[发明专利]涡轮系统

说明书

本发明是按照美国能源部授予的DE-FC26-05NT42643号合同利用政府支持做出的。政府享有本发明中的某些权利。

技术领域

本文所公开的主题大体上涉及涡轮系统，并且更特定而言涉及涡轮系统的过渡导管和涡轮段。

背景技术

涡轮系统在诸如发电的领域中被广泛利用。例如，常规的燃气涡轮系统包括压缩机段、燃烧器段和至少一个涡轮段。压缩机段被构造成当空气流过压缩机段时压缩空气。空气接着从压缩机段流至燃烧器段，在这里空气与燃料混合并燃烧，生成热气体流。热气体流被提供到涡轮段，涡轮段通过从热气体流抽取能量而利用热气体流为压缩机、发电机和其它各种负载提供动力。

涡轮系统的燃烧器段通常包括用于使燃烧的热气体通过其流至一个或多个涡轮段的管或导管。最近，已经提出包括使热气体流移位的管或导管的燃烧器段。例如，已经提出用于燃烧器段的导管，该导管在热气体纵向流过其的同时，另外地使该流径向或切向移位，使得该流具有各种角度分量。这些设计具有各种优点，包括从涡轮段取消第一级喷嘴。第一级喷嘴此前设置成用于使热气体流移位，并且由于这些导管的设计而可能不需要。第一级喷嘴的取消可消除相关的压降并增加涡轮系统的效率和功率输出。

然而，燃烧器段的这种设计具有各种缺点。例如，流入和流过涡轮系统的热气体的温度由于第一级喷嘴的取消而增加。这是因为消除了来自第一级喷嘴的冷却流的泄漏。然而，涡轮段的其它构件，例如各个其它级喷嘴、各级动叶和各级护罩，经受这些增加的温度。在没有足够冷却的情况下，这些构件在涡轮系统的运行期间可能受损或可能失效。

因此，在本领域中将需要一种改进的涡轮系统。具体而言，包括改进的设备用于允许涡轮段的各个构件耐受更高温度并与过渡导管一起使用的涡轮系统将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地阐述在下面的描述中，或者根据该描述可能是显然的，或者可通过本发明的实施来了解。

在一个实施例中，公开了一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡导管，该过渡导管具有入口、出口以及在入口与出口之间延伸的通道并且限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线。过渡导管的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏移。该涡轮系统还包括连接到过渡导管的涡轮段。涡轮段包括至少部分地限定热气体通路的多个护罩块、至少部分地设置在热气体通路中的多个动叶以及至少部分地设置在热气体通路中的多个喷嘴。护罩块、动叶或者喷嘴中的至少一个包括用于耐受高温的装置。

参考下面的描述和所附权利要求，本发明的这些及其它的特征、方面和优点将变得更好理解。被包括到该说明书中并组成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与该描述一起用于说明本发明的原理。

附图说明

致力于本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，阐述在参考附图的该说明书中，在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的几个部分的剖视图；

图3是根据本公开的一个实施例的过渡导管的环形阵列的透视图；

图4是根据本公开的一个实施例的过渡导管的俯视图；

图5是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的涡轮段的剖视图；以及

图6是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的涡轮段的各个构件的特写剖视图。

附图标记：

10     涡轮系统

12     压缩机段

14     燃烧器段

15     燃烧器

16     涡轮段

18     轴

19     发电机

20     热回收蒸汽发生器

21     壳体

22     燃烧器衬套

24     燃烧区

26     过渡件

30     流动套筒

32     流动通路

34     冲击套筒

36     流动通路

38     外环带

40     燃料喷嘴

50     过渡导管

52     入口

54     出口

56     通道

90     纵向轴线

92     切向轴线

94     径向轴线

102   护罩