[发明专利]用于燃气涡轮组件的过渡管及包括该过渡管的燃气涡轮组件

说明书

本发明涉及用于燃气涡轮组件的过渡管及包括该过渡管的燃气涡轮组件。具体而言，一种用于燃气涡轮组件并构造成用于将热气体从燃烧室引导至涡轮的过渡管，该过渡管包括：管状壁结构，其设有与热气体接触的内表面和与冷却空气接触的外表面；连接结构，其在内表面和外表面之间延伸，并构造成用于限定延伸穿过管状壁结构的多个冷却通道；其中连接结构是柔性连接结构，该柔性连接结构构造成用于允许外表面相对于内表面的周向移动。

相关申请的交叉引用

本专利申请请求享有2019年4月18日提交的欧洲专利申请第19170045.9号的优先权，其全部公开内容通过引用并于本文中。

技术领域

本发明涉及用于发电厂的燃气涡轮组件的技术领域。具体而言，本发明涉及燃气涡轮组件的特定构件，即管（在本领域中称为“过渡”管），该管构造成用于将离开燃烧室的热气体朝向涡轮入口引导。更详细地，本发明涉及上述过渡管的管状壁结构（在本领域中称为“衬套”）。

此外，本发明涉及一种包括上述过渡管的燃气涡轮组件。更详细地，本发明的燃气涡轮组件优选地涉及所谓的罐式燃烧器燃气涡轮的技术领域。具体而言，每个罐式燃烧器包括：上游第一燃烧器（在本领域中称为“预混”燃烧器），其构造成用于接收压缩空气并将该空气与燃料混合；下游第二燃烧器（在本领域中称为“再热”燃烧器），其构造成用于接收离开第一燃烧器的热气体并将燃料添加到该热气体中以进行自燃/自发着火，以及用于将离开再热燃烧器的热气体引导至涡轮入口的过渡管（如上所述）。在此情况下，本发明的衬套可限定为“顺序”衬套。当然，本发明不限于上述具有再热构造的燃烧器。实际上，本发明也可在不对非再热燃烧器进行任何修改的情况下应用。

背景技术

众所周知，用于发电厂的燃气涡轮组件（以下仅称为燃气涡轮）包括具有轴线（即燃气涡轮轴线）的转子、压缩机、燃烧器单元和至少一个涡轮。压缩机构造成用于压缩在压缩机入口处供应的空气。离开压缩机的压缩空气流入气室，并从那里进入燃烧器单元。燃烧器单元包括多个烧嘴，该多个烧嘴构造成用于将燃料喷射到压缩空气流中。燃料和压缩空气的混合物流入燃烧室，该混合物在此燃烧。所得的热气体离开燃烧室，并在涡轮中膨胀，以在转子上做功。众所周知，涡轮包括由多级或成排的定子导叶插入的多级或成排的转子叶片。转子叶片连接到转子，而定子导叶连接到导叶载体，该导叶载体是围绕涡轮单元的同心壳。

为了实现高效率，需要高涡轮入口温度。然而，大体上，这种高温涉及不期望的高NOx排放水平。为了减少这些排放并增加操作灵活性而不降低效率，所谓的“顺序”燃气涡轮尤其适用。大体上，顺序燃气涡轮包括串联的两个燃烧器或燃烧级，其中每个燃烧器设有多个烧嘴和至少一个相对的燃烧室。沿主气流方向，通常上游或第一燃烧器包括多个所谓的“预混”烧嘴。用语“预混”强调这样的事实，即第一燃烧器的每个烧嘴不仅构造成用于将燃料直接喷射到压缩空气中（例如，利用所谓的扩散火焰），而且还构造成用于在将混合物喷射到燃烧室中之前混合（利用涡旋）压缩空气和燃料。下游或第二燃烧器称为“再热”或“顺序”燃烧器，并且其由离开第一燃烧器的热气体供给。另外，再热燃烧器设有多个再热烧嘴，再热烧嘴构造成用于将燃料喷射到来自第一燃烧器的热气体中。由于高气体温度，再热烧嘴下游的操作条件允许燃料/空气混合物自然/自发着火。

当今，已知两种不同类型的顺序燃气涡轮。根据第一实施例，预混和再热燃烧器是环形的，并且由称为高压涡轮的涡轮叶片级物理分隔。根据第二实施例，燃气涡轮未设有高压涡轮，并且燃烧器单元以多个罐式燃烧器的形式实现。在该实施例中，每个罐式燃烧器包括预混（第一级）和再热（第二级）燃烧器，它们一个在另一个下游直接布置在共同的罐形壳内，壳终止于管状元件（在本领域中称为“过渡”管），管状元件构造成用于将离开再热（第二级）燃烧器的热气体朝向涡轮入口引导。