装置和集成冷却系统而减少冷却系统的安装和起动费用来有益于使用者。本发明可通过集成冷却回路(155，175)循环冷却流体，该集成冷却回路(155，175)可与涡轮机(100)的多个舱室的各个舱室成流体连通。

1.  一种用于冷却涡轮机(100)的多个舱室的系统，该系统包括：
包括多个舱室的涡轮机(100)，其中，舱室至少包括第一舱室(105)和第二舱室(110)；
用于降低所述多个舱室的各个舱室(105，110)的温度的冷却系统，其中，所述冷却系统包括：
至少与所述第一舱室(105)和所述第二舱室(110)成流体连通的冷却回路，其中，所述冷却回路的第一部分(155)位于所述第一舱室(105)内，而所述冷却回路的第二部分(175)位于所述第二舱室(110)内；
用于使冷却流体移动通过所述冷却回路的至少一个空气循环装置(160，180)；其中，所述冷却流体包括来自环境的空气；
其中，空气在第一温度范围下进入所述第一舱室(105)，在第二温度范围下离开所述第一舱室(105)，然后在第二温度范围下进入所述第二舱室(110)，并在第三温度范围下离开所述第二舱室(110)。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却回路的所述第一部分(155)包括：
用于允许空气进入所述第一舱室(105)的第一舱室供给管线(165)；以及
用于允许空气离开所述第一舱室(105)的第一舱室排出管线(170)。

3.  如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一舱室(105)包围至少一个涡轮机部件，其中，所述至少一个涡轮机部件包括：
压缩机段(125)；
燃烧段(130)；或
涡轮段(140)。

4.  如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述冷却回路的所述第二部分(175)包括：
第二舱室供给管线(185)；以及
用于将所述第二舱室供给管线(185)与所述冷却回路的所述第一部分(155)的排出端集成的至少一个舱室连接。

5.  如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二舱室(175)包围排气架(145)，其中，所述排气架(145)包括外壳，并且其中，所述第二舱室供给管线(185)与外壳集成。

6.  如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述外壳包括双重壁(150)，并允许所述第二舱室供给管线(185)通过所述双重壁(150)排出空气。

7.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述第二舱室(110)的后末端集成的余热蒸汽发生器(115)，其中，所述余热蒸汽发生器(115)接收由所述涡轮机(100)产生的排气，并接收来自所述冷却回路(155，175)的排放部分的空气。

8.  如权利要求7所述的系统，其特征在于，至少一个空气循环装置(155，175)包括风扇，并连接到所述第一舱室供给管线(165)的入口端。

9.  如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述风扇接收来自环境的空气，并使空气移动通过：所述第一舱室供给管线(165)、所述第一舱室排出管线(170)、所述第二舱室供给管线(185)、所述至少一个舱室连接(205)和所述第二舱室排出管线，其中，空气被排入所述排气架(145)。

10.  如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括旁通系统(210)，所述旁通系统(210)用于允许空气的一部分从所述冷却回路(155，175)排出。

用于涡轮机的冷却系统
技术领域
本发明一般地涉及用于涡轮机的冷却系统；更具体地但并不是以限制的方式涉及需要更少能量来运行的集成冷却系统。
背景技术
通常，发电设备的许多部件和/或系统需要冷却。图1A和1B(统称为图1)为图示了用于涡轮机的已知的独立式冷却系统的示意图。图1图示了涡轮机100、余热蒸汽发生器(HRSG)115和烟囱120。
通常，涡轮机100可包括包围涡轮机100的部件的多个舱室。图1图示了多个舱室的其中两个舱室：第一舱室105和第二舱室110。尽管本发明反复地参考第一舱室105和第二舱室110来进行描述，但本发明不限于第一舱室105和第二舱室110。此外，本发明的一个实施例可适于多个舱室中的各个舱室，其中的一些舱室在图中没有被图示。
第一舱室105可包围压缩机段125，该压缩机段125如箭头所示吸入环境空气。环境空气进入压缩机段125，经压缩后排放至燃烧系统130，例如为天然气的燃料在此处燃烧以提供驱动涡轮段140的高能燃烧气体。在涡轮段140中，燃烧气体的能量转化为功，其中的一些功用来驱动压缩机段125，而剩余的功可用来驱动负载，例如但不限于发电机(未被示出)。当涡轮机100运行时，这些部件发出热量，这些热量使被第一舱室105所包围的环境温度升高。
第一舱室105也可包括第一舱室(FC)冷却回路155，该冷却回路155用来降低第一舱室105内的环境温度。FC冷却回路155的一个实施例可包括FC空气循环装置160、FC供给管线165和FC排出管线170。FC空气循环装置160的一个实施例可包括至少一个风扇。FC冷却回路155可吸入来自环境的空气。例如但不限于，该空气可直接从环境流入，或者该空气可从调节源自环境的空气的管道系统流入。
其次，FC冷却回路155可使环境空气移动通过FC供给管线165进入第一舱室105。这里，环境空气变热，因为来自第一舱室105的一些热量被去除。然后，加热的空气经由FC排出管线170排向大气。
例如但不限于，FC冷却回路155吸入环境空气，从第一舱室105去除热量。然后此加热的空气可以200华氏度或更高的温度排向大气。
第二舱室110可包围排气架145，该排气架145通常用来使涡轮机100所产生的排气向HRSG115移动。这里，排气架145引导经由外壳从涡轮段140流向HRSG115的排气。外壳的一个实施例包括双重壁150。该双重壁150可包括包围排气架145的圆形环面，如图1B中所图示。外壳的一个备选实施例可包括单一外壳，其中单一壁可包括冷却孔和/或用于冷却排气架145的蛇形冷却通道。
第二舱室110也可包括第二舱室(SC)冷却回路175，该冷却回路175用来降低第二舱室110内的环境温度。SC冷却回路175的一个实施例可包括SC空气循环装置180和SC供给管线185。SC空气循环装置180的一个实施例可包括至少一个鼓风机。SC冷却回路175可吸入环境空气，然后通过SC供给管线185将环境空气移入双重壁150。这里，环境空气用来冷却排气架145，排气架145由在其内流动的排气加热。环境空气变热并被排向加热的空气与排气混合的HRSG115。
例如但不限于，SC冷却回路175吸入可变热到350华氏度或更高温度的环境空气。然后此加热的空气与可在1150华氏度或更高温度下的排气混合。
对于现有的冷却系统可能有一些担忧。FC空气循环装置160和SC空气循环装置180典型地需要电力来运行。装置160、180可被认为是涡轮机100上的寄生负载。通常，寄生负载消耗涡轮机所产生的能量的一部分，导致总效率降低。
同样，当自双重壁150排出的相对较冷的空气与从排气架145的内部排出的明显更热的排气混合时，就会发生温度稀释(temperaturedilution)。温度稀释可被认为是不可逆的能量损失，其导致可用于HRSG115的及底循环的能量更少。此温度稀释可引起大约10到20度的温度下降，导致涡轮机100和HRSG115的效率降低。
由于上述原因，需要一种集成的涡轮机冷却系统。该系统应当集成多个涡轮机舱室的冷却。该系统也应当降低涡轮机上的寄生负载量。该系统还应当减少温度降低的影响。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于冷却涡轮机的多个舱室的系统，该系统包括：包括多个舱室的涡轮机，其中，舱室至少包括第一舱室和第二舱室；用于降低多个舱室的每一个舱室的温度的冷却系统，其中，该冷却系统包括：至少与第一舱室和第二舱室成流体连通的冷却回路，其中，该冷却回路的第一部分位于第一舱室内，而该冷却回路的第二部分位于第二舱室内；用于使冷却流体移动通过该冷却回路的至少一个空气循环装置，其中，冷却流体包括来自环境的空气，其中，空气在第一温度范围下进入第一舱室，在第二温度范围下离开第一舱室，然后在第二温度范围下进入第二舱室，并在第三温度范围下离开第二舱室。
附图说明
当参考附图(其中，贯穿所有附图，相似的字母代表相似的元件)阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。
图1A和1B，统称图1，是图示了用于涡轮机的已知的独立式冷却系统的示意图；
图2是图示了用于涡轮机的根据本发明一个实施例的集成冷却系统的示意图；
图3是图示了用于涡轮机的根据本发明一个备选实施例的集成冷却系统的示意图。
部件列表：