СИСТЕМА ОХЛАЖЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗОНЕ

1. Система охлаждения компонентов газовой турбины, расположенных в высокотемпературной зоне, где турбина является частью турбинной установки, включающей турбину, камеру сгорания, обеспечивающую подачу горячего газа в турбину, и компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в камеру сгорания через выпускной патрубок компрессора, включающая:
источник внешней текучей среды, подаваемой в турбинную установку, по меньшей мере один теплообменник для охлаждения компонентов турбины, расположенный внутри турбины, замкнутый контур, по которому внешнюю текучую среду перемещают от внешнего источника в теплообменник(и) для охлаждения компонентов турбины, а затем перемещают из теплообменника и отводят в выпускной патрубок компрессора или на ступень турбины, причем внешняя текучая среда, перемещаемая из теплообменника, отводит тепло от компонентов турбины в высокотемпературной зоне.
2. Система по п.1, в которой внешнюю текучую среду отводят в выпускной патрубок компрессора, когда давление нагретой текучей среды равно или выше давления на выходе компрессора, чтобы обеспечить поступление текучей среды в выпускной патрубок компрессора.
3. Система по п.1, в которой внешнюю текучую среду отводят на ступень турбины, когда давление нагретой текучей среды меньше, чем давление на выходе компрессора, так что текучая среда не может поступать в выпускной патрубок компрессора.
4. Система по п.1, в которой всю внешнюю текучую среду отводят либо в выпускной патрубок компрессора, либо на ступень турбины.
5. Система по п.1, в которой первую часть внешней текучей среды отводят в выпускной патрубок компрессора, а вторую часть внешней текучей среды отводят на ступень турбины.
6. Система по п.3, в которой турбина является многоступенчатой турбиной и всю внешнюю текучую среду отводят на одну из ступеней турбины, а ступень, на которую отводят внешнюю текучую среду, определяют по уровню давления внешней текучей среды.
7. Система по п.1, в которой замкнутый контур системы охлаждения состоит из теплообменников, через которые протекает внешняя текучая среда для охлаждения компонентов газовой турбины в высокотемпературной зоне.
8. Система по п.7, в которой теплообменники соединены последовательно или параллельно.
9. Система по п.7, в которой первая часть теплообменников соединена последовательно, а вторая часть теплообменников соединена параллельно.
10. Система по п.3, в которой внешнюю текучую среду отводят на ступень турбины перед соплами на пути потока, по которому газ из камеры сгорания проходит через ступень турбины.
11. Система по п.1, в которой внешняя текучая среда представляет собой газообразный азот, диоксид углерода, пар или воздух.
12. Система по п.1, дополнительно включающая внешний компрессор, в котором внешнюю текучую среду сжимают перед ее поступлением в замкнутый контур, чтобы компенсировать ожидаемое падение давления внешней текучей среды, когда она поступает в замкнутый контур.
13. Система по п.1, дополнительно включающая теплообменник, через который пропускают воздух, извлекаемый из компрессора, обеспечивающего подачу сжатого воздуха в камеру сгорания, и через который проходит внешняя текучая среда, посредством чего тепло либо добавляют к внешней текучей среде, чтобы избежать резкого изменения температуры охлаждаемых компонентов турбины в результате воздействия слишком холодной внешней текучей среды, или тепло извлекают из внешней текучей среды, когда она является слишком горячей, чтобы обеспечить возможность охлаждения компонентов турбины.
14. Система по п.1, в которой каждый из по меньшей мере одного теплообменника для охлаждения компонентов турбины представляет собой лопатку турбины, снабженную отверстиями, которые позволяют внешней текучей среде поступать в лопатку и охлаждать ее, а затем выходить из лопатки, чтобы отводить тепло из лопатки.
15. Система по п.1, в которой турбина является многоступенчатой турбиной с теплообменниками для охлаждения компонентов турбины, расположенными внутри ступеней турбины, и теплообменники для охлаждения компонентов турбины, распложенные внутри ступеней турбины, соединены последовательно в замкнутом контуре.
16. Система по п.1, в которой турбина является многоступенчатой турбиной с теплообменниками для охлаждения компонентов турбины, расположенными внутри ступеней турбины, и теплообменники для охлаждения компонентов турбины, распложенные внутри ступеней турбины, соединены параллельно в замкнутом контуре.
17. Система по п.2, в которой внешнюю текучую среду перемещают в выпускной патрубок компрессора при давлении, равном давлению на выходе компрессора плюс 0,17 МПа (25 фунт/кв.дюйм).
18. Система по п.1, в которой внешняя текучая среда представляет собой газообразный азот, а источником газообразного азота является установка разделения воздуха, где от приблизительно 0% до 40% газообразного азота из установки разделения воздуха подают в азотный компрессор перед его поступлением в замкнутый контур.
19. Система по п.18, в которой сжатый азот из азотного компрессора, возможно, смешивают с паром или воздухом, извлеченным из компрессора.
20. Система по п.19, в которой азот выпускают из азотного компрессора при давлении, равном давлению на выходе из компрессора плюс 1,24 МПа абс. (180 фунт/кв.дюйм абс.), и расходе 81,6 кг/л (180 фунт/с) для компенсации потерь давления в замкнутом контуре, возникающих в результате последовательного соединения теплообменников.
21. Система охлаждения по п.1, в которой внешняя текучая среда представляет собой газообразный азот, являющийся разбавляющим азотом, который не сжимают перед поступлением в замкнутый контур.
22. Система по п.12, в которой разбавляющий азот поступает в замкнутый контур при температуре 15°С (59°F) и давлении 0,55 МПа абс.(80 фунт/кв.дюйм абс.).
23. Система по п.12, в которой азот-разбавитель, возможно, смешивают с потоком пара или воздуха пред его поступлением в замкнутый контур.
24. Система охлаждения компонентов газовой турбины, расположенных в высокотемпературной зоне, где турбина представляет собой многоступенчатую турбину, которая является частью установки, включающей турбину, камеру сгорания, обеспечивающую подачу горячего газа в турбину, и компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха к камере сгорания через выпускной патрубок компрессора, включающая:
источник внешней текучей среды, подаваемой в турбинную установку, теплообменники турбинных лопаток на каждой ступени турбины, где турбинные лопатки снабжены отверстиями, через которые протекает внешняя текучая среда для отвода тепла от лопаток, причем отверстия в турбинных лопатках на каждой ступени турбины соединены параллельно или последовательно, и замкнутый контур, через который внешнюю текучую среду перемещают от источника внешней текучей среды в теплообменники турбинных лопаток в турбине и из теплообменников турбинных лопаток, и отводят в выпускной патрубок компрессора, когда давление внешней текучей среды выше, чем давление на выходе из компрессора, или на ступень многоступенчатой турбины, когда давление внешней текучей среды ниже, чем давление на выходе из компрессора, причем внешняя текучая среда, перемещаемая от теплообменников, отводит тепло от компонентов турбины в высокотемпературной зоне.
25. Система охлаждения компонентов газовой турбины, расположенных в высокотемпературной зоне, где турбина представляет собой многоступенчатую турбину, которая является частью установки, включающей турбину, камеру сгорания, обеспечивающую подачу горячего газа в турбину и компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха к камере сгорания через выпускной патрубок компрессора, включающая:
источник газообразного азота, теплообменники турбинных лопаток, расположенные на каждой ступени турбины, причем теплообменники, расположенные внутри ступеней турбины, соединены параллельно или последовательно, замкнутый контур, через который газообразный азот перемещают от источника газообразного азота в теплообменники в турбине и из теплообменников, и отводят в выпускной патрубок компрессора или на ступень многоступенчатой турбины, внешний компрессор, в котором газообразный азот сжимают перед его подачей в замкнутый контур для компенсации ожидаемого падения давления газообразного азота, когда он поступает в замкнутый контур, и теплообменник, через который пропускают воздух, извлекаемый из компрессора, обеспечивающего подачу сжатого воздуха в камеры сгорания, и через который пропускают газообразный азот, посредством чего тепло либо добавляют, или извлекают из газообразного азота перед поступлением газообразного азота в замкнутый контур, причем газообразный азот, перемещаемый от теплообменников в турбине, отводит тепло от компонентов турбины в высокотемпературной зоне.