用于排放来自燃气涡轮发动机的燃烧气体的系统和方法技术方案

本申请公开一种系统，其包括燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机包括燃烧器部，所述燃烧器部具有被配置以产生燃烧产物的一个或多个燃烧器；以及在上游端和下游端之间具有一个或多个涡轮级的涡轮部。一个或多个涡轮级被燃烧产物驱动。燃气涡轮发动机还包括布置在涡轮部的下游端下游的排气部。所述排气部具有被配置为接收作为排气的燃烧产物的排气通路。燃气涡轮发动机还包括布置在排气部的混合装置，混合装置被配置为将排气分为第一排气和第二排气，并且在混合区域内组合第一排气和第二排气以产生混合排气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月11日提交的标题为“SYSTEMANDMETHODFOREXHAUSTINGCOMBUSTIONGASESFROMGASTURBINEENGINES”的美国非临时专利申请14/301,979以及于2013年6月28日提交的标题为“SYSTEMANDMETHODFOREXHAUSTINGCOMBUSTIONGASESFROMGASTURBINEENGINES”的美国临时专利申请61/841,209的优先权和权益，上述所有申请通过引用被整体合并于此以用于各种目的。
本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于排放来自燃气涡轮发动机的燃烧气体的系统和方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机的应用领域非常广泛，例如发电、航空器以及各种机械装置。燃气涡轮发动机通常在燃烧器部燃烧燃料和氧化剂(例如，空气)以生成热燃烧产物，然后该产物驱动涡轮部中的一个或多个涡轮级。进而涡轮部驱动压缩机部的一个或多个压缩机级。此外，在燃烧器部内燃料和氧化剂混合，然后燃烧以产生热燃烧产物。来自涡轮部的热燃烧产物的热能可以被用于产生蒸汽。但是，热燃烧产物在被用于产生蒸汽之前可以被处理。例如，催化剂可以被用于处理热燃烧产物，以减少某些化合物的量。不幸地，热燃烧产物在与催化剂接触之前不充分混合和/或分布可能降低催化剂的性能和/或缩短催化剂的寿命。另外，燃气涡轮发动机一般消耗大量空气作为氧化剂，并输出相当大量的排气进入大气。换句话说，排气一般作为燃气涡轮操作的副产品被浪费。
技术实现思路
在与原始要求保护的专利技术范围相称的某些实施例被总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的专利技术的范围，但是这些实施例仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概括。实际上，本专利技术可包括可类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。在一个实施例中，一种系统，其包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括燃烧器部、涡轮部，所述燃烧器部具有被配置以产生燃烧产物的一个或多个燃烧器，并且所述涡轮部在上游端和下游端之间具有一个或多个涡轮级。所述一个或多个涡轮级被所述燃烧产物驱动。燃气涡轮发动机还包括排气部，所述排气部被设置在所述涡轮部的下游端的下游。所述排气部具有被配置为接收作为排气的所述燃烧产物的排气通路。燃气涡轮发动机还包括设置在排气部内的混合装置，所述混合装置被配置为将所述排气分成第一排气和第二排气，并在混合区域内组合第一排气和第二排气，以产生混合排气。在第二个实施例中，一种系统，其包括被配置为安装在燃气涡轮发动机的涡轮部下游的涡轮排气部。涡轮排气部包含被配置为接收来自所述涡轮部的排气的排气通路。该系统还包括设置在所述涡轮排气部内的混合装置。混合装置被配置为将所述排气分为第一排气和第二排气，并且组合所述第一排气和第二排气以产生混合排气。在第三个实施例中，一种系统，其包括配置为安装到燃气涡轮发动机的涡轮排气部内的涡轮混合装置。所述混合装置包含第一部和第二部，所述第一部被配置为将来自所述涡轮排气部的排气的内部部分传送到混合区域，并且所述第二部被配置为将所述排气的外部部分传送到所述混合区域。所述第二部周向围绕所述第一部，并且所述混合区域被配置为混合所述排气的内部部分和外部部分以产生混合排气。在第四个实施例中，一种方法，其包括在涡轮燃烧器的燃烧部分内将燃料与氧化剂和排气燃烧以产生燃烧产物，使用来自所述涡轮燃烧器的燃烧产物驱动涡轮，使来自涡轮的燃烧产物膨胀通过排气部内的排气通路，使用混合装置将来自排气部的燃烧产物分成第一排气和第二排气，以及使用混合装置组合第一排气和第二排气以产生混合排气，使得混合排气的下游径向均匀性高于燃烧产物的上游径向均匀性。附图说明当参照附图阅读下列具体实施方式时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更加容易理解，其中在整个附图中相同的符号表示相同的部件，其中：图1是具有联结/耦连(couple)到烃类生产系统的基于涡轮的服务系统的系统的实施例的示意图；图2是图1的系统实施例的示意图，其进一步示出控制系统和组合循环系统；图3是图1和图2的系统实施例的示意图，其进一步示出燃气涡轮发动机、排气供给系统和排气处理系统的细节；图4是用于运行图1-3的系统的过程实施例的流程图；图5是被布置在燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器(HRSG)之间的混合装置实施例的示意图；图6是混合装置实施例的原理图；图7是混合装置实施例的轴向横截面视图；图8是混合装置实施例径向透视图；图9是混合装置实施例第一部的局部透视图；图10是具有扇形波瓣(lobe)的混合装置实施例的局部透视图；图11是具有多个波瓣的混合装置实施例的局部径向透视图；图12是具有成角度波瓣的混合装置实施例的局部径向透视图；图13是具有肋状波瓣的混合装置实施例的局部径向透视图；图14是具有锯齿波瓣的混合装置实施例的局部径向透视图；图15是混合装置实施例的轴向横截面示图，其中所述装置的第二部的凹形表面朝向第一部；图16是混合装置实施例的轴向横截面示图，其中所述装置的第二部的凸形表面朝向第一部；图17是具有漩涡发生器的混合装置实施例的第二部的局部透视图；图18是具有半球形突起的混合装置实施例的第二部的局部透视图；图19是具有导流叶片的混合装置实施例的第二部的局部透视图；图20是具有开放波瓣的混合装置实施例的第二部的局部透视图；图21是具有闭合波瓣的混合装置实施例的第二部的局部透视图；图22是混合装置和布置在燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器(HRSG)之间的排气注入系统实施例的示意图；以及图23是混合装置和排气注入系统实施例的轴向横截面示图。具体实施方式本专利技术的一个或多个具体实施例将在下面描述。为了提供这些实施例的简要描述，实际实施方式的所有特征可能没有在本说明书中描述。应认识到，在任何此类实际实施方式的开发中(例如在工程规划或设计项目中)，需要做出众多与实施方式相关的决定以实现指定目标，例如符合在不同实施方式中彼此不同的系统相关约束和/或商业相关约束。而且，应认识到，这种开发工作可能是复杂和费时的，然而，对受益于本公开的本领域普通技术人员来说，承担设计、装配和制造仍然是例行工作。本文公开了详细的示例性实施例。但是，本文公开的特定结构和功能细节仅仅代表描述示例性实施例的目的。而本专利技术的实施例可以体现为许多替代形式，并且不应仅限于本文阐述的实施例。因此，虽然示例性实施例能够具有各种修改和替换形式，但其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包含：燃气涡轮发动机，其包含：燃烧器部，所述燃烧器部具有被配置以产生燃烧产物的一个或多个燃烧器；涡轮部，所述涡轮部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被所述燃烧产物驱动；排气部，所述排气部被布置在所述涡轮部的所述下游端的下游，其中所述排气部具有被配置为接收作为排气的所述燃烧产物的排气通路；以及混合装置，所述混合装置布置在所述排气部内，其中所述混合装置被配置为将所述排气分成第一排气和第二排气，并在混合区域内组合所述第一排气和第二排气，以产生混合排气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.28 US 61/841,209;2014.06.11 US 14/301,9791.一种系统，其包含：
燃气涡轮发动机，其包含：
燃烧器部，所述燃烧器部具有被配置以产生燃烧产物的一个或多个燃烧器；
涡轮部，所述涡轮部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
多个涡轮级被所述燃烧产物驱动；
排气部，所述排气部被布置在所述涡轮部的所述下游端的下游，其中所述排气部具有
被配置为接收作为排气的所述燃烧产物的排气通路；以及
混合装置，所述混合装置布置在所述排气部内，其中所述混合装置被配置为将所述排
气分成第一排气和第二排气，并在混合区域内组合所述第一排气和第二排气，以产生混合
排气。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合装置包含配置为将所述第一排气传送到
所述混合区域的第一部和配置为将所述第二排气传送到所述混合区域的第二部，其中所述
第二部周向围绕所述第一部。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一部围绕所述混合装置的纵向轴被布置，并
且所述第二部包含围绕所述第一部的环形形状。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二部包含配置为传送所述第二排气到所述
混合区域的多个开口。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二部包含：
内部环形壁；
围绕所述内部环形壁的外部环形壁；以及
布置在所述内部环形壁和外部环形壁之间的环形通路，其中所述环形通路被配置为将
所述第二排气传送到所述混合区域。
6.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一部包含波瓣混合器、扇形波瓣混合器、多
波瓣混合器、成角度波瓣混合器、肋状波瓣混合器或锯齿波瓣混合器或它们的任意组合中
的至少一个。
7.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一部包括具有交替的第一开放式通路和第
二开放式通路的环形正弦形状的波瓣混合器，所述第一开放式通路被配置为引导所述第一
排气的第一部分远离所述混合装置的纵向轴，并且所述第二开放式通路被配置为朝所述纵
向轴引导所述第一排气的第二部分。
8.根据权利要求1所述的系统，包含布置在所述混合装置下游的催化剂，其中所述催化
剂被配置为处理来自所述混合装置的所述混合排气，以产生处理过的排气。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二部包含涡流发生器、半球形突起、波瓣混
合器、开放波瓣混合器、或封闭波瓣混合器或者其任意组合的至少一个。
10.根据权利要求1所述的系统，包含联结/耦连到所述燃气涡轮发动机的排气抽取系
统，和联结\...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·苏尔马尼娅，C·M·汉森，R·A·亨廷顿，T·F·登曼，
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