[发明专利]使用排气再循环保护燃气轮机发动机中组件的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月29日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORPROTECTINGCOMPNENTSINAGASTURBINEENGINEWITHEXHAUSTGASRECIRCULATION”的美国非临时专利申请号14/066,488、2012年12月28日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORPROTECTINGCOMPNENTSINAGASTURBINEENGINEWITHEXHAUSTGASRECIRCULATION”的美国临时专利申请号61/747,206、2012年11月2日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,118、2012年11月2日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,115、2012年11月2日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,114、和2012年11月2日提交的名为“SYSTEMANDMETHORDFORLOADCONTROLWITHDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,111的优先权和权益，全部这些为了所有目的在本文通过引用以其全文并入。

发明背景

本文公开的主题涉及燃气轮机发动机，并且更具体地涉及保护燃气轮机发动机中组件的系统和方法。

燃气轮机发动机在多种多样的应用中被使用，诸如发电、航空器和各种机器。燃气轮机发动机通常在燃烧室部分燃烧燃料与氧化剂(例如，空气)以生成热燃烧产物，其然后驱动涡轮部分的一个或多个涡轮级。涡轮部分又驱动压缩机部分的一个或多个压缩机级，从而压缩氧化剂以便连同燃料吸入至燃烧室部分中。再次，在燃烧室部分中混合燃料和氧化剂，并且然后燃烧以产生热燃烧产物。不幸地，燃烧室部分和排气部分的某些组件暴露于高温，其可在组件上导致热膨胀、应力和/或磨损。排气还可泄露进燃烧室部分和/或排气部分的某些腔中，其中的组件对高温排气可具有较低的耐受性。此外，燃气轮机发动机通常消耗大量作为氧化剂的空气，并且输出相当大量的排气进入大气。换句话说，排气通常作为燃气轮机运行的副产物被浪费。

发明内容

下文概述了在范围上与原始要求保护的发明相称的某些实施方式。这些实施方式不意欲限制要求保护的发明的范围，而是这些实施方式只意欲提供本发明的可能形式的简要概述。事实上，本发明可包含与下文列出的实施方式相似或不同的各种形式。

在第一实施方式中，系统包括燃气轮机发动机，所述燃气轮机发动机包括燃烧室部分，其具有配置为生成燃烧产物的一个或多个燃烧室；和涡轮部分，其在上游端和下游端之间具有一个或多个涡轮级。一个或多个涡轮级由燃烧产物驱动。燃气轮机发动机还包括布置在涡轮部分的下游端的下游的排气部分。排气部分具有配置为接收燃烧产物作为排气的排气通道。燃气轮机发动机还包括连接至排气部分的流体供应系统。流体供应系统被配置为将冷却气体输送至排气部分。冷却气体具有比排气更低的温度，其中冷却气体包括提取的排气、从提取的排气分离的气体、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物或其组合。

在第二实施方式中，系统包括涡轮排气部分，其配置为安装在燃气轮机发动机的涡轮部分的下游。涡轮排气部分包括配置为从涡轮部分接收排气的排气通道和延伸通过涡轮排气部分的结构的冷却气体通道。系统还包括连接至排气部分的流体供应系统。流体供应系统被配置为将冷却气体输送至排气部分中的冷却气体通道。冷却气体具有比排气更低的温度。冷却气体包括提取的排气、从提取的排气分离的气体、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物或其组合。