CN216617683U - 涡轮发动机进气冷却系统以及涡轮发动机设备 - Google Patents

Abstract

一种涡轮发动机进气冷却系统以及涡轮发动机设备，涡轮发动机具有进气端和排气端，该发动机进气冷却系统包括排气回收装置、制冷装置和气液换热装置。涡轮发动机的排气端与排气回收装置的气体输入端直接连接；制冷装置包括热源气体输入端、第一液体输入端和制冷液体排出端，排气回收装置的气体输出端与热源气体输入端直接连接，制冷装置配置为利用尾气的热量经过热量交换过程而进行制冷；气液换热装置包括进气端、排气端和进液端，进液端与制冷装置的制冷液体排出端连接，经气液换热装置的进气端输入的工作气体与经气液换热装置的进液端输入的工作液体在气液换热装置中进行热量交换，气液换热装置的排气端与涡轮发动机的进气端连接。

Description

涡轮发动机进气冷却系统以及涡轮发动机设备

技术领域

本公开至少一实施例涉及一种涡轮发动机进气冷却系统以及涡轮发动机设备。

背景技术

以涡轮发动机为动力源的压裂设备在油田的应用规模正在逐渐扩大，涡轮发动机的功率受环境温度影响较大，由于燃气轮机属于定容积设备，当做功空气在高温天气下密度降低，比容增大时，就会降低燃机的进气质量流量，从而造成功率下降。例如，对于一些涡轮发动机，进气温度每升高1℃，功率损失约1％，涡轮发动机的这种特点限制了其工作环境的适用性。

实用新型内容

本公开至少一实施例提供一种涡轮发动机进气冷却系统，涡轮发动机具有进气端和排气端，该发动机进气冷却系统包括：排气回收装置、制冷装置和气液换热装置。排气回收装置包括气体输入端和气体输出端，所述涡轮发动机的排气端与所述气体输入端直接连接；制冷装置包括热源气体输入端、第一液体输入端和制冷液体排出端，所述排气回收装置的气体输出端与所述热源气体输入端直接连接，所述制冷装置配置为利用所述尾气的热量经过热量交换过程而进行制冷；气液换热装置包括进气端、排气端和进液端，所述进液端与所述制冷装置的制冷液体排出端连接，经所述气液换热装置的进气端输入的工作气体与经所述气液换热装置的进液端输入的工作液体在所述气液换热装置中进行热量交换，并且，所述气液换热装置的排气端与所述涡轮发动机的进气端连接。本公开实施例提供的涡轮发动机进气冷却系统直接利用涡轮发动机排出的尾气的热量作为制冷装置的热源来产生低温的制冷液体，利用低温的制冷液体对输入涡轮发动机进气端的工作气体进行降温。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括第一输气管道和第二输气管道。第一输气管道将所述涡轮发动机的排气端与所述排气回收装置的进气端直接连接；第二输气管道将所述排气回收装置的气体输出端与所述制冷装置的热源气体输入端直接连接。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述制冷装置为溴化锂制冷机，所述溴化锂制冷机包括发生器301和热源气体输送管道，所述发生器301中设置有溴化锂溶液，所述热源气体输送管道连接所述热源气体输入端与所述发生器301。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述气液换热装置还包括排液端，所述气液换热装置的排液端与所述制冷装置的第一输入液体输入端32直接连接。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括第一过滤装置，第一过滤装置连接于所述气液换热装置的排气端与所述涡轮发动机的进气端之间，且配置为对从所述气液换热装置排出的所述工作气体进行过滤。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括第二过滤装置，第二过滤装置连接于所述第一过滤装置与所述涡轮发动机的进气端之间，且配置为对所述第一过滤装置排出的所述工作气体进行过滤。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述第二过滤装置的过滤精度高于所述第一过滤装置的过滤精度，经过所述第二过滤装置后的所述工作气体的纯度高于经过所述第一过滤装置后的所述工作气体的纯度。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机包括消音器，所述消音器位于所述涡轮发动机的排气端且配置为减小所述涡轮发动机排气所形成的噪音，所述排气回收装置设置在所述消音器上。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机包括工作腔和进气舱。进气舱包括所述涡轮发动机的进气端，且与所述工作腔连接，所述气液换热装置设置在所述进气舱上，所述气液换热装置的排气端与所述进气舱连接。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述气液换热装置设置在所述进气舱的远离地面的顶部。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述涡轮发动机的工作腔包括空气压缩机和燃烧室。空气压缩机与所述进气舱连接；燃烧室与所述空气压缩机连接。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统还包括温度控制系统，所述温度控制系统配置为调节所述工作气体在所述气液换热装置中经过热量交换后的温度。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统还包括分液器，分液器配置为将在所述气液换热装置中经过热量交换的所述工作气体中的至少部分液体去除。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，所述工作气体在所述气液换热装置中经过与所述制冷液体发生热量交换后，所述工作气体的温度降低至少20C°。

例如，该涡轮发动机进气冷却系统中，输入至所述气液换热装置的进气端的所述工作气体的温度为30℃～40℃，从所述气液换热装置的排气端排出的所述工作气体的温度为10℃～18℃。

本公开至少一实施例还提供一种涡轮发动机设备，该涡轮发动机设备包括本公开实施例提供的任意一种涡轮发动机进气冷却系统。

例如，该涡轮发动机设备中，所述涡轮发动机设备包括主承载体，所述排气回收装置、所述制冷装置和所述气液换热装置均设置在所述主承载体上。

例如，该涡轮发动机设备中，所述涡轮发动机设备为涡轮压裂设备或涡轮发电设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本公开一实施例提供的一种涡轮发动机进气冷却系统示意图；

图2为本公开一实施例提供的涡轮发动机进气冷却系统的制冷装置的示意图；

图3为本公开一实施例提供的涡轮发动机进气冷却系统的包括涡轮发动机的排气端、消音器和排气回收装置的示意图；

图4为本公开一实施例提供的另一种涡轮发动机进气冷却系统示意图；

图5为本公开一实施例提供的又一种涡轮发动机进气冷却系统示意图；

图6为本公开一实施例提供的一种涡轮发动机设备的示意框图；

图7为本公开一实施例提供的一种涡轮发动机设备的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开所使用的附图的尺寸并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体尺寸可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是结构示意图。

可通过涡轮发动机进气冷却工艺改善由于空气温度过高导致涡轮发动机功率下降的问题。涡轮发动机进气冷却的技术在燃气涡轮发电机组的产品上有所应用。

本公开至少一实施例提供一种涡轮发动机进气冷却系统，所述涡轮发动机具有进气端和排气端，所述涡轮发动机进气冷却系统包括：进气冷却装置，包括气体输入端和气体输出端，且配置为对从所述气体输入端输入的工作气体进行冷却，所述气体输出端与所述涡轮发动机的进气端连接。

示例性地，图1为本公开一实施例提供的一种涡轮发动机进气冷却系统示意图。如图1所示，该涡轮发动机1具有进气端11和排气端12，涡轮发动机进气冷却系统10包括排气回收装置2和制冷装置3。进气冷却装置包括气液换热装置4。排气回收装置2包括气体输入端21和气体输出端22，涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的气体输入端21直接连接。制冷装置3包括热源气体输入端31、第一液体输入端32和制冷液体排出端33，排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31直接连接，制冷装置3配置为利用尾气的热量经过热量交换过程而进行制冷，该热量交换过程包括气液热量交换，例如蒸发、液化等过程。气液换热装置4包括进气端、排气端和进液端，进液端与制冷装置3的制冷液体排出端33连接，经气液换热装置4的进气端41输入的工作气体与经气液换热装置4的进液端44输入的工作液体在气液换热装置4中进行热量交换，并且，气液换热装置4的排气端42与涡轮发动机1的进气端11连接。即，所述进气冷却装置包括气液换热装置，所述气液换热装置包括进气端、排气端和进液端，其中，所述进液端与所述制冷装置的制冷液体排出端连接，所述气液换热装置的进气端作为所述进气冷却装置的所述气体输入端，经所述气液换热装置的进气端输入的工作气体与经所述气液换热装置的进液端输入的工作液体在所述气液换热装置中进行热量交换，并且，所述气液换热装置的排气端作为所述进气冷却装置的所述气体输出端与所述涡轮发动机的进气端连接。燃料在涡轮发动机的燃烧室燃烧后产生大量高温尾气，涡轮发动机的燃料效率较低，约为13％～30.3％，涡轮发动机的排气热量很高，如果不加以利用，涡轮发动机的排气余热浪费严重。本公开实施例提供的涡轮发动机进气冷却系统10直接利用涡轮发动机1排出的尾气的热量作为制冷装置2的热源来产生低温的制冷液体，并直接利用制冷装置2产生的低温的制冷液体对输入涡轮发动机1的进气端11的工作气体进行降温，以提高尾气的热量利用效率和对工作气体的冷却效果。充分利用了涡轮发动机排出的尾气的热量来改善由于空气温度过高导致涡轮发动机功率下降的问题，节约能源，并且，该涡轮发动机进气冷却系统10便于集成在车载涡轮发动机设备上，也可以设置于厂房中，拓展了对涡轮发动机进气冷却工艺的适用范围。

需要说明的是，涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的气体输入端21直接连接是指，涡轮发动机1的排气端12排出的高温尾气直接进入排气回收装置2的气体输入端21；例如，涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的气体输入端21之间不设置任何装置，涡轮发动机1的排气端12排出的高温尾气不经过任何其他结构而从排气端12直接经进入排气回收装置2的气体输入端21而进入排气回收装置2，或者，涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的气体输入端21之间除了设置涡轮发动机1的尾气输送装置例如输气管道(例如下述第一输气管道A)之外不设置任何其他的设备，不设置其他任何做功设备，这些做功设备包括但不限于是燃气轮机等需要热源的设备，如此，涡轮发动机1的排气端12排出的高温尾气只经尾气输送装置例如输气管道而进入排气回收装置2的气体输入端21，从而进入排气回收装置2。排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31直接连接是指，排气回收装置2中的高温尾气直接进入制冷装置3的热源气体输入端31；例如，排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31之间不设置任何装置，排气回收装置2中的高温尾气不经过任何其他结构而从排气端12直接经制冷装置3的热源气体输入端31进入排气回收装置2，或者，排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31之间除了设置尾气输送装置例如输气管道(例如下述第二输气管道B)之外不设置任何其他的设备，例如不设置其他任何做功设备，这些做功设备包括但不限于是燃气轮机等需要热源的设备，如此，排气回收装置2的气体输出端22排出的高温尾气只经尾气输送装置例如输气管道而进入制冷装置3的热源气体输入端31从而进入制冷装置3。如此，可直接利用涡轮发动机1排出的尾气的热量作为制冷装置2的热源来产生低温的制冷液体，提高尾气的热量利用效率和对工作气体的冷却效果。

例如，如图1所示，涡轮发动机进气冷却系统10还包括第一输气管道A和第二输气管道B。第一输气管道A将涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的进气端21直接连接；第二输气管道B将排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31直接连接。即，涡轮发动机1的排气端12与排气回收装置2的气体输入端21之间除了第一输气管道A之外不设置任何其他的设备，不设置其他任何做功设备，这些做功设备包括但不限于是燃气轮机等需要热源的设备，如此，涡轮发动机1的排气端12排出的高温尾气只经第一输气管道A而进入排气回收装置2的气体输入端21，从而进入排气回收装置2；排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31之间除了设置第二输气管道B之外不设置任何其他的设备，例如不设置其他任何做功设备，这些做功设备包括但不限于是燃气轮机等需要热源的设备，如此，排气回收装置2的气体输出端22排出的高温尾气只经第二输气管道B而进入制冷装置3的热源气体输入端31从而进入制冷装置3。

或者，在其他至少一实施例中，排气回收装置2可以是排气回收管道，该排气回收管道直接将排气回收装置2的气体输出端22与制冷装置3的热源气体输入端31连接，涡轮发动机1的排气端12排出的高温尾气只经该排气回收管道而进入排气回收装置2的气体输入端21，从而进入排气回收装置2。

例如，工作气体例如为空气，或者可包括其他的可作为涡轮发动机的燃料的气体。

如图1所示，输气管道E与气液换热装置4的进气端41连接，工作气体经输气管道E进入气液换热装置4的进气端41，从而进入气液换热装置4。

例如，制冷装置3为溴化锂制冷机。图2为本公开一实施例提供的涡轮发动机进气冷却系统的制冷装置的示意图。如图2所示，溴化锂制冷机包括发生器301和热源气体输送管道a，发生器301中设置有溴化锂溶液，热源气体输送管道a连接热源气体输入端31与发生器301。

例如，发生器301为高压发生器。涡轮发动机1的高温排气经热源气体输入端31进入溴化锂制冷机，再经热源气体输送管道a进入高压发生器301，溴化锂水溶液在高压发生器301里被涡轮发动机1的高温排气加热至沸腾(例如加热至140℃)，即，涡轮发动机1的高温排气用作加热溴化锂水溶液的热源。

溴化锂制冷机还包括冷凝器302、蒸发器303、吸收器304、冷却进水输入端34和冷却水输出端35。高压发生器301产生的水蒸气进入冷凝器302中；被冷却进水冷凝成水，然后冷凝成水经U型管流入蒸发器303，第一液体例如为冷媒水经第一液体输入端32进入蒸发器，冷凝成水在蒸发器303中的高真空环境下汽化吸热，使流经蒸发器303的第一液体得到冷却，获得制冷液体，制冷液体通过制冷液体排出端33排出溴化锂制冷机。高压发生器301中被浓缩的溴化锂溶液经溶液热交换器预冷后，再进入吸收器304，吸收来自蒸发器303的水蒸气，放出的溶解热由经冷却水输入端34进入吸收器304的冷却出水带走，冷却出水通过冷却水输出端35输出。溴化锂溶液恢复原来的浓度后，在发生器中被重新加热，如此不断循环，达到制冷效果，循环产生制冷液体。

如图1所示，在溴化锂制冷机内不断将12℃回水冷却至7℃。例如，涡轮发动机进气冷却系统还包括冷却塔7，冷却塔7的冷却水输入端与溴化锂制冷机的冷却水输出端35连接，冷却出水通过冷却水输出端35输出至冷却塔7的冷却水输入端从而进入冷却塔7，冷却出水的热量在通过冷却塔阔散到大气，产生的温度较低的冷却进水通过冷却水输入端34进入吸收器304，如此构成冷却水循环系统。冷却水循环系统还包括用于输送冷却出水和冷却进水的泵系统，泵系统可设置一用一备，如果水泵可靠性高，为了节省空间，也可以设为单泵配置。当然，上述溴化锂制冷机的结构只是示例性的，没有提及的特征可参考本领域常规技术实现，也可以是其他类型的溴化锂制冷机。

结合图1，经制冷液体排出端33排出溴化锂制冷机的制冷液体通过经气液换热装置4的进液端进入气液换热装置4，例如，输液管道D连接制冷液体排出端33与气液换热装置4的进液端44，从制冷液体排出端33排出的制冷液体经输液管道D进入气液换热装置4，该制冷液体作为在在气液换热装置4中与工作气体进行热量交换的工作液体。

例如，如图1所示，气液换热装置4还包括排液端43，气液换热装置4的排液端43与制冷装置3的第一输入液体输入端32连接，制冷液体在气液换热装置4中经与工作气体热量交换后从气液换热装置4的排液端43排出，然后被输送至第一液体输入端32从而进入制冷装置3中，以循环利用制冷液体，节约用水量，节约资源，提高资源利用率。例如，输液管道C连接气液换热装置4的排液端43与第一液体输入端32，从气液换热装置4的排液端43排出的制冷液体经输液管道C进入制冷装置3。

例如，工作气体在气液换热装置4中经过与制冷液体发生热量交换后的温度是可调节的。例如，涡轮发动机进气冷却系统10包括温度控制系统，温度控制系统配置为调节所述工作气体在所述气液换热装置中经过热量交换后的温度。例如，可在温度控制系统中设置目标温度，温度控制系统配置为获取工作气体在气液换热装置4中经过与制冷液体发生热量交换后的实际温度，并将该实际温度与目标温度进行比较；如果实际温度达到目标温度，温度控制系统控制将工作气体从气液换热装置4输出，以将工作气体提供给涡轮发动机；如果实际温度未达到目标温度，温度控制系统可控制调整制冷装置例如溴化锂制冷机的参数，例如调节制冷液体的温度，以调节在气液换热装置4中经过与制冷液体发生热量交换后的工作气体的实际温度。当然，也可以通过手动调节上述参数。调节在气液换热装置4中经过与制冷液体发生热量交换后的工作气体的实际温度的方法不限于上述方式，本公开对此不作限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

例如，工作气体在气液换热装置4中经过与制冷液体发生热量交实际温度换后，工作气体的温度降低至少20℃。例如，输入至气液换热装置4的进气端的工作气体的温度为30℃～40℃，从气液换热装置4的排气端42排出的工作气体的温度为10℃～18℃。

例如，如图1所示，涡轮发动机进气冷却系统10还包括分液器44，分液器44配置为将在气液换热装置4中经过热量交换而被冷却的工作气体中的至少部分液体去除，以提高工作气体的干燥程度。例如分液器44为分水器，分水器配置为将在气液换热装置4中经过热量交换而被冷却的工作气体中的至少部分水去除。因为在气液交换的过程中，工作气体的温度降低，工作气体中的水蒸气会由气态变为液态状态，但是最终供给轮发动机使用的工作气体需要干净、清洁、干燥、低温的空气，因此利用分液器44将工作气体中的水分分离出来，可保证供给轮发动机使用的工作气体的干燥度，从而能够更好的满足涡轮发动机对工作气体的要求，提高涡轮发动机中燃料的燃烧效率。例如，气液换热装置4包括换热室40，工作气体被输送至换热室40内进行热量交换，分液器44设置于换热室40内，例如，分液器44将进入换热室40的工作气体中的至少部分水吸收并排出换热室40，以实时有效地降低气液换热装置4中工作气体的干燥度。

例如，如图1所示，涡轮发动机进气冷却系统10还包括第一过滤装置5，第一过滤装置5连接于气液换热装置4的排气端与涡轮发动机1的进气端11之间，且配置为对从气液换热装置4排出的工作气体进行过滤。过滤工作气体中的杂质例如固体颗粒物，固体颗粒物例如包括硅尘土、粉尘、干粉、未完全燃烧或碳氢颗粒、石油行业使用的其他化学物质等，气体中的杂质还可以包括不希望有的其他气体、液体等，以提高工作气体的纯度，使工作气体更好地满足要求，降低在对涡轮发动机1被长久使用的情况下这些被过滤掉的物质对涡轮发动机1的损害，以及提高工作气体的燃烧效率。

例如，输气管道F连接气液换热装置4的排气端42与第一过滤装置5的进气端，从气液换热装置4排出的工作气体经输气管道F进入第一过滤装置5中。

例如，如图1所示，涡轮发动机进气冷却系统10还包括第二过滤装置6，第二过滤装置6连接于第一过滤装置5与涡轮发动机1的进气端11之间，且配置为对第一过滤装置5排出的工作气体进行过滤。例如进一步过滤工作气体中的杂质例如固体颗粒物，固体颗粒物例如包括硅尘土、粉尘、干粉、未完全燃烧或碳氢颗粒、石油行业使用的其他化学物质等，气体中的杂质还可以包括不希望有的其他气体、液体等，以提高工作气体的纯度，使工作气体更好地满足要求，进一步降低在对涡轮发动机1被长久使用的情况下这些被过滤掉的物质对涡轮发动机1的损害，以及进一步提高工作气体的燃烧效率。

例如，输气管道G连接第一过滤装置5的排气端与第二过滤装置6的进气端，从第一过滤装置5排出的工作气体经输气管道G进入第二过滤装置6中。经过第二过滤装置6后的工作气体的纯度高于经过第一过滤装置5后的工作气体的纯度。

需要说明的是，这里“工作气体的纯度”是指工作气体中的除去上述杂质之外的部分的含量。

例如，第二过滤装置6的过滤精度高于第一过滤装置5的过滤精度。

在图1所示的实施例中，第一过滤装置5和第二过滤装置6串联。当然，在其他实施例中，也可以不包括第一过滤装置5和第二过滤装置6，或者只包括第一过滤装置5和第二过滤装置6中的任意一者，或者，可包括多于2个依次串联的过滤装置。

例如，如图3所示，涡轮发动机1包括消音器8，消音器8位于涡轮发动机1的排气端12且配置为减小涡轮发动机1排气所形成的噪音，排气回收装置2设置在消音器8上，以使涡轮发动机进气冷却系统10的结构紧凑，利于将涡轮发动机进气冷却系统10集成在一个设备上，避免对工厂内进行进气冷却作业的依赖，扩展涡轮发动机进气冷却系统10的适用场景。

例如，如图1所示，涡轮发动机1包括工作腔14和进气舱13。进气舱13包括涡轮发动机1的进气端11，且与工作腔14连接，气液换热装置4设置在进气舱13上，气液换热装置4的排气端与进气舱13连接，以方便气液换热装置4的拆卸，使涡轮发动机进气冷却系统10的结构紧凑，利于集成在一个设备上，避免对工厂内进行进气冷却作业的依赖，扩展涡轮发动机进气冷却系统10的适用场景。工作气体经过换热器进入进气舱13，再进入涡轮发动机工作腔14。

例如，气液换热装置4设置在进气舱13的远离地面的顶部，以便于气液换热装置4输出的气体在重力作用下进入进气舱13，有重力作用的加成，提高气体输送效率，且可减小应用涡轮发动机进气冷却系统10的涡轮发动机设备的横向(垂直于地面的方向或垂直于重力方向的方向)尺寸。

例如，涡轮发动机1的工作腔14包括空气压缩机和燃烧室。空气压缩机与进气舱13连接，燃烧室与空气压缩机连接。工作气体先进入空气压缩机经压缩后进入燃烧室中，在燃烧室中燃烧使涡轮发动机1做功。

图4为本公开一实施例提供的另一种涡轮发动机进气冷却系统示意图。图4所示的方案采用喷雾冷却的方法对供给到涡轮发动机的工作气体进行冷却。如图4所示，进气冷却装置还具有进液端01且包括冷却腔101(即气液处理工作室)、雾化装置102和供液管道103。例如，供液管道103为高压供水管。工作气体经气体输入端01进入冷却腔101内；雾化装置102与冷却腔101连接；供液管道103与雾化装置102连接，且配置为将液体，输送至雾化装置102；雾化装置102配置为将液体雾化且使雾化产物进入所述冷却腔101内。例如雾化产物为高压水雾，同时随着高压水雾一起进入冷却腔101的还有工作气体例如空气，例如通过同时向冷却腔101内输入高压空气。工作气体与雾化产物在所冷却腔101内进行热交换而使所述工作气体被冷却。在冷却腔101内实现高压水雾体积变化，吸收热量，从而实现空气温度的降低。通过供液管道103输送至物化装置102的液体例如是水，例如高压除盐水；雾化产物例如为水雾，该水雾包括大量的微小水滴。例如，雾化装置102包括多个雾化喷嘴。例如工作气体为干燥空气，利用高压除盐水经过喷嘴雾化，得到的雾化产物在工作气体进入冷却腔101过程中蒸发，吸收汽化潜热从而降低工作气体的温度，从而降低经进气冷却装置的排气端02供给涡轮发动机的进气的温度。

如图4所示，涡轮发动机进气冷却系统还包括气体输出管道2B，气体输出管道2B与冷却腔101的气体输出端连接，且作为进气冷却装置的气体输出端与涡轮发动机的进气端连接，例如通过排气端02与涡轮发动机的进气端连接。

例如，如图4所示，涡轮发动机进气冷却系统还包括液泵2A(例如为高压供液泵)和供液管道103(例如为高压供水管)。供液装置例如为供水装置，供液装置与高压供液泵2A连接，高压供液泵2A与供液管道103连接，通过高压供液泵2A将水打压为高压状态。供液管道103与雾化装置102连接，高压供液泵2A配置为将水从水源通过供液管道103供给雾化装置102。在涡轮发动机进气冷却系统工作的过程中，对雾化装置的供水是持续的，以保证持续冷却工作气体，保证供给涡轮发动机的进气的温度的稳定。

例如，工作气体在冷却腔101中被冷却后的温度是可调节的。例如，涡轮发动机进气冷却系统包括温度控制系统，温度控制系统配置为调节工作气体在冷却腔101中经过热量交换后的温度。例如，可在温度控制系统中设置目标温度，温度控制系统配置为获取工作气体在冷却腔101中被冷却后的实际温度，并将该实际温度与目标温度进行比较；如果实际温度达到目标温度，温度控制系统控制将工作气体从冷却腔101输出，以将工作气体提供给涡轮发动机；如果实际温度未达到目标温度，温度控制系统可控制调整雾化装置102的参数例如雾化量、雾化的液滴的大小、密度、高压空气的压力等，或者，调整提供给雾化装置102的液体的温度、液量，以调节工作气体在冷却腔101中被冷却后的实际温度。可针对不同的季节来定量的控制空气的温度。当然，调节工作气体在冷却腔101中被冷却后的温度的方法不限于上述方式，本公开对此不作限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

例如，图4所示的涡轮发动机进气冷却系统也可以包括分液器(图未示出)，分液器配置为将在冷却腔101中经过热量交换而被冷却的工作气体中的至少部分液体去除，以提高工作气体的干燥程度。例如分液器为分水器，分水器配置为将在冷却腔101中经过热量交换而被冷却的工作气体中的至少部分水去除。因为在气液交换的过程中，工作气体的温度降低，工作气体中的水蒸气会由气态变为液态状态，但是最终供给轮发动机使用的工作气体需要干净、清洁、干燥、低温的空气，因此利用分液器将工作气体中的水分分离出来，可保证供给轮发动机使用的工作气体的干燥度，从而能够更好的满足涡轮发动机对工作气体的要求，提高涡轮发动机中燃料的燃烧效率。例如，分液器设置于冷却腔101内，分液器将进入冷却腔101的工作气体中的至少部分水吸收并排出冷却腔101，以实时有效地降低冷却腔101中工作气体的干燥度。

图5为本公开一实施例提供的另一种涡轮发动机进气冷却系统示意图。图5所示的方案采用液化天然气(LNG)气化吸热的方法对供给到涡轮发动机的工作气体进行冷却。如图5所示，例如，涡轮发动机进气冷却系统还包括液化天然气气化装置201、气化管道202和冷却输液管道203。液化天然气气化装置201配置为使液化天然气气化；气化管道202与液化天然气气化装置201连接；冷却输液管道203与气化管道202连接；液化天然气气化而使冷却输液管道203中的工作液体冷却；进气冷却装置包括气液换热装置204，气液换热装置204包括进气端2a、排气端2b和进液端2c，进液端2a与冷却输液管道203连接，气液换热装置204的进气端2a作为进气冷却装置的气体输入端，经气液换热装置204的进气端输入的工作气体与经气液换热装置204的进液端2c输入的工作液体在气液换热装置204中进行热量交换，并且，气液换热装置204的排气端2b作为进气冷却装置的气体输出端与涡轮发动机的进气端连接。通过冷却输液管道203经进液端2c向气液换热装置204提供冷却液体，冷却液例如为冷却水。例如，通过冷却输液管道203输送给气液换热装置204的冷却液体是循环的。在液化天然气气化过程中，会吸收大量热量，即放出大量冷能，通过气化管道202将冷能传递给冷却输液管道203，从而降低冷却输液管道203中的冷却液体的温度，被冷却后的冷却液体通过冷却输液管道203进入气液换热装置204中，工作气体通过气液换热装置204的进气端2a进入气液换热装置204中，工作气体与冷却液体在气液换热装置204中进行热量交换，从而降低工作气体与的温度，被冷却的工作气体通过气液换热装置204的排气端2b输送给涡轮发动机。例如，进气冷却装置还包括与气液换热装置204的排气端2b连接和涡轮发动机的进气端连接的排气管道205，被冷却的工作气体通过排气管道205从气液换热装置204输出。该进气冷却系统结构简单，充分利用液化天然气气化所释放的冷能对工作气体进行冷却，可降低电能消耗，运行过程易于控制，可靠性较高。

例如，气液换热装置204包括气化撬；气化撬例如为可调压式气化撬或可调温式气化撬。当然，本公开实施例对气化撬的具体类型不作限定。

例如，工作气体在气液换热装置204中被冷却后的温度是可调节的。例如，涡轮发动机进气冷却系统包括温度控制系统，温度控制系统配置为调节工作气体在气液换热装置204中经过热量交换后的温度。例如，可在温度控制系统中设置目标温度，温度控制系统配置为获取工作气体在气液换热装置204中被冷却后的实际温度，并将该实际温度与目标温度进行比较；如果实际温度达到目标温度，温度控制系统控制将工作气体从气液换热装置204输出，以将工作气体提供给涡轮发动机；如果实际温度未达到目标温度，温度控制系统可调整冷却输液管道203中的冷却液体的温度、液化天然气的气化量和气化速率等，以调节工作气体在气液换热装置204中被冷却后的实际温度。当然，调节工作气体在气液换热装置204中被冷却后的温度的方法不限于上述方式，本公开对此不作限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

例如，图5所示的涡轮发动机进气冷却系统也可以包括分液器(图未示出)，分液器配置为将在气液换热装置204中经过热量交换而被冷却的工作气体中的至少部分液体去除，以提高工作气体的干燥程度。具体可参考对于图1中分水器的描述，再次不再重复。

例如，如图6所示，本公开至少一实施例还提供一种涡轮发动机设备100，该涡轮发动机设备100包括本公开实施例提供的任意一种涡轮发动机进气冷却系统10。

例如，涡轮发动机设备包括主承载体，进气冷却装置设置在主承载体上。

例如，如图7所示，在涡轮发动机设备100包括图1所示的涡轮发动机进气冷却系统10的情况下，涡轮发动机设备100包括主承载体110，排气回收装置2、制冷装置3和气液换热装置4均设置在主承载体110上，以将整个涡轮发动机进气冷却系统10集成在一个设备上，即将整个涡轮发动机进气冷却系统10集成在涡轮发动机设备100上，避免对工厂内进行进气冷却作业的依赖，扩展涡轮发动机进气冷却系统10的适用场景。主承载体110例如可以为承载板或承载支架等。

在其他实施例中，例如，在涡轮发动机设备100包括图4所示的涡轮发动机进气冷却系统的情况下，冷却腔101、雾化装置102、供液管道103、液泵2A均集成在主承载体上。例如，在涡轮发动机设备100包括图5所示的涡轮发动机进气冷却系统的情况下，天然气气化装置201、气化管道202和冷却输液管道203均集成在主承载体上。

例如，涡轮发动机设备100为涡轮压裂设备(例如为涡轮压裂车)或涡轮发电设备。当然，上述列举的涡轮发动机设备只是两种示例，本公开实施例对涡轮发动机设备100的种类不作限定，只要是利用涡轮发动机作为动力源的设备均可。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (16)

1.一种涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机具有进气端和排气端，所述涡轮发动机进气冷却系统包括：

排气回收装置，包括气体输入端和气体输出端，其中，所述涡轮发动机的排气端与所述气体输入端直接连接；

制冷装置，包括热源气体输入端、第一液体输入端和制冷液体排出端，其中，所述排气回收装置的气体输出端与所述热源气体输入端直接连接，所述制冷装置配置为利用尾气的热量经过热量交换过程而进行制冷；以及

气液换热装置，包括进气端、排气端和进液端，其中，所述进液端与所述制冷装置的制冷液体排出端连接，经所述气液换热装置的进气端输入的工作气体与经所述气液换热装置的进液端输入的工作液体在所述气液换热装置中进行热量交换，并且，所述气液换热装置的排气端与所述涡轮发动机的进气端连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括：

第一输气管道，将所述涡轮发动机的排气端与所述排气回收装置的进气端直接连接；以及

第二输气管道，将所述排气回收装置的气体输出端与所述制冷装置的热源气体输入端直接连接。

3.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述制冷装置为溴化锂制冷机，所述溴化锂制冷机包括发生器和热源气体输送管道，所述发生器中设置有溴化锂溶液，所述热源气体输送管道连接所述热源气体输入端与所述发生器。

4.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述气液换热装置还包括排液端，所述气液换热装置的排液端与所述制冷装置的第一输入液体输入端直接连接。

5.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括：

第一过滤装置，连接于所述气液换热装置的排气端与所述涡轮发动机的进气端之间，且配置为对从所述气液换热装置排出的所述工作气体进行过滤。

6.根据权利要求5所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机进气冷却系统还包括：

第二过滤装置，连接于所述第一过滤装置与所述涡轮发动机的进气端之间，且配置为对所述第一过滤装置排出的所述工作气体进行过滤。

7.根据权利要求6所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述第二过滤装置的过滤精度高于所述第一过滤装置的过滤精度，经过所述第二过滤装置后的所述工作气体的纯度高于经过所述第一过滤装置后的所述工作气体的纯度。

8.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机包括消音器，所述消音器位于所述涡轮发动机的排气端且配置为减小所述涡轮发动机排气所形成的噪音，所述排气回收装置设置在所述消音器上。

9.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机包括：

工作腔；以及

进气舱，包括所述涡轮发动机的进气端，且与所述工作腔连接，其中，所述气液换热装置设置在所述进气舱上，所述气液换热装置的排气端与所述进气舱连接。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述气液换热装置设置在所述进气舱的远离地面的顶部。

11.根据权利要求9所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，所述涡轮发动机的工作腔包括：

空气压缩机，与所述进气舱连接；以及

燃烧室，与所述空气压缩机连接。

12.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，还包括温度控制系统，所述温度控制系统配置为调节所述工作气体在所述气液换热装置中经过热量交换后的温度。

13.根据权利要求1所述的涡轮发动机进气冷却系统，其特征在于，还包括：

分液器，配置为将在所述气液换热装置中经过热量交换的所述工作气体中的至少部分液体去除。

14.一种涡轮发动机设备，其特征在于，包括权利要求1-13任一所述的涡轮发动机进气冷却系统。

15.根据权利要求14所述的涡轮发动机设备，其特征在于，所述涡轮发动机设备包括主承载体，所述排气回收装置、所述制冷装置和所述气液换热装置均设置在所述主承载体上。

16.根据权利要求14所述的涡轮发动机设备，其特征在于，所述涡轮发动机设备为涡轮压裂设备或涡轮发电设备。

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