CN204921169U

CN204921169U - 一种燃气轮机排气段结构

Info

Publication number: CN204921169U
Application number: CN201520494602.7U
Authority: CN
Inventors: 刘国峰
Original assignee: Beijing Huatsing Gas Turbine and IGCC Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huatsing Gas Turbine and IGCC Technology Co Ltd
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2025-07-09

Abstract

本实用新型涉及燃气轮机领域，公开了一种燃气轮机排气段结构，包括透平静子、排气缸外缸、转子和排气扩压器，所述转子上设有轴承，所述轴承外设有轴承座，所述轴承座与排气缸外缸之间设有支撑柱，所述支撑柱外设有隔热套，隔热套与支撑柱之间形成第一冷却通道；排气扩压器包括外筒、导流套和内筒，导流套套设在隔热套的外侧，内筒的空腔、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；所述透平静子内安装有静叶，静叶内设有气体流通通道并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。该实用新型将冷却排气框架带走的热量进行了合理利用，提高了燃机效率和经济性。

Description

一种燃气轮机排气段结构

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。

图中：10、透平静子；11、通气孔；12、排气缸外缸；13、支撑柱；14、隔热套；15、外筒；16、导流套；17、内筒外层；18、第一冷却气进口；19、内筒；20、内筒内层；21、轴承座腔；22、轴承；23、轴承座；24、转子；25、主燃气通道；26、静叶；27、气体流通通道；28、动叶；29、第二冷却气进口；30、引气腔室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，为本实用新型提供的一种燃气轮机排气段结构，包括透平静子10、排气缸外缸12和转子24，所述透平静子10与所述排气缸外缸12的一端连接，所述转子24设于所述排气缸外缸12中，所述转子24上设有轴承22，所述轴承22外设有轴承座23，所述轴承座23与所述排气缸外缸12的内壁之间设有支撑柱13，以起到支撑作用，所述轴承座23与排气缸外缸12之间是形成主燃气通道25的排气扩压器；所述支撑柱13外设有隔热套14，所述隔热套14与所述支撑柱13之间设有间隙，形成第一冷却通道，所述排气缸外缸12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18，从所述第一冷却气进口18向第一冷却通道通入冷气以冷却支撑柱13；所述排气扩压器包括外筒15、导流套16和内筒19，所述导流套16套设在所述隔热套14的外侧，所述导流套16的上端通过所述外筒15与所述排气缸外缸12的内壁连接，所述导流套16的下端与所述内筒19连接，所述内筒19的空腔、所述导流套16与隔热套14之间的间隙以及外筒15的空腔共同形成第二冷却通道，所述内筒19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29；所述透平静子10内安装有静叶26，所述静叶26内设有气体流通通道27，所述透平静子10还设有与所述气体流通通道27上端相通的引气腔室30，所述引气腔室30通过通气孔11与所述第二冷却通道连通，用于容纳轴承座23的轴承座腔21与所述主燃气通道25相连通，具体地，所述内筒19包括内筒内层20和内筒外层17，所述内筒内层20与所述轴承座23之间的空间形成所述轴承座腔21。所述外筒15、内筒19和导流套16都与主燃气通道25内的高温燃气直接接触，金属温度接近燃气温度；轴承座腔21位于内筒内层20与轴承座23之间，由于支撑轴承22的工作需求，轴承座腔21的温度一般不能超过约100摄氏度；因此需要向轴承座腔21内通入大量冷气进行冷却，以带走排气扩压器散发到轴承座腔21内的热量；通过向第二冷却通道通入冷却气，冷却气在第二冷却通道内依次流动冷却内筒19，然后经过导流套16和隔热套14之间的夹层向上流动，进入排气缸外缸12与外筒15之间的腔室，如图中箭头所示为气体的流动方向，减少了传递到隔热套14和内筒内层20的热量，有效降低了轴承座腔21内的温度；第二冷却通道内的冷却气随着流动不断被加热，被加热的冷却气通过透平静子10上的通气孔11向前流动进入到引气腔室30，最后向下流入静叶26内部的气体流通通道27对静叶26进行冷却，由于冷却静叶26后的气体温度已经很高，将这部分气体引入主燃气通道25，以提高燃机效率；避免了直接向静叶26内部通入冷却气而使得静叶26附近的部件温度降低过快，而降低主燃气通道25内的温度的情况。

具体地，所述静叶26的外围设有动叶28，所述动叶28和内筒、导流套16、外筒15的外围之间形成所述主燃气通道25；所述静叶26内的气体流通通道27通过与动叶28之间的间隙引入所述主燃气通道25，进行回收再利用。

另外，可以在第二冷却通道的上端设置有气体引出口，用于将冷却排气框架后的气体引出，将变热的气体可以作热源再利用。

由以上实施例可以看出，本实用新型结构设计巧妙，能够充分利用冷却气体，在冷却排气端和轴承座腔21的同时，还能够冷却静叶26，并回收一部分热量以提高燃机效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一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；其特征在于，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。

2.如权利要求1所述的燃气轮机排气段结构，其特征在于，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。

3.如权利要求2所述的燃气轮机排气段结构，其特征在于，所述引气腔室设有与所述第二冷却通道相连通的通气孔。

4.如权利要求1所述的燃气轮机排气段结构，其特征在于，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。