蒸馏过程和涡轮发动机中间冷却器的系统及方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机及相关联的冷却系统。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机包括由热燃烧气体驱动的一个或更多个涡轮级。例如，燃气涡轮发动机可包括压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。燃烧器区段可包括构造成压缩氧化剂(例如，空气)的一个或更多个压缩机级，氧化剂接着发送至燃烧器区段。燃烧器区段可包括构造成使燃料与氧化剂(例如，空气)燃烧来生成热燃烧气体的一个或更多个燃烧器。最后，涡轮区段可包括由热燃烧气体驱动的一个或更多个涡轮级。燃气涡轮发动机生成相当大量的热，并且因此一个或更多个冷却系统可用于冷却燃气涡轮发动机的区段。遗憾地，冷却系统大体上将任何提取热排放到大气中作为废热。
【发明内容】
[0003]在范围上与原来要求权利的发明相称的某些实施例在下文概括。这些实施例并不旨在限制要求权利的发明的范围，而相反，这些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含可与下文陈述的实施例相似或不同的多种形式。
[0004]在第一实施例中，一种系统包括中间冷却器，其构造成使工作流体和燃气涡轮发动机的压缩空气流过中间冷却器来在工作流体与压缩空气之间交换热。系统还包括多效蒸馏系统，其构造成使工作流体和混合物流动来在工作流体与混合物之间交换热以实现混合物的蒸馏。
[0005]在第二实施例中，一种系统包括控制器，其构造成调节至少一个阀来控制穿过燃气涡轮发动机的中间冷却器和穿过多效蒸馏系统的工作流体流。
[0006]在第三实施例中，一种方法包括使工作流体流过燃气涡轮发动机的中间冷却器、在工作流体与来自燃气涡轮发动机的压缩空气之间交换热、使工作流体从中间冷却器流至多效蒸馏系统，以及在多效蒸馏系统的容器内在工作流体与混合物之间交换热。
[0007]技术方案1.一种系统，包括:
中间冷却器，其构造成使工作流体和燃气涡轮发动机的压缩空气流过所述中间冷却器来在所述工作流体与所述压缩空气之间交换热；以及
多效蒸馏系统，其构造成使所述工作流体和混合物流动来在所述工作流体与所述混合物之间交换热来实现所述混合物的蒸馏。
[0008]技术方案2.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述多效蒸馏系统包括构造成蒸馏所述混合物的一个或多个效果容器，其中所述一个或多个效果容器中的第一效容器构造成在所述工作流体与所述混合物之间交换热来产生第一馏出物蒸汽和第一浓缩混合物。
[0009]技术方案3.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个效果容器包括所述第一效容器下游的第二效容器，其中所述第二效容器构造成在所述第一馏出物蒸汽与所述第一浓缩混合物之间交换热来产生第二馏出物蒸汽和第二浓缩混合物。
[0010]技术方案4.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成调节一个或更多个阀的操作来控制所述工作流体穿过所述中间冷却器和/或所述多效蒸馏系统的流动。
[0011]技术方案5.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个阀包括设置在所述中间冷却器下游和所述多效蒸馏系统上游的流动控制阀。
[0012]技术方案6.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个温度传感器，其中所述至少一个温度传感器构造成测量所述工作流体的温度、所述压缩空气的温度或两者，其中所述控制器构造成基于从所述至少一个温度传感器接收的反馈来调节所述一个或更多个阀的操作。
[0013]技术方案7.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个阀包括加热阀，其构造成将所述工作流体的至少一部分转移离所述多效蒸馏系统且回到所述中间冷却器，使得所述工作流体的所述部分在闭环中流入和流出所述中间冷却器，直到所述工作流体达到期望温度。
[0014]技术方案8.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述多效蒸馏系统下游和所述中间冷却器上游的冷却器，其中所述冷却器构造成在离开所述多效蒸馏系统的所述工作流体与冷却剂之间交换热。
[0015]技术方案9.根据技术方案8所述的系统，其特征在于，所述系统包括混合阀，其构造成将所述工作流体的第一部分转移以免进入所述冷却器，使得所述工作流体的所述第一部分与在所述冷却器下游流过所述冷却器的所述工作流体的第二部分组合。
[0016]技术方案10.根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述中间冷却器下游的旁通阀，其中所述旁通阀构造成转移所述工作流体以免进入所述多效蒸馏系统，并且所述旁通阀构造成使所述工作流体流至所述冷却器。
[0017]技术方案11.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括进料加热器，其构造成在所述混合物进入所述多效蒸馏系统的效果容器之前在离开所述多效蒸馏系统的所述工作流体与所述混合物之间交换热。
[0018]技术方案12.—种系统，包括:
控制器，其构造成调节至少一个阀来控制流过燃气涡轮发动机的中间冷却器和流过多效蒸馏系统的工作流体。
[0019]技术方案13.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述系统包括:
所述至少一个阀；以及
所述多效蒸馏系统；
其中所述至少一个阀包括设置在所述中间冷却器与所述多效蒸馏系统的第一容器之间的流量控制阀。
[0020]技术方案14.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，所述至少一个阀包括设置在所述中间冷却器下游的旁通阀，其中所述旁通阀构造成转移所述工作流体以免进入所述多效蒸馏系统，并且所述旁通阀构造成使所述工作流体流至设置在所述中间冷却器上游的冷却器。
[0021]技术方案15.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，所述至少一个阀包括混合阀，其构造成转移所述工作流体的第一部分以免进入冷却器，使得所述工作流体的所述第一部分与在所述冷却器下游流过所述冷却器的所述工作流体的第二部分组合。
[0022]技术方案16.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，所述至少一个阀包括加热阀，其构造成将所述工作流体的至少一部分转移离所述多效蒸馏系统且回到所述中间冷却器，使得所述工作流体的所述部分在闭环中流入和流出所述中间冷却器，直到所述工作流体达到期望温度。
[0023]技术方案17.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个温度传感器，其中所述至少一个温度传感器构造成测量所述工作流体的温度、所述压缩空气的温度或两者，其中所述控制器构造成基于从所述至少一个温度传感器接收的反馈来调节所述至少一个阀中的一个的操作。
[0024]技术方案18.—种方法，包括:
使工作流体流过燃气涡轮发动机的中间冷却器；
在所述工作流体与来自所述燃气涡轮发动机的压缩空气之间交换热；
使所述工作流体从所述中间冷却器流至多效蒸馏系统；以及在所述多效蒸馏系统的容器内在所述工作流体与混合物之间交换热。
[0025]技术方案19.根据技术方案18所述的方法，其特征在于，所述方法包括:
使所述工作流体从所述多效蒸馏系统的所述容器流至预加热器；以及
在使所述混合物流至所述多效蒸馏系统的所述容器之前在所述预加热器内在所述工作流体与所述混合物之间交换热。
[0026]技术方案20.根据技术方案18所述的方法，其特征在于，所述方法包括:
基于所述工作流体的测量温度来调节所述工作流体的流速，以实现所述中间冷却器上游的所述工作流体的期望温度。
【附图说明】
[0027]在参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在该附图中，相似的标记表示全部附图中的相似部分，其中:
图1为示出根据本公开内容的实施例的具有中间冷却器的涡轮发动机的示意性框图； 图2为示出根据本公开内容的实施例的使用工作流体的多效蒸馏系统的示意性框图；
以及
图3为示出根据本公开内容的实施例的具有带多效蒸馏系统的中间冷却器的涡轮发动机的示意性框图。
【具体实施方式】
[0028]将在下面描述本发明的