用于渦輪機的排氣擴散器、渦輪機和聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型大體上涉及將熱回收蒸汽發(fā)生(HRSG)系統(tǒng)與燃氣渦輪排氣構(gòu)件結(jié)合起來，更具體而言，涉及渦輪排氣穩(wěn)壓室，其設(shè)計成促進燃燒氣體均勻流入HRSG。
【背景技術(shù)】
[0002]在聯(lián)合循環(huán)功率發(fā)生系統(tǒng)中，從燃氣渦輪排出的經(jīng)加熱的排氣可由HRSG系統(tǒng)用作熱源，熱源可傳遞至水源來生成過熱蒸汽。過熱蒸汽繼而又可在蒸汽渦輪中用作功率源。來自燃氣渦輪的經(jīng)加熱的排氣可經(jīng)由排氣穩(wěn)壓室和擴散器等輸送至HRSG，這可有助于將流出燃氣渦輪的末級的經(jīng)加熱的排氣的動能轉(zhuǎn)換成呈增大的靜壓形式的勢能。一旦輸送至HRSG系統(tǒng)，經(jīng)加熱的排氣可橫穿一系列熱交換器元件，如，過熱器、再熱器、蒸發(fā)器、節(jié)熱器等。熱交換器元件可用于將熱從經(jīng)加熱的排氣傳遞至水源來生成過熱蒸汽。設(shè)計目標在于促進穿過排氣穩(wěn)壓室的均勻流，而不會不利地影響擴散器性能，即，允許流擴散，而沒有可顯著的總壓力損失。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]在一個實施例中，提供了一種用于渦輪機的排氣擴散器，其包括支承在渦輪轉(zhuǎn)子中的、與渦輪轉(zhuǎn)子的軸線對準的擴散器，擴散器構(gòu)造成使渦輪排氣相對于沿軸線的第一流動方向改變方向達大致九十度；與擴散器的出口端處于流體連通且包圍出口端的穩(wěn)壓室，穩(wěn)壓室與適于將排氣供應至另一個渦輪機的過渡導管處于流體連通；其中穩(wěn)壓室的容積沿朝過渡導管的方向擴張。
[0004]在另一個實施例中，提供了一種渦輪機，其包括:燃氣渦輪區(qū)段，其包括渦輪轉(zhuǎn)子；沿渦輪轉(zhuǎn)子的第一軸線設(shè)置的徑向擴散器；排氣穩(wěn)壓室，其包括接收徑向擴散器的一部分的入口，排氣穩(wěn)壓室沿大致垂直于第一軸線的第二軸線延伸，穩(wěn)壓室的容積沿第二軸線擴張。
[0005]在又一個實施例中，提供了一種聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，其包括:燃氣渦輪，其包括沿第一軸線延伸的渦輪轉(zhuǎn)子；熱回收蒸汽發(fā)生器；適于接收來自熱回收蒸汽發(fā)生器的蒸汽的蒸汽渦輪；沿第一軸線設(shè)置的徑向擴散器；以及排氣穩(wěn)壓室，其包括接收徑向擴散器的一部分的入口，排氣穩(wěn)壓室沿大致垂直于第一軸線的第二軸線延伸，穩(wěn)壓室的容積沿第二軸線擴張，且與熱回收蒸汽發(fā)生器連通。
[0006]—種用于渦輪機的排氣擴散器，包括:
[0007]支承在渦輪轉(zhuǎn)子中的、與所述渦輪轉(zhuǎn)子的軸線對準的擴散器，所述擴散器構(gòu)造成使渦輪排氣相對于沿所述軸線的第一流動方向改變方向達大致九十度；與所述擴散器的出口端處于流體連通且包圍所述出口端的穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室與過渡導管處于流體連通，所述過渡導管適于將排氣供應至另一個渦輪機；其中所述穩(wěn)壓室的容積沿朝所述過渡導管的方向擴張。
[0008]在一個實施例中，所述穩(wěn)壓室部分地由成對的非平行側(cè)壁和連接所述成對的非平行側(cè)壁的周緣壁構(gòu)成。
[0009]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的一者大致垂直于所述軸線。
[0010]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以20°到50°的角延伸。
[0011 ] 在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以35°到45°的角延伸。
[0012]在一個實施例中，所述周緣壁包括圓角端，其連接到成對的直的大致平行的頂壁部分和底壁部分上。
[0013]在一個實施例中，所述圓角端位于所述軸線的一側(cè)，并且所述成對的直的大致平行的頂壁部分和底壁部分跨過所述軸線，在所述軸線的另一側(cè)連接到所述過渡導管上。
[0014]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以20°到50°的角延伸。
[0015]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以35°到45°的角延伸。
[0016]—種渦輪機，包括:
[0017]包括渦輪轉(zhuǎn)子的燃氣渦輪區(qū)段；
[0018]沿所述渦輪轉(zhuǎn)子的第一軸線設(shè)置的徑向擴散器；
[0019]排氣穩(wěn)壓室，其包括接收所述徑向擴散器的一部分的入口，所述排氣穩(wěn)壓室沿大致垂直于所述第一軸線的第二軸線延伸，所述穩(wěn)壓室的容積沿所述第二軸線擴張。
[0020]在一個實施例中，所述穩(wěn)壓室部分地由成對的非平行側(cè)壁和連接所述成對的非平行側(cè)壁的周緣壁構(gòu)成。
[0021 ] 在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的一者大致垂直于所述軸線。
[0022]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以20°到50°的角延伸。
[0023]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以35°到45°的角延伸。
[0024]在一個實施例中，所述周緣壁包括圓角端，其連接到成對的直的大致平行的頂壁部分和底壁部分上。
[0025]在一個實施例中，所述圓角端位于所述軸線的一側(cè)，并且所述成對的直的大致平行的頂壁部分和底壁部分跨過所述軸線，在所述軸線的另一側(cè)連接到所述過渡導管上。
[0026]—種聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，包括:燃氣渦輪，其包括沿第一軸線延伸的渦輪轉(zhuǎn)子；熱回收蒸汽發(fā)生器；適于接收來自所述熱回收蒸汽發(fā)生器的蒸汽的蒸汽渦輪；沿所述第一軸線設(shè)置的徑向擴散器；以及
[0027]排氣穩(wěn)壓室，其包括接收所述徑向擴散器的一部分的入口，所述排氣穩(wěn)壓室沿大致垂直于所述第一軸線的第二軸線延伸，所述穩(wěn)壓室的容積沿所述第二軸線擴張，且與所述熱回收蒸汽發(fā)生器連通。
[0028]在一個實施例中，所述穩(wěn)壓室部分地由成對的非平行側(cè)壁和連接所述成對的非平行側(cè)壁的周緣壁構(gòu)成，且其中所述成對的非平行側(cè)壁中的一者大致垂直于所述軸線。
[0029]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以20°到50°的角延伸。
[0030]在一個實施例中，所述成對的非平行側(cè)壁中的另一者相對于所述非平行側(cè)壁中的所述一者以35°到45°的角延伸。
【附圖說明】
[0031]當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本實用新型的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變得更好理解，其中，相同符號在圖中表示相同部件，其中:
[0032]圖1為具有燃氣渦輪、蒸汽渦輪和HRSG的聯(lián)合循環(huán)功率發(fā)生系統(tǒng)的實施例的示意性流程圖；
[0033]圖2為圖1的燃氣渦輪的實施例的詳細但局部的側(cè)視截面視圖，其使圖1的HRSG的熱交換器元件與燃氣渦輪的排氣擴散器的構(gòu)件結(jié)合起來；
[0034]圖3為可用于圖2的燃氣渦輪中的類型的排氣穩(wěn)壓室的剖視透視圖；
[0035]圖4為圖3中所示的排氣穩(wěn)壓室的局部剖視俯視圖；
[0036]圖5為根據(jù)本實用新型的示例性但非限制性實施例的排氣擴散器和穩(wěn)壓室的透視圖；
[0037]圖6為圖5中所示的排氣擴散器和穩(wěn)壓室的另一個透視圖；以及
[0038]圖7為圖5和圖6中所示的排氣擴散器和穩(wěn)壓室的俯視平面圖；
[0039]圖8示出了穩(wěn)壓室出口平面處和過渡區(qū)段的下游邊緣處的HRSG入口分布線。
[0040]部件列表:
[0041]10 系統(tǒng)
[0042]12燃氣渦輪
[0043]14第一負載
[0044]16 渦輪
[0045]18燃燒器
[0046]20壓縮機
[0047]22蒸汽渦輪
[0048]24第二負載
[0049]26 低壓區(qū)段(LP ST)
[0050]28 中壓區(qū)段(IP ST)
[0051]30 高壓區(qū)段(HP ST)
[0052]32多級熱回收蒸汽發(fā)生(HRSG)
[0053]34經(jīng)加熱的排氣
[0054]36冷凝器
[0055]38冷凝物栗
[0056]40 低壓節(jié)熱器(LPECON)
[0057]42 低壓蒸發(fā)器(LPEVAP)
[0058]44 中壓節(jié)熱器(IPECON)
[0059]46 中壓蒸發(fā)器(IPEVAP)
[0060]48