[发明专利]一种压气机进气冷却系统及其冷却方法

说明书

本发明提供的一种压气机进气冷却系统及其冷却方法，其中所述冷却系统包括：压气机和冷却器，冷却器位于压气机的进气端的前方；在压气机的进口导叶内设置第一冷却通道，第一冷却通道的入口和出口均为设在进口导叶与轮缘连接处的开口；且第一冷却通道的入口与冷却器的出口相连，第一冷却通道的出口通过循环泵与冷却器的入口相连。本发明提供的压气机进气冷却系统利用压气机已有的结构作为换热器，节省了材料和空间，实现紧凑式的冷却机构，提高压气机的折合转速，使得压气机做功能力增强；同时，在不增加换热器、不延长压气机进气通道和不喷入冷却水的情况下，降低压气机进气端的主流气体的温度，不会带来额外的气动损失。

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，更具体地，涉及一种压气机进气冷却系统及其冷却方法。

背景技术

燃气轮机是一种容积式动力机械，其输出功率受到压气机进口温度的显著影响。当压气机进口温度升高，空气密度减小，由于进气道允许的体积流量一定，所以质量流量相应降低，折合转速降低，燃气轮机机组的做功能力明显降低。

为了在较高进口温度下保证燃气轮机负荷，燃气轮机电厂可采用进气冷却的方式，即在燃气轮机压气机进口加装冷却装置，对于空气进行冷却，从而提高燃气轮机负荷。按照冷却形式划分，可以分为直接接触式与间接接触式两大类：直接接触式冷却原理为向压气机进口喷入水，利用水在空气中蒸发吸热来降低空气湿度；间接接触式冷却则为在压气机进口处设置表面换热器，空气与冷源工质在换热器中换热。

然而，现有技术存在以下不足：直接接触式进气冷却向压气机主流中喷入冷却工质，两种工质掺混会带来额外气动损失；间接接触式进气冷却需要在压气机进口布置额外的换热器与管路，既增大了燃气轮机机组所占空间，又由于进口段延长带来了额外气动损失。因此，需要针对压气机进气冷却发展一种更为紧凑的、无额外气动损失的进气冷却方式。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种压气机冷却系统及其冷却方法。

第一方面，本发明提供一种压气机冷却系统，包括：压气机和冷却器，所述冷却器位于所述压气机的进气端的前方；在压气机的进口导叶内设置第一冷却通道，所述第一冷却通道的入口和出口均为设在所述进口导叶与轮缘连接处的开口；且所述第一冷却通道的入口与冷却器的出口相连，所述第一冷却通道的出口通过循环泵与所述冷却器的入口相连。

其中，所述的压气机冷却系统，还包括：与轮缘一体成型的第二冷却通道，所述第二冷却通道的入口和出口均为设在所述轮缘的表面的开口，所述轮缘与所述进口导叶的顶部相连；所述第二冷却通道的入口与所述冷却器的出口相连，所述第二冷却通道的出口通过所述循环泵与所冷却器的入口相连。

其中，所述的压气机冷却系统，还包括：设置在轮毂内的第三冷却通道，所述第三冷却通道的入口和出口均为设在所述轮毂的表面的开口，所述轮毂与所述进口导叶的根部相连；所述第三冷却通道的入口与所述冷却器的出口相连，所述第三冷却通道的出口通过所述循环泵与所冷却器的入口相连。

其中，在所述第一冷却通道的内表面设有扰流柱。

其中，在所述第二冷却通道的内表面设有扰流柱。

其中，在所述第三冷却通道的内表面设有扰流柱。

第二方面，本发明提供一种利用上述的压气机冷却系统的冷却方法，包括：S1，将冷却器出口处的冷却工质输送至第一冷却通道的入口，以使冷却工质冷却进口导叶的壁面；S2，将所述第一冷却通道的出口处的冷却工质泵送至所述冷却器的入口。

其中，在所述S1之前还包括：利用所述冷却器冷却所述冷却工质，以使所述冷却工质的温度低于压气机进气端处空气的温度。

其中，所述的压气机进气冷却方法，还包括：将冷却器出口处的冷却工质输送至第二冷却通道的入口，以使冷却工质冷却轮缘；将所述第二冷却通道的出口处的冷却工质泵送至所述冷却器的入口。