涡轮机系统中具有延迟喷射的过渡管道技术方案

本发明专利技术公开一种涡轮机系统中具有延迟喷射的过渡管道。所述过渡管道包括入口、出口以及通道，所述通道在所述入口与所述出口之间延伸并且界定纵向轴、径向轴以及切向轴。所述过渡管道的所述出口沿着所述纵向轴和所述切向轴偏离所述入口。所述通道界定燃烧腔。所述系统进一步包括管道，所述管道为所述喷射流体流过所述过渡管道并流入所述燃烧腔提供流体通道。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机系统中具有延迟喷射的过渡管道关于由联邦政府赞助的研究的声明本专利技术受到政府支持，合同编号为DE-FC26-05NT42643，由能源部授予。政府享有本专利技术的某些权利。
本专利技术大体涉及涡轮机系统，确切地说，涉及涡轮机系统中具有延迟喷射特征的过渡管道。
技术介绍
涡轮机系统广泛用于发电等领域中。例如，传统的燃气涡轮机系统包括压缩机部分、燃烧室部分，以及至少一个涡轮部分。压缩机部分经配置以在空气流经压缩机部分时对其进行压缩。随后，空气会从压缩机部分流入燃烧室部分，在燃烧室部分中，空气与燃料混合并燃烧以产生热气流。接着，热气流会提供给涡轮部分，涡轮部分对热气流加以利用，方法是从中提取能量以驱动压缩机、发电机以及其他各种负载。涡轮机系统的燃烧室部分通常包括用于供燃烧的热气流入一个或多个涡轮部分的管道或导管。近来引入的燃烧室部分包括用于转移热气流的导管，例如，通过使热气流加速和转向来进行转移。例如，已引入用于燃烧室部分的导管，这些导管在使热气纵向流动的同时，还可使气流径向或切向转移，以使气流具有各种角度分量。这些设计拥有诸多优点，包括省去涡轮部分中的第一级喷嘴。以前第一级喷嘴用于转移热气流，在运用了上述导管的设计后，就不再需要这些喷嘴了。省去第一级喷嘴还可以减少相关联的压降，并提高涡轮机系统的效率和功率输出。各种设计和操作参数都会影响燃烧室部分的设计和操作。例如，燃烧气体温度较高通常会提高燃烧室部分的热力学效率。然而，燃烧气体温度较高也会促发逆燃(flashback)和/或火焰保持(flameholding)条件，在这些条件下，燃烧火焰朝向燃料喷嘴供应的燃料移动，从而可能在相对较短时间内对燃料喷嘴造成严重损坏。此外，燃烧气体温度较高通常会增加双原子氮的分解速率，从而增加氮氧化物(NOX)的产量。相反，燃料流减小和/或部分负载操作(关闭)导致燃烧气体温度较低，这通常会降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物的产量。在使用如上文所述的用于转移热气流的导管时，要特别关注这些设计和操作参数。因此，所属领域需要一种用于涡轮机系统的改进的燃烧室部分。具体而言，需要一种用于将喷射流体提供给燃烧室部分的改进系统，其中燃烧室部分使用用于转移热气流的导管。
技术实现思路
以下说明将部分阐明本专利技术的各方面和优点，或者，这些方面和优点在说明书中可能是显而易见的，或者通过实践本专利技术能够推导出。在一项实施例中，揭示一种用于将喷射流体供应到燃烧室的系统。所述系统包括过渡管道，所述过渡管道包括入口、出口以及通道，所述通道在所述入口与所述出口之间延伸，并且界定纵向轴、径向轴以及切向轴。所述过渡管道的所述出口沿着所述纵向轴和所述切向轴偏离所述入口。所述通道形成燃烧腔。所述系统进一步包括管道，所述管道实现流体连通，以便所述喷射流体流过所述过渡管道并流入所述燃烧腔中。在另一实施例中，揭示一种用于在涡轮机系统中供应喷射流体的系统。所述系统包括设置成大体环形阵列的多个过渡管道，所述多个过渡管道中的每个过渡管道均包括入口、出口以及通道，所述通道在所述入口与所述出口之间延伸，并且界定纵向轴、径向轴以及切向轴。所述多个过渡管道中每个过渡管道的所述出口沿着所述纵向轴和所述切向轴偏离所述入口。所述多个过渡管道中每个过渡管道的所述通道形成燃烧腔。所述系统进一步包括多个管道，各管道实现流体连通，以便所述喷射流体流过所述多个过渡管道中的一个过渡管道、并流入所述过渡管道的燃烧腔中。参考以下具体说明和所附权利要求书可以更好地理解本专利技术的这些以及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，展示了本专利技术的各项实施例，并与具体说明一起解释本专利技术的原理。附图说明本说明书参考附图，针对所属领域的一般技术人员，完整且可实现地揭示了本专利技术，包括其最佳模式，其中：图1为根据本专利技术的一项实施例的燃气涡轮机系统的示意图；图2为根据本专利技术的一项实施例的燃气涡轮机系统的若干部分的截面图；图3为根据本专利技术的一项实施例的过渡管道的环形阵列和相关联的冲击套管的透视图；图4为根据本专利技术的一项实施例的多个过渡管道和相关联的冲击套管的俯视后部透视图；图5为根据本专利技术的另一实施例的多个过渡管道和相关联的冲击套管的俯视后部透视图；图6为根据本专利技术的一项实施例的过渡管道和相关联的冲击套管的侧视透视图；图7为根据本专利技术的一项实施例的多个过渡管道和相关联的冲击套管的俯视正面透视图；图8为根据本专利技术的一项实施例的过渡管道和相关联的冲击套管的截面图；图9为根据本专利技术的另一实施例的过渡管道和相关联的冲击套管的截面图；以及图10为根据本专利技术的一项实施例的燃气涡轮机系统的涡轮部分的截面图。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的各项实施例，附图中示出了本专利技术实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本专利技术而非限制本专利技术。事实上，所属领域的技术人员容易了解，在不脱离本专利技术的范围或精神的前提下，可以对本专利技术作出各种修改和变化。例如，作为一项实施例的一部分进行说明或描述的特征可以用于另一项实施例，从而得到又一项实施例。因此，本专利技术应涵盖属于所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改和变化。图1为燃气涡轮机系统10的示意图。应理解，本专利技术的涡轮机系统10不一定是燃气涡轮机系统10，而是可以为任何合适的涡轮机系统10，例如，蒸汽涡轮机系统或其他合适的系统。燃气涡轮机系统10可以包括：压缩机部分12；燃烧室部分14，所述燃烧室部分可以包括多个燃烧室15，如下文所述；以及涡轮部分16。压缩机部分12和涡轮部分16可以通过轴18进行连接。轴18可以为单轴，或连接在一起形成轴18的多个轴段。轴18可以进一步连接到发电机或其他合适的能量存储装置，或者可以直接连接到电网等。系统10中的排气可以排放到大气中，流到蒸汽涡轮机系统或其他合适的系统，或者通过热回收蒸汽发生器来循环利用。参考图2，示出了燃气涡轮机系统10的若干部分的简图。图2所示的燃气涡轮机系统10包括压缩机部分12，用以对流过系统10的工作流体加压，所述工作流体通常是加压空气，但可以为任何合适的流体。从压缩机部分12排出的加压工作流体流入燃烧室部分14，所述燃烧室部分14可以包括围绕系统10的轴设置成环形阵列的多个燃烧室15(图2中仅示出了其中的一个)。进入燃烧室部分14的工作流体与诸如天然气或其他合适的液体或气体等燃料进行混合，并燃烧。热燃烧气体从每个燃烧室15流到涡轮部分16，以驱动系统10并发电。燃气涡轮机10中的燃烧室15可以包括用于混合并燃烧工作流体和燃料的多种部件。例如，燃烧室15可以包括气缸21，例如，压缩机排气缸21。多种套管可以至少部分设置在气缸21中，其中所述套管可以是轴向延伸的环形套管。如图2中所示，套管沿着大体纵向轴98轴向延伸，使得套管的入口与出口轴向对齐。例如，燃烧室衬里22通常可以在内部形成燃烧区域24。工作流体、燃料，以及可选的氧化剂通常可以在燃烧区域24中燃烧。所产生的热燃烧气体可以大体沿着纵向轴98轴向向下游流动，经由燃烧衬里22流入过渡连接件26中，然后大体沿着纵向轴98轴向流动，经由过渡连接件26流入涡轮部分16中。燃烧室15可以进一步包括一个或多个燃料喷嘴40。燃料可以由一个或多个歧管(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将喷射流体供应到燃烧室的系统，其包括：过渡管道，所述过渡管道包括入口、出口以及通道，所述通道在所述入口与所述出口之间延伸并且界定纵向轴、径向轴以及切向轴，所述过渡管道的所述出口沿着所述纵向轴和所述切向轴偏离所述入口，所述通道界定燃烧腔；以及管道，所述管道为所述喷射流体流过所述过渡管道并流入所述燃烧腔提供流体连通。

【技术特征摘要】
2012.04.30 US 13/459,5161.一种用于将喷射流体供应到燃烧室的系统，所述喷射流体包括燃料，所述系统包括：过渡管道，所述过渡管道包括入口、出口以及通道，所述通道在所述入口与所述出口之间延伸并且界定纵向轴、径向轴以及切向轴，所述过渡管道的所述出口沿着所述纵向轴和所述切向轴偏离所述入口，所述通道界定燃烧腔；冲击套管，其周向环绕所述过渡管道的至少一部分；以及管道，所述管道为所述喷射流体流过所述过渡管道和所述冲击套管、并流入所述燃烧腔提供流体连通，所述管道延伸穿过所述过渡管道和所述冲击套管。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括燃料管，所述燃料管为燃料流入所述管道提供流体连通。3.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括通过所述燃料管与所述管道流体连通的燃料口。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述管道的入口与环绕所述过渡管道的气缸流体连通，以使工作流体流入所述管道中。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述过渡管道的内表面至少部分界定后缘，而且其中所述管道的出口设在所述后缘中。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述过渡管道的所述出口进一步沿着所述径向轴偏离所述过渡管道的所述入口。7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括与所述过渡管道连通的涡轮部分，所述涡轮部分包括第一级桨叶组件。8.根据权利要求7所述的系统，其中没有喷嘴设置在所述第一级桨叶组件的上游。9.一种用于在涡轮机系统中供应喷射流体的系统，所述喷射流体包括燃料，所述系统包括：设置成大体环形阵列的多个过渡管道，所述多个过渡管道中的每个过渡管道包...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS勒贝格，RR彭特科斯特，JS弗拉纳根，金沅郁，KW麦克马汉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：