[实用新型]一种燃气轮机排气段结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机排气段结构。

背景技术

工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。燃气在透平中做完功后排入排气段，进行扩压减速，然后排入大气或者进入余热锅炉再利用。

当今世界主流燃气轮机由于转子设计的需求，往往在透平出口附近的排气段设计有径向支撑轴承。轴承安装于轴承座上，轴承以及轴承座周围的环境腔室称为轴承座腔。为保证轴承滑油系统以及测量仪表的安全运行，燃机设计时对轴承座腔内空气的温度要求一般在100℃左右。但由于轴承座腔周围被温度600℃左右的热燃气通道包围，因此设计有效的排气段冷却结构来保证轴承的安全运行一直是燃机设计的要重点考虑的问题。

现有主流燃气轮机为保证轴承安全运行，一般是向轴承座腔内通入冷却空气，最后将冷却气体排入热燃气通道中。但是随着燃气轮机技术的发展，透平出口燃气的温度越来越高，轴承座腔需要冷却带走的热量越来越多，对这股热量的回收再利用成为设计必须考虑的问题。

在燃气轮机中，透平叶片由于工作环境温度较高，往往需要引入冷却气对叶片进行冷却。在现有的冷却方案中，一般根据不同级叶片的冷却需求从压气机不同级抽取冷气进行冷却。而对于透平末级叶片来说，自身对冷却的需求已经降低，在引气压力和流量满足密封热燃气入侵的条件下，使用温度较低的压气机抽气对燃机的效率有一定的影响。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种利用冷却透平排气框架需要吸收的热量对透平静叶冷却气进行加热的燃气轮机排气段结构；本方案在不影响静叶冷却气引气压力和流量的情况下，不需消耗外部热源，实现对冷却气的加热，实现了热量的回收再利用，提高了燃机效率和经济性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种燃气轮机排气段结构，包括透平静子、排气缸外缸和转子，所述透平静子与所述排气缸外缸的一端连接，所述转子设于所述排气缸外缸中，所述转子上设有轴承，所述轴承外设有轴承座，所述轴承座与所述排气缸外缸的内壁之间设有支撑柱，所述轴承座与排气缸外缸之间是形成主燃气通道的排气扩压器；所述支撑柱外设有隔热套，所述隔热套与所述支撑柱之间设有间隙，形成第一冷却通道，所述排气缸外缸设有向所述第一冷却通道通入冷却气体的第一冷却气进口；所述排气扩压器包括外筒、导流套和内筒，所述导流套套设在所述隔热套的外侧，所述导流套的上端通过所述外筒与所述排气缸外缸的内壁连接，所述导流套的下端与所述内筒连接，所述内筒的空腔、所述导流套与隔热套之间的间隙以及外筒的空腔共同形成第二冷却通道，所述内筒的外侧设有向第二冷却通道通入冷却气体的第二冷却气进口；所述透平静子内安装有静叶，所述静叶内设有气体流通通道，所述气体流通通道与所述第二冷却通道连通，用于容纳轴承座的轴承座腔与所述主燃气通道相连通。

其中，所述透平静子设有与所述气体流通通道上端相通的引气腔室，所述引气腔室与所述第二冷却通道连通。

其中，所述引气腔室设有与所述第二冷却通道相连通的通气孔。

其中，所述内筒包括内筒内层和内筒外层，通过所述第二冷却气进口向所述内筒内层和内筒外层之间供入冷却气。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种燃气轮机排气段结构，通过排气扩压器的内筒夹层、导流套与隔热套之间的夹层以及外筒夹层形成与第一冷却通道相对独立的第二冷却通道，向该第二冷却通道内引入冷却气体，冷却气体在夹层内流动带走排气扩压器外框架(排气框架)的热量，然后通过引气腔室将加热后的气体引入到静叶的气体流通通道内，并最终在冷却透平静叶后排入主燃气通道。该结构利用排气扩压器外框架的热量加热冷却静叶的冷却气，不需消耗外部热源，在满足静叶冷却的同时，提高了掺入主燃气通道的气流温度，降低了冷却气对主燃气的影响，提高了燃机效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种燃气轮机排气段结构的纵剖图。