[发明专利]用于燃气轮机的放出式扩散器供送型次级燃烧系统

说明书

技术领域

本主题主要涉及燃气轮机，并且具体地涉及改善燃气轮机的效率。更具体而言，本主题涉及用于将来自放出式扩散器的排出空气(或放出空气)供送到燃烧器中的次级燃烧系统以改善燃气轮机总效率的系统及方法。

背景技术

为了改善燃烧器内燃料和空气的燃烧效率，燃气轮机通常包括设计成用以降低离开燃气轮机压缩机区段的加压空气流的速度并增大其静压力的扩散器。扩散器通常可包括至少一个发散的扩散器壁，该扩散器壁容许加压空气流在扩散器的长度上传播或扩散。然而，当加压空气流流经扩散器时，沿扩散器壁的摩擦产生了边界层，在其中，空气流的速度明显低于主空气流的速度。因此，边界层的形成可导致空气流进入燃气轮机的燃烧器区段呈现出非均匀的速度分布曲线(或速度轮廓)。这会不利地影响燃烧器内的燃烧，且降低了燃气轮机的总效率。而且，当边界层与扩散器壁分离时可产生显著的流动损失，这会出现在扩散器壁的发散角过于宽广时。因此，扩散器通常必须相对较长，以在不导致边界层分离的情况下获得所需的静压力恢复。

为了克服这些问题，公知的是，放出式扩散器从主空气流中放出邻近扩散器壁流动的空气。具体而言，放出式扩散器可用于通过远离主空气流放出所有或部分边界层来减小边界层的尺寸。这可减小因边界层分离而产生流动损失的可能性，且还产生了较短的扩散器，该扩散器可适应宽广的发散角，以容许在压缩机区段的下游显著增大静压力恢复。然而，放出式扩散器改善的性能因此通常由于从主空气流放出加压空气而造成燃气轮机总效率和性能的降低而抵消。具体而言，离开压缩机区段的空气的放出部分减小了可用于冷却涡轮构件或增大涡轮入口压力的压缩空气量。

因此，对于本技术将希望有一种燃气轮机内的系统，其提供放出式扩散器的益处且不会因从主空气流放出加压空气而造成效率和性能的损失。

发明内容

本主题的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可根据该说明而清楚，或可通过实施本主题而理解到。

一方面，本主题提供了一种用于改变燃气轮机内的静压力恢复和排放物形成的系统。该系统包括定位在燃气轮机压缩机区段下游的放出式扩散器，以及从放出式扩散器延伸的放出导管。放出导管可构造成用以将放出空气从离开压缩机区段的加压空气流引导至定位在燃烧器中主燃烧系统下游的次级燃烧系统。流入次级燃烧系统中的放出空气可与燃料相混合以形成空气/燃料混合物。

另一方面，本主题提供了一种燃气轮机，其包括构造成用以加压空气流的压缩机区段，以及设置在压缩机区段下游的燃烧器区段。燃烧器区段包括构造成用以混合和燃烧空气/燃料混合物的至少一个燃烧器。涡轮区段设置在燃烧器区段的下游，且构造成用以接收从燃烧器区段流出的热燃烧产物。该燃气轮机还包括上文所述且在文中更为详细阐述和示出的系统。

参照以下说明和所附权利要求，本主题的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好的理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本主题的实施例，且结合说明一起用于阐述本主题的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中，针对本领域的普通技术人员阐明了本主题包括其最佳模式的完整和能够实现的公开内容，在附图中：

图1示出了燃气轮机一部分的截面视图；

图2示出了根据本主题方面的用于在燃气轮机内增大静压力恢复和减少排放的系统的一个实施例的截面视图；

图3示出了根据本主题的方面的放出式扩散器的实施例的放大视图。

图4示出了图2的截面视图，具体示出了根据本主题的方面的放出导管、支架以及次级燃烧系统的实施例；

图5示出了图4的一部分的放大视图，具体示出了根据本主题的方面的次级燃烧系统的燃料喷射器的一个实施例；

图6示出了根据本主题的方面的用于在燃气轮机内增大静压力恢复和减少排放的系统的另一实施例的截面视图；

图7示出了图6的截面视图，具体示出了根据本主题的方面的放出导管、支架(bracket)以及次级燃烧系统的实施例。

零件清单

10燃气轮机

14压缩机区段

16燃烧器区段

18涡轮区段

20导叶和叶片

22扩散器

24压缩机排放壳体

26扩散器壁

28环形仓室(plenum)

30燃烧器

32主燃烧系统

33过渡件壁

34过渡件

36第一级喷嘴

38燃烧壳体

40端盖

42预混燃料喷嘴组件

44流动套筒

46燃烧器衬套