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技术方案

技术编号:12350568 阅读:139 留言:0更新日期:2015-11-19 01:35
系统包括燃气轮机发动机,所述燃气轮机发动机包括具有配置为生成燃烧产物的一个或多个燃烧室的燃烧室部分、在上游端和下游端之间具有一个或多个涡轮级的涡轮部分、布置在涡轮部分的下游端的下游的排气部分、以及连接至排气部分的流体供应系统。由燃烧产物驱动所述一个或多个涡轮级。排气部分具有配置为接收燃烧产物作为排气的排气通道。流体供应系统被配置为向排气部分输送冷却气体。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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 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"SYSTEMANDMETHORDFORPROTECTING COMPNENTSINAGASTURBINEENGINEWITHEXHAUSTGASRECIRCULATION" 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"SYSTEMANDMETHORDFOR PROTECTINGC0MPNENTSINAGASTURBINEENGINEWITHEXHAUSTGASRECIRCULATION"的 美国临时专利申请号61/747, 206、2012年11月2日提交的名为"SYSTEMANDMETHORDFOR DIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINE SYSTEM"的美国临时专利申请号61/722, 118、2012年11月2日提交的名为"SYSTEMAND METHORDFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRIC EXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM" 的美国临时专利申请号 61/722, 115、 2012 年 11 月 2 日提交的名为"SYSTEMANDMETHORDFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITH FUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINE SYSTEM"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"SYSTEMAND METHORDFORLOADCONTROLWITHDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUST GASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM"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。 专利技术背景 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。
技术实现思路
下文概述了在范围上与原始要求保护的专利技术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专利技术的范围,而是这些实施方式只意欲提供本专利技术的可能形式的简 要概述。事实上,本专利技术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。在第三实施方式中,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,以将冷却气体输送至涡轮排气部分。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。 在第四实施方式中,方法包括在涡轮燃烧室的燃烧部分中燃烧燃料与氧化剂和排 气以生成燃烧产物,使用来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动涡轮,通过排气部分中的排气通 道膨胀和冷却来自涡轮的燃烧产物,和将冷却气体从流体供应系统输送至排气部分。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【附图说明】 当参阅附图阅读以下专利技术【具体实施方式】时,本专利技术的这些和其它特征、方面和优 势将变得更好理解,其中,贯穿附图,相同的字符表示相同的部件,其中: 图1是系统的实施方式的图,所述系统具有连接至烃开采系统的基于涡轮的服务 系统; 图2是图1的系统的实施方式的图,其进一步图解说明了控制系统和联合循环系 统; 图3是图1和2的系统的实施方式的图,其进一步图解说明了燃气轮机发动机、排 气供应系统和排气加工系统的细节; 图4是用于运行图1-3的系统的过程的实施方式的流程图; 图5是燃气轮机发动机的流体供应系统的图; 图6是连接至燃气轮机发动机的流体供应系统的实施方式的图; 图7是连接至流体供应系统的燃气轮机发动机的部分的横截面视图;和 图8是连接至流体供应系统的燃气轮机发动机的排气部分的部分的横截面视图。【具体实施方式】 将在下文描述本专利技术的一个或多个【具体实施方式】。试图提供这些实施方式的简洁 描述,可不在说明书中描述实际实施的全部特征。应当理解的是,在任何这样的实际实施的 开发中,如在任何工程或设计项目中,必须做出众多实施特异性的决定以实现开发者的具 体目标,诸如遵守系统相关和商业相关的约束,其可在一个实施与另一个之间改变。而且, 应当理解的是,这样的开发努力可以是复杂且耗时的,但是对于具有本公开内容的益处的 本领域普通技术人员来说,其将只不过是设计、制作和制造的常规任务。 当介绍本专利技术的各种实施方式的元件时,冠词"一个(a)"、"一个(an)"、"该/所 述(the)"和"所述(said)"意欲意为存在一个或多个元件。术语"包括(comprising)"、 "包括(including) "和"具有(having) "意欲是开放性的并意为存在除所列元件外的额外 元件。 如下文详细讨论的,公开的实施方式一般地涉及本文档来自技高网
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【技术保护点】
系统,其包括:燃气轮机发动机,其包括: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;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,其中所述一个或多个涡轮级由所述燃烧产物驱动;排气部分,其布置在所述涡轮部分的所述下游端的下游,其中所述排气部分具有配置为接收所述燃烧产物作为排气的排气通道;和连接至所述排气部分的流体供应系统,其中所述流体供应系统被配置为将冷却气体输送至所述排气部分,其中所述冷却气体具有比所述排气更低的温度,其中所述冷却气体包括提取的排气、从所述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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·K·比亚尼S·W·雷尔斯C·M·米兰达
申请(专利权)人:埃克森美孚上游研究公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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