本申請(qǐng)涉及共同未決的US申請(qǐng)?zhí)枺?4/753,064 (GE卷號(hào)# 280650-1)，14/753,066 (GE卷號(hào)#280685-1)，14/753,072 (GE卷號(hào)#280687-1)，14/753,073 (GE卷號(hào)#280688-1)，14/753,077 (GE卷號(hào)#280707-1)，14/753,080 (GE卷號(hào)#280714-1)，14/753,085 (GE卷號(hào)#280730-1)，14/753,088 (GE卷號(hào)#280731-1)，14/753,093 (GE卷號(hào)#280815-1)，14/753,102 (GE卷號(hào)#281003-1)，14/753,107 (GE卷號(hào)#281004-1)，14/753,097 (GE卷號(hào)#281005-1) 和 14/753,105 (GE卷號(hào)#281007-1)，它們都是在2015年7月29日申請(qǐng)的。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及功率生成系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于冷卻功率生成系統(tǒng)的排氣氣體的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

來自功率生成系統(tǒng)(例如簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng))的排氣氣體通常必須符合對(duì)被釋放到大氣中的排氣氣體的成分的苛刻的規(guī)章要求。通常存在于燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排氣氣體中且受到限制的成分中的一種是氮氧化物(即，NO_x)，其包括例如一氧化氮和二氧化氮。為了從排氣氣體流移除NO_x，通常使用諸如選擇性催化還原(SCR)的技術(shù)。在SCR過程中，氨(NH₃)等與NOX反應(yīng)，且產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)。

SCR過程的效力部分地取決于被處理的排氣氣體的溫度。來自燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排氣氣體的溫度通常高于大約1100℉。然而，SCR催化劑需要在低于大約900℉下操作，以在合理的催化劑壽命內(nèi)維持效力。為此，通常在SCR之前冷卻來自簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排氣氣體。

大型外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)已被用于通過將冷卻氣體(諸如周圍空氣)與排氣氣體混合而將燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排氣氣體溫度降低到低于900℉。因?yàn)橛赏獠克惋L(fēng)機(jī)系統(tǒng)的故障引起的催化劑損害的可能性，通常使用冗余的外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。這些外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括許多構(gòu)件，諸如送風(fēng)機(jī)、馬達(dá)、過濾器、空氣攝入結(jié)構(gòu)(air intake structure)、和大型管道，它們是昂貴、體積大的，且增加燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的操作成本。此外，外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的操作不是固有地聯(lián)接的，因此增加由燃?xì)鉁u輪操作的各種模式期間的過高溫度引起的SCR催化劑損害的概率。為了防止由過高溫度(例如，如果(多個(gè))外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障或不能充分地冷卻排氣氣體)引起的SCR催化劑損害，可能需要燃?xì)鉁u輪關(guān)閉，直到可糾正溫度問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的第一方面提供用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的空氣流控制系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件，其用于生成過量空氣流；混合區(qū)域，其用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；空氣提取系統(tǒng)，其用于從由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件生成的過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；和封殼，其圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，旁通空氣穿過空氣通道且圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到混合區(qū)域中，以降低排氣氣體流的溫度。

本公開的第二方面提供渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件、和渦輪構(gòu)件，其中，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)，以用于生成過量空氣流；混合區(qū)域，其用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；空氣提取系統(tǒng)，其用于從由壓縮機(jī)構(gòu)件的至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)生成的過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；封殼，其圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，旁通空氣穿過空氣通道且圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到混合區(qū)域中，以降低排氣氣體流的溫度；和排氣處理系統(tǒng)，其用于處理降低溫度的排氣氣體流，其中，該排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

本公開的第三方面提供功率生成系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件、和渦輪構(gòu)件，其中，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)，以用于生成過量空氣流；軸，其由渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)；發(fā)電機(jī)，其聯(lián)接至該軸，以用于生成電；混合區(qū)域，其用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；空氣提取系統(tǒng)，其用于從由壓縮機(jī)構(gòu)件的至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)生成的過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；封殼，其圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，旁通空氣穿過空氣通道且圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到混合區(qū)域中，以降低排氣氣體流的溫度；和排氣處理系統(tǒng)，其用于處理降低溫度的排氣氣體流，其中，該排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

技術(shù)方案1：一種用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的空氣流控制系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件，其用于生成過量空氣流；

混合區(qū)域，其用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；

空氣提取系統(tǒng)，其用于從由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件生成的過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；和

封殼，其包圍所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，所述旁通空氣穿過所述空氣通道且圍繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到所述混合區(qū)域中，以降低所述排氣氣體流的溫度。

技術(shù)方案2：根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件生成的所述過量空氣流比所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件中的至少一者的流動(dòng)速率容量大大約10%到大約40%。

技術(shù)方案3：根據(jù)技術(shù)方案2所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)。

技術(shù)方案4：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)用于使所述旁通空氣與所述排氣氣體流在所述混合區(qū)域中混合。

技術(shù)方案5：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)包括至少一個(gè)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉。

技術(shù)方案6：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括流引導(dǎo)系統(tǒng)，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)用于將所述旁通空氣朝所述混合區(qū)域中的所述排氣氣體流引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。

技術(shù)方案7：根據(jù)技術(shù)方案6所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)包括所述封殼的向內(nèi)彎曲的端部部分和/或至少一個(gè)出口導(dǎo)向靜葉。

技術(shù)方案8：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)構(gòu)造成將所述過量空氣流的未提取部分轉(zhuǎn)移到所述壓縮機(jī)構(gòu)件中，以對(duì)所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)增壓。

技術(shù)方案9：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，所述選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)用于處理降低溫度的排氣氣體流。

技術(shù)方案10：根據(jù)技術(shù)方案1所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述封殼包括所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的殼體。

技術(shù)方案11：一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件、和渦輪構(gòu)件，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)，以用于生成過量空氣流；

混合區(qū)域，其用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；

空氣提取系統(tǒng)，其用于從由所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)生成的所述過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；

封殼，其包圍所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，所述旁通空氣穿過所述空氣通道且圍繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到所述混合區(qū)域中，以降低所述排氣氣體流的溫度；和

排氣處理系統(tǒng)，其用于處理降低溫度的排氣氣體流，其中，所述排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

技術(shù)方案12：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件生成的所述過量空氣流比所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件中的至少一者的流動(dòng)速率容量大大約10%到大約40%。

技術(shù)方案13：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，還包括混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)用于使所述旁通空氣與所述排氣氣體流在所述混合區(qū)域中混合。

技術(shù)方案14：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)包括至少一個(gè)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉。

技術(shù)方案15：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，還包括流引導(dǎo)系統(tǒng)，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)用于將所述旁通空氣朝所述混合區(qū)域中的所述排氣氣體流引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。

技術(shù)方案16：根據(jù)技術(shù)方案15所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)包括所述封殼的向內(nèi)彎曲的端部部分和/或至少一個(gè)出口導(dǎo)向靜葉。

技術(shù)方案17：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)構(gòu)造成將所述過量空氣流的未提取部分轉(zhuǎn)移到所述壓縮機(jī)構(gòu)件中，以對(duì)所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)增壓。

技術(shù)方案18：根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述封殼包括所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的殼體。

技術(shù)方案19：一種功率生成系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件、和渦輪構(gòu)件，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)，以用于生成過量空氣流；

軸，其由所述渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)；

發(fā)電機(jī)，其聯(lián)接至所述軸，以用于生成電；

混合區(qū)域，其用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣氣體流；

空氣提取系統(tǒng)，其用于從由所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)生成的所述過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；

封殼，其包圍所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通道，所述旁通空氣穿過所述空氣通道且圍繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)流到所述混合區(qū)域中，以降低所述排氣氣體流的溫度；和

排氣處理系統(tǒng)，其用于處理降低溫度的排氣氣體流，其中，所述排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

技術(shù)方案20：根據(jù)技術(shù)方案19所述的功率生成系統(tǒng)，其中，由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件生成的所述過量空氣流比所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件中的至少一者的流動(dòng)速率容量大大約10%到大約40%。

技術(shù)方案21：一種用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的空氣流控制系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18，其用于生成過量空氣流；

混合區(qū)域33，其用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12產(chǎn)生的排氣氣體流32；

空氣提取系統(tǒng)74，其用于從由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18生成的過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；和

封殼，其包圍所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12且形成空氣通道72, 124，所述旁通空氣穿過所述空氣通道72, 124且圍繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12流到所述混合區(qū)域33中，以降低所述排氣氣體流32的溫度。

技術(shù)方案22：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18生成的所述過量空氣流比所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22中的至少一者的流動(dòng)速率容量大大約10%到大約40%。

技術(shù)方案23：根據(jù)技術(shù)方案22所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)60。

技術(shù)方案24：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)用于使所述旁通空氣與所述排氣氣體流32在所述混合區(qū)域33中混合。

技術(shù)方案25：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)74包括至少一個(gè)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78。

技術(shù)方案26：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括流引導(dǎo)系統(tǒng)84，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)84用于將所述旁通空氣朝所述混合區(qū)域33中的所述排氣氣體流32引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。

技術(shù)方案27：根據(jù)技術(shù)方案26所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)84包括所述封殼的向內(nèi)彎曲的端部部分和/或至少一個(gè)出口導(dǎo)向靜葉86。

技術(shù)方案28：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣提取系統(tǒng)74構(gòu)造成將所述過量空氣流的未提取部分轉(zhuǎn)移到所述壓縮機(jī)構(gòu)件20中，以對(duì)所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12增壓。

技術(shù)方案29：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，還包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，所述選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)用于處理降低溫度的排氣氣體流32。

技術(shù)方案30：根據(jù)技術(shù)方案21所述的空氣流控制系統(tǒng)，其中，所述封殼包括所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的殼體。

技術(shù)方案31：一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件18、燃燒器構(gòu)件20、和渦輪構(gòu)件22，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18包括至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)60，以用于生成過量空氣流；

混合區(qū)域33，其用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12產(chǎn)生的排氣氣體流32；

空氣提取系統(tǒng)74，其用于從由所述壓縮機(jī)構(gòu)件18的所述至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)60生成的所述過量空氣流提取旁通空氣的供應(yīng)；

封殼，其包圍所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12且形成空氣通道124，所述旁通空氣穿過所述空氣通道72, 124且圍繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12流到所述混合區(qū)域33中，以降低所述排氣氣體流32的溫度；和

排氣處理系統(tǒng)14，其用于處理降低溫度的排氣氣體流32，其中，所述排氣處理系統(tǒng)14包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

技術(shù)方案32：根據(jù)技術(shù)方案31所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，還包括流引導(dǎo)系統(tǒng)84，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)84用于將所述旁通空氣朝所述混合區(qū)域33中的所述排氣氣體流32引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。

技術(shù)方案33：根據(jù)技術(shù)方案32所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述流引導(dǎo)系統(tǒng)84包括所述封殼的向內(nèi)彎曲的端部部分和/或至少一個(gè)出口導(dǎo)向靜葉86。

技術(shù)方案34：根據(jù)技術(shù)方案31所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述封殼包括所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的殼體。

本公開的例示性方面被設(shè)計(jì)為解決在本文中描述的問題和/或未論述的其他問題。

附圖說明

根據(jù)結(jié)合附圖作出的本公開的各種方面的下列詳細(xì)描述，將更容易理解本公開的這些和其他特征，附圖描繪本公開的各種實(shí)施例。

圖1示出根據(jù)實(shí)施例的簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的示意圖。

圖2描繪根據(jù)實(shí)施例的圖1的燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的一部分的放大視圖。

圖3是沿圖1的A--A線取得的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的旁通封殼和壓縮機(jī)構(gòu)件的例示性橫截面圖。

圖4是沿圖2的B--B線取得的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的旁通封殼和壓縮機(jī)構(gòu)件的例示性橫截面圖。

圖5是圖表，該圖表示出根據(jù)實(shí)施例的，在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的不同負(fù)載百分比下進(jìn)入混合區(qū)域中的旁通空氣流量與排氣氣體流的溫度之間的例示性關(guān)系。

圖6示出根據(jù)實(shí)施例的簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的示意圖。

應(yīng)注意的是，本公開的附圖不是按照比例的。附圖意圖僅描繪本公開的典型方面，且因此不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為限制本公開的范圍。在附圖中，相似的標(biāo)號(hào)代表附圖之間的相似元件。

部件列表

10 燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)

12 燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)

14 排氣處理系統(tǒng)

14 下游排氣處理系統(tǒng)

16 空氣攝入?yún)^(qū)段

18 壓縮機(jī)構(gòu)件

20 燃燒器構(gòu)件

22 渦輪構(gòu)件

24 軸

26 箭頭

28 發(fā)電機(jī)

30 下游端部

32 排氣氣體流

33 混合區(qū)域

34 下游方向

36 CO催化劑

38 SCR催化劑

40 氨蒸發(fā)器系統(tǒng)

42 氨注射柵格

44 煙道

46 儲(chǔ)槽

48 送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

50 加熱器

52 氨汽化器

54 泵系統(tǒng)

60 加大壓縮機(jī)級(jí)

70 旁通封殼

72 空氣通道

74 空氣提取系統(tǒng)

78 進(jìn)口導(dǎo)向靜葉

80 促動(dòng)器

82 遠(yuǎn)側(cè)端部

84 流引導(dǎo)系統(tǒng)

86 出口導(dǎo)向靜葉

88 促動(dòng)器

90 補(bǔ)充混合系統(tǒng)

92 空氣釋放系統(tǒng)

94 氣閘

96 空氣出口

98 促動(dòng)器

100 空氣流控制器

102 數(shù)據(jù)

110 閥

112 檢修門

120 燃?xì)鉁u輪殼體

122 燃料/燃燒器進(jìn)口

124 空氣通道。

具體實(shí)施方式

如在上面指出的，本公開大體上涉及功率生成系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于冷卻功率生成系統(tǒng)的排氣氣體的系統(tǒng)和方法。

圖1是渦輪機(jī)(例如，簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10)的框圖，該渦輪機(jī)包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12和排氣處理系統(tǒng)14。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12可燃燒液體或氣體燃料，諸如天然氣和/或富氫合成氣，以生成熱燃燒氣體來驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12包括空氣攝入?yún)^(qū)段16、壓縮機(jī)構(gòu)件18、燃燒器構(gòu)件20、和渦輪構(gòu)件22。渦輪構(gòu)件22經(jīng)由軸24而驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接至壓縮機(jī)構(gòu)件18。在操作中，空氣(例如，周圍空氣)穿過空氣攝入?yún)^(qū)段16(由箭頭26指示)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，且在壓縮機(jī)構(gòu)件18中被加壓。壓縮機(jī)構(gòu)件18包括至少一個(gè)級(jí)，該至少一個(gè)級(jí)包括聯(lián)接至軸24的多個(gè)壓縮機(jī)葉片。軸24的旋轉(zhuǎn)引起壓縮機(jī)葉片的對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)，從而將空氣經(jīng)由空氣攝入?yún)^(qū)段16抽吸到壓縮機(jī)構(gòu)件18中，且在進(jìn)入燃燒器構(gòu)件20中之前壓縮該空氣。

燃燒器構(gòu)件20可包括一個(gè)或更多個(gè)燃燒器。在實(shí)施例中，多個(gè)燃燒器圍繞軸24以大體上圓形或環(huán)形的構(gòu)造在多個(gè)周向位置處配置在燃燒器構(gòu)件20中。在壓縮空氣離開壓縮機(jī)構(gòu)件18且進(jìn)入燃燒器構(gòu)件20時(shí)，壓縮空氣與燃料混合以用于在(多個(gè))燃燒器內(nèi)燃燒。例如，(多個(gè))燃燒器可包括一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴，該一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴構(gòu)造成將燃料-空氣混合物以對(duì)于燃燒、排放控制、燃料消耗、功率輸出等而言適當(dāng)?shù)乃俾首⑸涞?多個(gè))燃燒器中。燃料-空氣混合物的燃燒生成熱加壓排氣氣體，該熱加壓排氣氣體然后可用于驅(qū)動(dòng)渦輪構(gòu)件22內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)渦輪級(jí)(各自具有多個(gè)渦輪葉片)。

在操作中，流到渦輪構(gòu)件22中且穿過其的燃燒氣體朝渦輪葉片且在它們之間流動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)渦輪葉片且因此驅(qū)動(dòng)軸24旋轉(zhuǎn)。在渦輪構(gòu)件22中，燃燒氣體的能量被轉(zhuǎn)換成功，該功中的一些被用于通過旋轉(zhuǎn)軸24來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)件18，其中其余的可用于有用功以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如但不限于用于產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)28和/或另一渦輪。

流過渦輪構(gòu)件22的燃燒氣體作為排氣氣體32的流離開渦輪構(gòu)件22的下游端部30。排氣氣體流32可繼續(xù)沿下游方向34朝排氣處理系統(tǒng)14流動(dòng)。渦輪構(gòu)件22的下游端部30可經(jīng)由混合區(qū)域33而流體地聯(lián)接至排氣處理系統(tǒng)14的CO移除系統(tǒng)(其例如包括CO催化劑36)和SCR系統(tǒng)(其例如包括SCR催化劑38)。如上所述，作為燃燒過程的結(jié)果，排氣氣體流32可包括某些副產(chǎn)品，諸如氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、碳氧化物(CO_x)和未燃的烴)。由于某些規(guī)章需求，排氣處理系統(tǒng)14可用于在大氣釋放之前降低這種副產(chǎn)品的濃度或使其顯著地最小化。

用于移除或減少排氣氣體流32中的NO_x的量的一個(gè)技術(shù)是通過使用選擇性催化還原(SCR)過程。例如，在用于從排氣氣體流32移除NO_x的SCR過程中，氨(NH₃)或其他合適的還原劑可被注射到排氣氣體流32中。氨與NO_x反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)。

如圖1中所示，氨蒸發(fā)器系統(tǒng)(ammonia evaporator system)40和氨注射柵格42可用于在SCR催化劑38上游使氨溶液(其例如儲(chǔ)存在儲(chǔ)槽46中)汽化和注射到排氣氣體流32中。氨注射柵格42可包括例如具有開口/噴嘴的管的網(wǎng)絡(luò)，該開口/噴嘴用于將汽化的氨注射到排氣氣體流32中。如將理解的，排氣氣體流32中的氨和NO_x在它們行進(jìn)穿過SCR催化劑38時(shí)反應(yīng)，以產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)，因此從排氣氣體流32移除NO_x。所得的排放物可被通過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的煙道44釋放到大氣中。

氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40可還包括例如送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48、一個(gè)或更多個(gè)加熱器50(例如，電加熱器)和氨汽化器(ammonia vaporizer)52，以用于提供汽化的氨，該汽化的氨被經(jīng)由氨注射柵格42注射到排氣氣體流32中?？墒褂帽孟到y(tǒng)54將氨從儲(chǔ)槽46泵送至氨汽化器52。送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48可包括冗余的送風(fēng)機(jī)，而泵系統(tǒng)54可包括冗余的泵，以在單獨(dú)的送風(fēng)機(jī)/泵故障的情況下確保氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40的持續(xù)操作。

SCR過程的效力部分地取決于被處理的排氣氣體流32的溫度。由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排氣氣體流32的溫度通常高于大約1100℉。然而，SCR催化劑38通常需要在小于大約900℉的溫度下操作。

根據(jù)實(shí)施例，“加大”壓縮機(jī)構(gòu)件18可用于提供冷卻空氣，以用于將排氣氣體流32的溫度降低至對(duì)SCR催化劑38而言適合的水平。壓縮機(jī)構(gòu)件18具有流動(dòng)速率容量，且構(gòu)造成基于其流動(dòng)速率容量經(jīng)由空氣攝入?yún)^(qū)段16吸入空氣(周圍空氣)流。壓縮機(jī)構(gòu)件18的流動(dòng)速率容量可比燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22中的至少一者的流動(dòng)速率容量高大約10%到大約40%，從而形成過量空氣流。即，燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22中的至少一者不可利用由壓縮機(jī)構(gòu)件18提供的所有的空氣，且由壓縮機(jī)構(gòu)件18形成過量空氣流。該過量空氣流可用于冷卻燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排氣氣體流32。根據(jù)實(shí)施例，壓縮機(jī)構(gòu)件18的壓縮機(jī)級(jí)60中的至少一個(gè)可為“加大的”，以便提供過量空氣流。

在下面描述單個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)60的使用；然而，這不意圖為限制性的，且可在其他實(shí)施例中使用額外的加大壓縮機(jī)級(jí)60。一般來說，可基于若干要素來改變和選擇性地控制由加大壓縮機(jī)構(gòu)件18的至少一個(gè)加大壓縮機(jī)級(jí)60吸入的空氣流的百分比增長(zhǎng)，該若干要素包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12上的負(fù)載、被抽吸到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12中的空氣的溫度、SCR催化劑38處的排氣氣體流32的溫度等。

由加大壓縮機(jī)構(gòu)件18的加大壓縮機(jī)級(jí)60提供的增大的空氣流可增大壓縮機(jī)構(gòu)件18處的空氣壓力。例如，在標(biāo)稱空氣流量通過加大壓縮機(jī)級(jí)60的操作而增大從大約10%到大約40%的情形中，可實(shí)現(xiàn)大約5至15英寸水的對(duì)應(yīng)的壓力增大。該壓力增大可用于克服壓力下降，且有助于較冷的空氣與排氣氣體流32在下游排氣處理系統(tǒng)14中的適當(dāng)混合(在下面描述)。該壓力增大還可用于對(duì)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12增壓。

如在圖1和2中所描繪的，可通過旁通封殼70來包圍燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。旁通封殼70從空氣攝入?yún)^(qū)段16延伸，且將空氣攝入?yún)^(qū)段16流體地聯(lián)接至混合區(qū)域33。旁通封殼70可具有任何合適的構(gòu)造。例如，旁通封殼70可具有如圖2中所描繪的環(huán)形構(gòu)造，圖2是沿圖1中的A--A線獲得的橫截面。旁通封殼70形成圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的空氣通道72，通過空氣通道72，可提供冷卻旁通空氣(BA)的供應(yīng)，以用于冷卻燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排氣氣體流32。

可提供空氣提取系統(tǒng)74，以提取由加大壓縮機(jī)級(jí)60提供的過量空氣流中的至少一些，且將提取的空氣引導(dǎo)到在旁通封殼70和燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12之間形成的空氣通道72中。空氣提取系統(tǒng)74可包括例如進(jìn)口導(dǎo)向靜葉、定子、或用于將空氣流選擇性地引導(dǎo)到空氣通道72中的任何其他適合的系統(tǒng)。在接下來的描述中，空氣提取系統(tǒng)74包括但不限于進(jìn)口導(dǎo)向靜葉。如在圖4(其為沿圖2中的B--B線取得的橫截面)中示出的，空氣提取系統(tǒng)74可完全圍繞入口延伸至在旁通封殼70和燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18之間形成的空氣通道72。

如在圖2中所描繪的，空氣提取系統(tǒng)74可包括多個(gè)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78，以用于控制被引導(dǎo)到空氣通道72中的空氣的量，該空氣通道72形成在旁通封殼70與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12之間?？赏ㄟ^獨(dú)立的促動(dòng)器80來選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))各進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78。在圖2中示意地示出根據(jù)各種實(shí)施例的促動(dòng)器80，但可使用任何已知的促動(dòng)器。例如，促動(dòng)器80可包括電動(dòng)機(jī)械馬達(dá)、或任何其他類型的合適的促動(dòng)器。

可響應(yīng)于來自空氣流控制器100的命令獨(dú)立地和/或共同地控制空氣提取系統(tǒng)74的促動(dòng)器80，以選擇性地改變進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78的定位。即，可通過促動(dòng)器80使進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78圍繞樞軸軸線選擇性地旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，各進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78可獨(dú)立于任何其他進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78單獨(dú)地樞轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78的組可獨(dú)立于進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78的其他組樞轉(zhuǎn)(即，以兩個(gè)或更多個(gè)組的形式樞轉(zhuǎn)，使得組中的每個(gè)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78一起旋轉(zhuǎn)相同的量)。進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78中的各個(gè)的位置信息(例如，通過電動(dòng)機(jī)械傳感器等感測(cè)的)可被提供至空氣流控制器100。

旁通空氣不進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，而是改為如由箭頭BA指示地被穿過空氣通道72引導(dǎo)至混合區(qū)域33，在此，旁通空氣可用于冷卻排氣氣體流32。剩余空氣(即，未通過空氣提取系統(tǒng)74提取的額外空氣流的任何部分)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18，且以正常的方式流過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。如果剩余空氣的流量大于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的標(biāo)稱空氣流量，則可發(fā)生燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的增壓，從而增大燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的效率和功率輸出。

旁通空氣穿過空氣通道72朝渦輪構(gòu)件22下游的混合區(qū)域33流動(dòng)且流到其中。在實(shí)施例中，旁通空氣離開空氣通道72，且成角度地被朝混合區(qū)域33中的排氣氣體流32引導(dǎo)且被引導(dǎo)到其中，以增強(qiáng)混合。在混合區(qū)域33中，旁通空氣(例如，周圍空氣)與排氣氣體流32混合且將其冷卻至適合用于與SCR催化劑38一起使用的溫度。在實(shí)施例中，通過旁通空氣將由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排氣氣體流32的溫度在混合區(qū)域33中從大約1100℉冷卻至小于大約900℉。

如在圖1和2中描繪的，旁通封殼70的遠(yuǎn)側(cè)端部82可朝混合區(qū)域333向內(nèi)彎曲，以將旁通空氣成角度地朝混合區(qū)域33中的排氣氣體流32引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。旁通空氣和排氣氣體流32的交叉流可有助于混合，從而增強(qiáng)排氣氣體流32的冷卻。還可提供流引導(dǎo)系統(tǒng)84以將旁通空氣成角度地朝排氣氣體流32引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。這種流引導(dǎo)系統(tǒng)84可包括例如出口導(dǎo)向靜葉、定子、噴嘴、或用于將旁通空氣流選擇性地引導(dǎo)到混合區(qū)域33中的任何其他合適的系統(tǒng)。

在圖2中示出例示性的流引導(dǎo)系統(tǒng)84。在該示例中，流引導(dǎo)系統(tǒng)84包括多個(gè)出口導(dǎo)向靜葉86?？赏ㄟ^獨(dú)立的促動(dòng)器88選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))各出口導(dǎo)向靜葉86。在圖2中示意地示出促動(dòng)器88，但可使用任何已知的促動(dòng)器。例如，促動(dòng)器88可包括電動(dòng)機(jī)械馬達(dá)、或任何其他類型的合適的促動(dòng)器。在實(shí)施例中，流引導(dǎo)系統(tǒng)84可完全圍繞空氣通道72的引出端延伸，空氣通道72形成在旁通封殼70與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的渦輪構(gòu)件22之間。

補(bǔ)充混合系統(tǒng)90(圖1)可定位在混合區(qū)域33內(nèi)，以增強(qiáng)混合過程。補(bǔ)充混合系統(tǒng)90可包括例如靜止混合器、擋板等。CO催化劑36還可通過增加反壓(例如，被朝渦輪構(gòu)件22引導(dǎo)回)來幫助改善混合過程。

如圖2所示，可使用空氣釋放系統(tǒng)92從旁通封殼70選擇性地釋放旁通空氣，空氣釋放系統(tǒng)92包括例如置于一個(gè)或更多個(gè)空氣出口96中的一個(gè)或更多個(gè)氣閘94(或能夠選擇性地限制空氣流的其他裝置，例如導(dǎo)向靜葉)?？赏ㄟ^獨(dú)立的促動(dòng)器98來選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))氣閘94在空氣出口96內(nèi)的位置。促動(dòng)器98可包括電動(dòng)機(jī)械馬達(dá)、或任何其他類型的合適的促動(dòng)器。可響應(yīng)于來自流空氣控制器100的命令來控制各氣閘94，以選擇性地改變氣閘94的定位，使得期望量的旁通空氣可從旁通封殼70釋放。各氣閘94的位置信息(例如，通過電動(dòng)機(jī)械傳感器等感測(cè)的)可被提供至空氣流控制器100。可通過將旁通空氣從旁通封殼70通過一個(gè)或更多個(gè)計(jì)量閥110(圖2)釋放來提供進(jìn)一步的空氣流控制，通過來自空氣流控制器100的命令來控制該一個(gè)或更多個(gè)計(jì)量閥110。

空氣流控制器100可用于調(diào)整由壓縮機(jī)構(gòu)件18的加大壓縮機(jī)級(jí)60生成的空氣的量，其相對(duì)于進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12(且作為排氣氣體流32離開)的空氣的量，被作為旁通空氣穿過旁通管道72轉(zhuǎn)移到混合區(qū)域33中，以便在變化的操作條件下維持SCR催化劑38處的合適溫度。在圖5中提供圖表，該圖表示出在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下的到混合區(qū)域33中的旁通空氣的流量與排氣氣體流32的溫度之間的例示性關(guān)系。在此示例中，圖5中的圖表描繪：1)在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排氣氣體流32的溫度變化；和2)在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下將SCR催化劑38處的溫度維持在恰當(dāng)?shù)乃教?例如，900℉)所需的作為排氣氣體流32的百分比的旁通空氣的流量(旁通比)的對(duì)應(yīng)變化。如在圖5中的圖表中所呈現(xiàn)的，穿過空氣通道72流動(dòng)到混合區(qū)域33中的旁通空氣的量可在排氣氣體流32的溫度變化時(shí)(例如，在空氣流控制器100的控制下)變化，以便調(diào)整SCR催化劑38處的溫度。

空氣流控制器100可接收與燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的操作相關(guān)的數(shù)據(jù)102。此種數(shù)據(jù)可包括，例如，排氣氣體流32的在其進(jìn)入混合區(qū)域33時(shí)的溫度、在混合/冷卻已在混合區(qū)域33中發(fā)生之后的SCR催化劑38處的排氣氣體流32的溫度、被燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18抽吸到空氣攝入?yún)^(qū)段16中的空氣的溫度、和在燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10內(nèi)的各種場(chǎng)所處獲得的其他溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)102還可包括例如在空氣攝入?yún)^(qū)段16內(nèi)、在空氣提取系統(tǒng)74處、在壓縮機(jī)構(gòu)件18的入口處、在空氣通道72內(nèi)、在渦輪構(gòu)件22的下游端部30處、在流引導(dǎo)系統(tǒng)84處，和在燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10內(nèi)的各種其他場(chǎng)所處獲得的空氣流和壓力數(shù)據(jù)。還可對(duì)空氣流控制器100提供負(fù)載數(shù)據(jù)、燃料消耗量數(shù)據(jù)、和與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的操作有關(guān)的其他信息?？諝饬骺刂破?00還可接收與進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78、出口導(dǎo)向靜葉86、氣閘94、閥110等有關(guān)的位置信息。如何獲得此種數(shù)據(jù)(例如，使用恰當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌⒎答仈?shù)據(jù)等)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)為顯而易見的，且將不在本文中提供與此種數(shù)據(jù)的獲得有關(guān)的更多細(xì)節(jié)。

基于接收的數(shù)據(jù)102，空氣流控制器100構(gòu)造成根據(jù)需要改變穿過空氣通道72流到混合區(qū)域33中的旁通空氣的量，以將SCR催化劑38處的溫度維持在合適的水平處。這可例如通過改變以下中的至少一者來實(shí)現(xiàn)：通過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18而被抽吸到空氣攝入?yún)^(qū)段16中的空氣流；被允許經(jīng)由空氣提取系統(tǒng)74進(jìn)入空氣通道72中的空氣流(可例如通過調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78中的一個(gè)或更多個(gè)的位置控制該流)；和穿過空氣通道72行進(jìn)到混合區(qū)域33中的旁通空氣流(可例如通過調(diào)節(jié)氣閘94中的一個(gè)或更多個(gè)的位置和/或計(jì)量閥110的操作狀態(tài)來控制該流)。

空氣流控制器100可包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有執(zhí)行程序代碼的至少一個(gè)處理器，該程序代碼構(gòu)造成使用例如數(shù)據(jù)102和/或來自人類操作者的指令來控制穿過空氣通道72流到混合區(qū)域33中的旁通空氣的量。由空氣流控制器100生成的命令可用于控制燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10中的各種構(gòu)件(例如，諸如促動(dòng)器80、88、98、閥110等)的操作。例如，由空氣流控制器100生成的命令可用于控制促動(dòng)器80、88和98的操作，以分別控制進(jìn)口導(dǎo)向靜葉78、出口導(dǎo)向靜葉86、和氣閘94的旋轉(zhuǎn)位置。由空氣流控制器100生成的命令還可用于觸發(fā)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10中的其他控制設(shè)定。

如在圖2中示意地示出的，旁通封殼70可設(shè)有一個(gè)或更多個(gè)檢修門(access door)112。檢修門112提供穿過旁通封殼70至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的各種構(gòu)件的通路(例如，以用于保養(yǎng)、修理等)。

在其他實(shí)施例中，如在圖6中描繪的，燃?xì)鉁u輪殼體120自身可被代替旁通封殼70使用。該構(gòu)造與圖1中描繪的系統(tǒng)類似地操作，只不過空氣提取系統(tǒng)74和流引導(dǎo)系統(tǒng)84配置在燃?xì)鉁u輪殼體120內(nèi)。燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的燃燒器構(gòu)件20的燃料/燃燒器進(jìn)口122可延伸穿過燃?xì)鉁u輪殼體120(例如，以用于更容易的進(jìn)入)。在此構(gòu)造中，旁通空氣(BA)在燃?xì)鉁u輪殼體120與壓縮機(jī)構(gòu)件18、燃燒器構(gòu)件20、和渦輪構(gòu)件22的外部之間行進(jìn)。在圖1和2中描繪的其他構(gòu)件(諸如空氣攝入?yún)^(qū)段、排氣處理系統(tǒng)、空氣流控制器等)出于清晰性而未在圖6中示出。

在操作中，由壓縮機(jī)構(gòu)件18的加大壓縮機(jī)級(jí)60吸入的空氣的一部分被作為旁通空氣由提取系統(tǒng)74引導(dǎo)到空氣通道124中，空氣通道124在燃?xì)鉁u輪殼體120與壓縮機(jī)構(gòu)件18、燃燒器構(gòu)件20、和渦輪構(gòu)件22的外部之間形成。旁通空氣離開空氣通道124，且通過流引導(dǎo)系統(tǒng)84而被成角度地朝混合區(qū)域33中的排氣氣體流32引導(dǎo)且被引導(dǎo)到其中。在混合區(qū)域33中，旁通空氣(例如，周圍空氣)與排氣氣體流32混合且將其冷卻至適合用于與SCR催化劑38一起使用的溫度(圖1)。在混合區(qū)域33中通過旁通空氣將由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排氣氣體流32的溫度從大約1100℉冷卻至小于大約900℉。

代替常規(guī)大型外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和/或其他常規(guī)冷卻結(jié)構(gòu)的加大壓縮機(jī)級(jí)60、空氣提取系統(tǒng)74、旁通封殼70等的使用提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，消除對(duì)冗余的外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和相關(guān)構(gòu)件(例如，送風(fēng)機(jī)、馬達(dá)和相關(guān)的空氣攝入結(jié)構(gòu)、過濾器、管道等)的需求。這減少燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的制作和操作成本、以及總體占地面積。該占地面積進(jìn)一步減小，因?yàn)榧哟髩嚎s機(jī)級(jí)60通過現(xiàn)有的空氣攝入?yún)^(qū)段16而非通過通常與外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)一起使用的分開、專用的攝入結(jié)構(gòu)抽吸空氣。

加大壓縮機(jī)級(jí)60的使用提供更可靠且有效率的燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10。例如，因?yàn)橥ㄟ^壓縮機(jī)構(gòu)件12自身的軸24來驅(qū)動(dòng)用于在混合區(qū)域33中進(jìn)行冷卻的旁通空氣，所以不再需要大型外部送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。此外，由加大壓縮機(jī)級(jí)60生成的高于標(biāo)稱的空氣流的至少一部分可用于對(duì)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12增壓。

因?yàn)榧哟髩嚎s機(jī)級(jí)60聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的軸24且由其驅(qū)動(dòng)，所以減少燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的功率需要。該構(gòu)造消除了對(duì)通常在常規(guī)外部送風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中使用的大型送風(fēng)機(jī)馬達(dá)的需求。

在各種實(shí)施例中，被描述為“聯(lián)接”至彼此的構(gòu)件可沿一個(gè)或更多個(gè)接口連結(jié)。在一些實(shí)施例中，這些接口可包括不同構(gòu)件之間的接頭，且在其他情形中，這些接口可包括完整和/或整體形成的互相連接。即，在一些情形中，“聯(lián)接”至彼此的構(gòu)件可同時(shí)形成，以限定單個(gè)連續(xù)的部件。然而，在其他實(shí)施例中，這些聯(lián)接的構(gòu)件可形成為分開的部件，且隨后通過已知的工藝(例如，緊固、超聲波焊接、粘結(jié))連結(jié)。

當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一元件“上”、“接合至”、“連接至”或“聯(lián)接至”該另一元件時(shí)，其可直接在該另一元件上、接合、連接或聯(lián)接至該另一元件，或可存在居間的元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接”在另一元件“上”、“直接接合至”、“直接連接至”、“直接聯(lián)接至”該另一元件時(shí)，可不存在居間的元件。應(yīng)以相似的方式來說明用于描述構(gòu)件之間關(guān)系的其他詞語(yǔ)(例如，“在...之間”對(duì)“直接在...之間”、“在...附近”對(duì)“直接在...附近”等)。如在本文中使用的，用語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)的列出的物品中的一個(gè)或更多個(gè)的任何和所有的組合。

本文中使用的專門名詞是出于僅描述具體實(shí)施例的目的，且不意圖限制本公開。如在本文中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還將理解的是，當(dāng)在說明書中使用時(shí)，用語(yǔ)“包括”、和/或“包括...的”規(guī)定所聲明的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或構(gòu)件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件、和/或它們的集合的存在或加入。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。