[发明专利]具有空气喷射的燃气涡轮排气扩散器

说明书

一种燃气涡轮系统(10)包括：可处理由燃气涡轮发动机(12)产生的排气(46)的排气处理系统(14)，排气处理系统(14)包括排气扩散器(54)，排气扩散器(54)可接收来自燃气涡轮发动机(12)的涡轮(22)的排气(46)，并且具有设置在内部环形壁(98)和外部环形壁(100)之间的环形通道(104)；以及设置在排气扩散器(54)内的空气喷射组件(68)。空气喷射组件(68)包括一个或多个空气喷射管道(120)，空气喷射管道设置在排气扩散器(54)的环形通道(104)内，并且包括可将冷却流体(70)引导到排气扩散器(54)的第一混合区域(115)中的流体喷射孔(128)。

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮系统，并且更具体地，涉及用于将冷却空气喷射到由涡轮系统产生的排气流(一个或多个)中的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮系统典型地包括至少一个燃气涡轮发动机，它具有压缩机、燃烧器和涡轮。燃烧器构造成燃烧燃料和压缩空气的混合物，以产生热的燃烧气体，热的燃烧气体进而驱动涡轮的叶片。由燃气涡轮发动机产生的排气可包括某些副产物，诸如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)和未燃烧的烃。一般而言，在将排气释放到大气中之前移除或显著减少排气中的副产物的量是合乎需要的。

发明内容

下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，这些实施例而是仅意于提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。

在第一实施例中，一种燃气涡轮系统包括可处理由燃气涡轮发动机产生的排气的排气处理系统，排气处理系统包括：排气扩散器，排气扩散器可接收来自燃气涡轮发动机的涡轮的排气，并且具有设置在内部环形壁和外部环形壁之间的环形通道；以及设置在排气扩散器内的空气喷射组件。空气喷射组件包括一个或多个空气喷射管道，空气喷射管道设置在排气扩散器的环形通道内，并且包括可将冷却流体引导到排气扩散器的第一混合区域中的流体喷射孔。

在第二实施例中，排气扩散器包括延伸排气扩散器的长度的至少一部分的中心本体和沿周向包围中心本体的外部环形壁。外部环形壁限定环形通道，环形通道可接收来自燃气涡轮发动机的涡轮的排气。排气扩散器还包括空气喷射组件，空气喷射组件可将冷却流体供应到排气扩散器的在中心本体下游的区域中。

在第三实施例中，一种燃气涡轮系统包括设置在排气扩散器内的空气喷射组件。空气喷射组件包括设置在排气扩散器的内部环形壁和外部环形壁之间的多个空气喷射管道，并且空气喷射组件可将冷却流体供应给排气扩散器，以冷却燃气涡轮发动机中产生的排气流。

技术方案1. 一种燃气涡轮系统，包括：

排气处理系统，其构造成处理由燃气涡轮发动机产生的排气，所述排气处理系统包括排气扩散器，所述排气扩散器构造成接收来自所述燃气涡轮发动机的涡轮的排气，并且具有设置在内部环形壁和外部环形壁之间的环形通道；

设置在所述排气扩散器内的空气喷射组件，其中，所述空气喷射组件包括一个或多个空气喷射管道，所述一个或多个空气喷射管道设置在所述排气扩散器的环形通道内，并且包括构造成将冷却流体引导到所述排气扩散器的第一混合区域中的流体喷射孔。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述排气扩散器包括中空支柱，并且所述一个或多个空气喷射管道中的至少一个联接到所述中空支柱上。

技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述空气喷射组件包括设置在所述排气扩散器中心本体的下游端上的中心轮毂，其中，所述中心本体限定所述内部环形壁。

技术方案4. 根据技术方案3所述的系统，其特征在于，所述一个或多个空气喷射管道包括沿径向远离所述中心轮毂朝向所述外部环形壁延伸的多个空气喷射管道，并且所述多个空气喷射管道中的空气喷射管道围绕所述排气扩散器的中心线轴线沿周向间隔开。