[实用新型]一种燃料参与涡轮叶片冷却的系统

说明书

一种燃料参与涡轮叶片冷却的系统，它属于燃气轮机结构领域。它包括燃料箱、涡轮静叶、油管、燃烧器、转子轴和涡轮盘。燃料箱和涡轮静叶之间有油管连接，涡轮静叶和燃烧器之间有油管连接，燃料箱和转子轴之间有油管连接。涡轮静叶设有依次连接的入口径向燃料通道、周向燃料通道和出口径向燃料通道，涡轮静叶的表面设有若干与出口径向燃料通道连接的燃料蒸发孔。涡轮盘和转子轴设有燃料孔，涡轮动叶设有与涡轮盘和转子轴燃料孔相连的燃料通道，涡轮动叶表面设有若干与燃料通道连接的燃料蒸发孔。涡轮静叶和涡轮动叶设有与燃料通道隔开的冷却空气通道。本发明减少了冷却空气的消耗量，减少了燃料的用量，提高了燃气轮机的单位输出功。

技术领域

本实用新型涉及一种燃料参与涡轮冷却的系统，属于燃气轮机结构领域。

背景技术

燃气轮机包括压缩空气的压气机、使压缩空气与燃料一起燃烧的燃烧器、将燃烧气体热能转换为旋转动能的涡轮等。对于燃气轮机，提高循环热效率的一个有效方法是提高涡轮入口的燃烧气体温度，但由于涡轮叶片材料所能承受温度的限制，涡轮叶片表面温度至少低于燃烧气体温度300～500K，需要对涡轮叶片进行有效地冷却。

燃气轮机涡轮叶片大多利用冷却空气进行冷却，一般将压气机某级的空气引至需要冷却的叶片，这种方法使用的冷却介质是单一的空气。有的地面上用的燃气轮机在将冷却空气引至涡轮叶片前，先用冷空气或者水进行冷却，对涡轮的冷却介质仍旧是单一的空气。也有引入水蒸汽对叶片进行冷却，涡轮冷却采用水蒸汽和空气两种介质，但这种冷却方式必须具备充足的蒸汽。完全依靠冷却空气对涡轮叶片进行冷却，冷却空气消耗量大，甚至占到燃气轮机进口空气总量的30％。大的冷却空气用量减少了参与做功的空气量流，干扰了主气流的流动，降低了燃气轮机的功率和效率。大量冷却空气形成气膜覆盖在被冷却的涡轮叶片表面，造成主气流流经叶片时的温度不均匀。

实用新型内容

本实用新型是为解决现在技术中涡轮冷却消耗大量冷却空气的不足，提供一种燃料参与涡轮冷却的系统，该系统在相同冷却效果下节省可观的冷却空气。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种燃料参与涡轮冷却的系统，利用流动的燃料辅助对涡轮叶片的冷却，流动的燃料包括液体、气体或液体与气体的混合物，让燃料流经涡轮叶片进行吸热，减少涡轮叶片冷却空气的用量。来自燃料箱的燃料分两路分别流经涡轮静叶和涡轮动叶。流经涡轮静叶的燃料，在吸收涡轮静叶的热量后大部分被输送到燃烧器进行燃烧，少部分经由涡轮静叶上的燃料蒸发孔排出，在涡轮静叶的表面形成冷却保护膜。流经涡轮动叶的燃料，在吸收涡轮动叶的热量后全部从涡轮动叶上的燃料蒸发孔排出，在涡轮动叶片的表面形成冷却保护膜。燃料参与涡轮冷却的系统同时采用冷却空气对涡轮叶片进行冷却。

本实用新型的有益效果：该燃料参与涡轮叶片冷却的系统减少了冷却空气的消耗量，由于燃料在吸热过程中首先会温度升高，当温度达到一定值后燃料会发生蒸发气化，燃料在这个升温和气化的物理过程中能够吸收大量的热量，燃料在气化完成以后，会经历一个继续吸热的过程，温度继续升高，当温度升高到一定值，燃料会发生分子分解的化学反应，这个化学变化同样是一个吸热过程，因此流动的燃料可以代替部分冷却空气。同时燃料在送达燃烧器前，温度已经上升到很高的值，由于燃料以升温为目的，燃料温度的升高可以减少燃料的用量。该燃料参与涡轮叶片冷却系统除了减少冷却空气用量外，部分燃料在涡轮级间燃烧放出热量，构成热力过程中的级间再热，提高了燃气轮机的输出功。

附图说明

图1是燃料参与涡轮叶片冷却的系统图。

图2是涡轮静叶冷却结构图。

图3是涡轮动叶冷却结构图。

本实用新型附图中附图标记说明：