[发明专利]具有废气扩散器和支撑肋的燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有连接到涡轮单元上的废气扩散器的燃气轮机，所述废气扩散器的扩散器通道由壁在外部限界并且在所述壁上设有多个向内部延伸的用于固定燃气轮机的径向轴承的中空的支撑肋，其中包括管路的、用于排气空气的至少一个排气管道在流出侧终止在废气扩散器上，所述排气管道的流入侧的端部与燃气轮机的压缩机连接。

背景技术

燃气轮机和其工作方式非常好地从广泛可用的现有技术中已知。所述燃气轮机始终包括废气扩散器作为废气路段的一部分，通过所述废气路段能够继续引导从燃气轮机中流出的废气。如果燃气轮机设为用于简单循环，英语称作为Simple Cycle，那么废气或者被引向烟道。在复合循环发电厂中(英语也称作Combined Cycle)，废气路段将废气引向锅炉，借助于所述锅炉将包含在废气中的热能转换成用于蒸汽轮机的蒸汽。

废气扩散器的工作点首先取决于其体积流。所述体积流已知地主要由环境温度、压缩机入口导向叶片位置以及加热温度影响。

废气扩散器应满足多个要求：一方面，在设计点中需要最大的压力回收以实现最大的效率。同时，在偏离设计点时效率应按照可能性仅轻微下降。另一方面，所述废气扩散器不应具有不稳定的工作性能，这否则可能由于振动激发而损害发电厂设施的机械整体性。此外，所述废气扩散器应在出口处具有尽可能均匀的速度分布以实现良好的锅炉效率。同样地，有意义的是，当工作点在低部分负荷运行期间改变时，避免突变效应。最后，此外，废气扩散器也应构造成小的进而是低成本的。

对于最优化的扩散器流动而言尤其有意义的是，不仅在外壁上、而且也在从废气扩散器到锅炉入口的过渡部上避免分离区和回流区。如果所述分离区和回流区还是出现，其大小应是相对小的。在光滑的扩散器外壁的内面上的分离主要通过过小的局部流动能量造成，所述过小的局部流动能量不能够抵抗在下游增大的压力。对此的原因除了扩散器的开口角度之外还有在最后的涡轮机转子叶片级上的出流并且尤其还有在其叶梢上的溢流。回流区能够必要时在部分负荷运行中构成，尤其是在毂之后和在外壁上。在此，所述回流区能够在下游达到一定范围，使得甚至在锅炉入口的区域中出现朝向这些区的上游定向的流动。在应用加力燃烧室时，能够通过回流产生回火，这可能会限制燃气轮机和加力燃烧室的组合的工作方式。

为了抵抗这种空气动力学的现象，已知的是，在燃气轮机部分负荷运行时，将压缩机质量流的一部分经由压缩机抽气装置和多个排气管道直接引向扩散器流。在此，排气管道到扩散器中的口部大多在成本方面最优化，使得所述口部更确切地说以对角线的方式设置在扩散器的罩面上。此外，通过在一些环周部位上排放，在扩散器流之内出现冷的流束。结合扩散器中的不稳定的流动，这引起扩散器壁的不稳定的热负荷因此在那里促进裂纹形成。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有连接到涡轮单元上的废气扩散器的燃气轮机，所述废气扩散器能够抵抗在现有技术中已知的问题。

意在燃气轮机的目的借助这种根据权利要求1的特征的燃气轮机来实现。有利的设计方案在从属权利要求中给出并且能够以任意的方式彼此组合。

根据本发明提出，排气管道的流出侧的端部经由支撑肋的空腔与毂流体地连接以将排气空气继续引导直到毂中并且排气空气在毂侧排放，以便减小毂之后的回流区或者以便作为附壁射束减小必要时锥形变化的毂端部上的分离趋势。

根据一个有利的改进形式，排气管道的流出侧的端部与支撑肋的空腔流体地连接，其中支撑肋具有用于将排气空气排放到扩散器通道中的开口。通过将排气空气引导到后面的星形支承件的支撑肋中并且在支撑肋的后缘上优选地排放，排气空气能够有针对性地用于降低在部分负荷运行时在那么被大程度错误入流的支撑肋处的分离。此外，以所述方式，由支撑肋形成的星形支承件和其部分——例如其板式包覆件——能够有针对性地冷却。这与额定负荷运行相比能够实现部分负荷运行中的涡轮机出口温度的升高，由此在部分负荷运行中又能够抵抗火焰温度的降低进而抵抗废气的CO值的与之关联的升高。

要注意的是，排气空气通过设置在支撑肋中的开口的排放也能够与排放无关地通过毂设置。

附图说明

本发明根据唯一的附图来详细阐述。唯一的实施例示出燃气轮机的部分纵剖图。

具体实施方式