[發明專利]用于提高燃氣輪機功率輸出的排氣道及發電系統

無效

• 申請號: 200910004139.2
• 申請日: 2009-02-11
• 公開（公告）號: CN101509427A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: S·N·文卡塔拉曼;S·V·錢德拉博斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/00
• 分類號: F02C7/00;F01N7/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉華聯

技術領域

本發明大致涉及燃氣輪機，更具體地涉及構造成用于提高燃氣輪機的功率輸出的排氣道以及發電系統。

背景技術

聯合循環發電設備(CCPP)包括燃氣輪機、熱回收蒸汽發生器(HRSG)、蒸汽輪機以及排氣道。燃氣輪機包括構造成用于響應排氣的膨脹而產生轉動功率輸出的渦輪。HRSG構造成用于從燃氣輪機中接收排氣，并用該排氣的熱量產生蒸汽。蒸汽輪機構造成用于響應蒸汽的膨脹而產生轉動功率輸出。排氣道構造成用于將排氣從HRSG通至大氣。

燃氣輪機包括壓縮機、燃燒區域以及渦輪。壓縮機構造成用于壓縮流入的空氣。燃燒區域構造成用于接收被壓縮的空氣，燃燒被壓縮空氣與燃料的混合物，并且產生高溫、高壓排氣。渦輪構造成用于接收排氣并響應排氣的膨脹而轉動。因而，渦輪的轉動功率輸出與排氣的膨脹以及內在壓降成比例。

因此，期望提供一種排氣道，其構造成用于減小貫穿于排氣道的局部壓降，以使得排氣在燃氣輪機內的膨脹增加，從而提高燃氣輪機的功率輸出。

發明內容

根據本發明的一個示范性實施例，提供了一種排氣道。該排氣道包括接合管。該排氣道還包括通氣管，其具有消音器部、會聚管道部、管狀部以及發散擴散器部。消音器部與接合管流體連通。消音器部的至少一部分具有第一液壓平均截面流徑，管狀部的至少一部分具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流徑。會聚管道部連接在消音器部與管狀部之間，發散擴散器部連接到管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、消音器部、會聚管道部、管狀部以及發散擴散器部的排氣具有減小的局部壓降，其至少部分地是因為發散擴散器部及因為第二液壓平均截面流徑小于或等于第一液壓平均截面流徑。

根據本發明的另一示范性實施例，提供了一種發電系統。該發電系統包括具有壓縮機、燃燒區域以及渦輪的燃氣輪機。壓縮機構造成用于對空氣進行壓縮。燃燒區域構造成用于接收來自壓縮機的被壓縮空氣，并燃燒該被壓縮空氣與燃料的混合物，這將產生排氣。渦輪構造成用于接收來自燃燒區域的排氣，并且響應該排氣的膨脹而轉動，以使得排氣的壓力隨著排氣在渦輪中膨脹而降低。發電系統還包括熱回收蒸汽發生器，其構造成用于接收排氣，并用該排氣中的熱量產生蒸汽。發電系統還包括具有接合管和通氣管的排氣道。接合管構造成用于接收來自熱回收蒸汽發生器的排氣。通氣管具有消音器部、會聚管道部、管狀部以及發散擴散器部。消音器部與接合管流體連通。消音器部的至少一部分具有第一液壓平均截面流徑，且管狀部的至少一部分具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流徑。會聚管道部連接在消音器部與管狀部之間。發散擴散器部連接到管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、消音器部、會聚管道部、管狀部以及發散擴散器部的排氣具有減小的局部壓降，其至少部分地是因為發散擴散器部及因為第二液壓平均截面流徑小于或等于第一液壓平均截面流徑。排氣道中的減小的局部壓降增大了越過渦輪的排氣的總體壓差，從而提高了燃氣輪機的功率輸出。

根據本發明的另一示范性實施例，提供了一種排氣道。該排氣道包括接合管。該排氣道還包括具有第一管狀部、第一發散擴散器部、消音器部、會聚管道部、第二管狀部以及第二發散擴散器部的通氣管。第一管狀部與接合管流體連通。第一管狀部的至少一部分具有第一液壓平均截面流徑，且消音器部的至少一部分具有第二液壓平均截面流徑。第一液壓平均截面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。第一發散擴散器部連接在第一管狀部與消音器部之間。第二管狀部的至少一部分具有小于或等于第二液壓平均截面流徑的第三液壓平均截面流徑。會聚管道部連接在消音器部與第二管狀部之間。第二發散擴散器部連接到第二管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、第一管狀部、第一發散擴散器部、消音器部、會聚管道部、第二管狀部以及第二發散擴散器部的排氣具有減小的局部壓降，其至少部分地是因為第二發散擴散器部及因為第三液壓平均截面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。