本申請涉及以下申請?zhí)柕墓餐礇Q的美國專利申請：GE案號280650-1，申請序列號14/753064，280685-1，申請序列號14/753066，280687-1，申請序列號14/753072，280688-1，申請序列號14/753073，280692-1，申請序列號14/753074，280707-1，申請序列號14/753077，280714-1，申請序列號14/753080，280730-1，申請序列號14/753085，280815-1，申請序列號14/753093，281003-1，申請序列號14/753102，281004-1，申請序列號14/753107，281005-1，申請序列號14/753097，以及281007-1，申請序列號14/753105，全部都于2015年6月29日提交。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容大體上涉及功率生成系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于冷卻功率生成系統(tǒng)的排出氣體的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

來自功率生成系統(tǒng)(例如，簡單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng))的排出氣體通常必須滿足針對釋放到大氣中的排出氣體的成分的嚴(yán)格規(guī)定要求。通常在燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排出氣體中發(fā)現(xiàn)且受制于法規(guī)的成分的一種是氮氧化物(即，NO_x)，其例如包括一氧化氮和二氧化氮。為了從排出氣流除去NO_x，通常使用諸如選擇性催化還原(SCR)的技術(shù)。在SCR過程中，氨(NH₃)等與NO_x反應(yīng)且產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)。

SCR過程的有效性部分地取決于處理的排出氣體的溫度。來自燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排出氣體的溫度通常高于大約1100℉。然而，SCR催化器需要在低于大約900℉下操作以在合理催化器壽命內(nèi)保持有效性。為此，來自簡單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排出氣體通常在SCR之前冷卻。

大型外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)用于通過使冷卻氣體(諸如環(huán)境空氣)與排出氣體混合來將燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的排出氣體溫度降低到低于900℉。由于外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障引起的催化器破壞的可能性，故通常使用冗余的外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。這些外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括許多構(gòu)件，諸如風(fēng)機(jī)、馬達(dá)、過濾器、進(jìn)氣結(jié)構(gòu)和大型導(dǎo)管，其昂貴、龐大，且增加了燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的操作成本。另外，外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的操作并未固有地結(jié)合，因此增加由于燃?xì)鉁u輪操作的各種模式期間的過高溫度引起的SCR催化器破壞的概率。為了防止過高溫度(例如，如果外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障或不可充分地冷卻排出氣體)引起的SCR催化器破壞，燃?xì)鉁u輪可能需要關(guān)閉，直到可糾正溫度問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的第一方面提供了一種用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的氣流控制系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件；用于附接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)軸的氣流生成系統(tǒng)，氣流生成系統(tǒng)和壓縮機(jī)構(gòu)件通過進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由氣流生成系統(tǒng)和壓縮機(jī)構(gòu)件生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，且將旁通空氣轉(zhuǎn)移到混合區(qū)域中以降低排出氣流的溫度；以及用于將旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

本公開內(nèi)容的第二方面提供了一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件，其中燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級；由渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)的軸；聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)上游的軸的風(fēng)扇，風(fēng)扇和壓縮機(jī)構(gòu)件的該至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級通過進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由風(fēng)扇和壓縮機(jī)構(gòu)件的該至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，以及將旁通空氣轉(zhuǎn)移到混合區(qū)域中以降低排出氣流的溫度；用于處理降低溫度的排出氣流的排氣處理系統(tǒng)，其中排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)；以及用于將旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

本公開內(nèi)容的第三方面提供了一種功率生成系統(tǒng)，包括：燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件，其中燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級；由渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)的軸；聯(lián)接到軸以用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)；聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)上游的軸的風(fēng)扇，風(fēng)扇和壓縮機(jī)構(gòu)件的該至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級經(jīng)由進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；用于接收由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由風(fēng)扇和壓縮機(jī)構(gòu)件的至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，以及將旁通空氣轉(zhuǎn)移到混合區(qū)域中以降低排出氣流的溫度；用于處理降低溫度的排出氣流的排氣處理系統(tǒng)，其中排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)；以及用于將旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

技術(shù)方案1. 一種用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的氣流控制系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件；

用于附接到所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)軸的氣流生成系統(tǒng)，所述氣流生成系統(tǒng)和所述壓縮機(jī)構(gòu)件通過進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；

用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；

抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由所述氣流生成系統(tǒng)和所述壓縮機(jī)構(gòu)件生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，且用于將所述旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度；以及

用于將所述旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，由所述氣流生成系統(tǒng)和所述壓縮機(jī)構(gòu)件生成的過量空氣流比所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件中的至少一者的流率能力大大約10%到大約40%。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級，且其中所述氣流生成系統(tǒng)包括風(fēng)扇。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述排氣處理系統(tǒng)包括用于處理降低溫度的排出氣流的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述排氣處理系統(tǒng)包括還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)和還原劑噴射系統(tǒng)，所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)用于蒸發(fā)還原劑的供應(yīng)，且所述還原劑噴射系統(tǒng)用于將蒸發(fā)的還原劑噴射到所述SCR系統(tǒng)上游的降低溫度的排出氣流中。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述抽氣系統(tǒng)還包括旁通導(dǎo)管，其用于將所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)周圍的旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案6所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道，以及用于選擇性地控制穿過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，所述空氣管道流體地聯(lián)接所述旁通導(dǎo)管和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述抽氣系統(tǒng)還包括包繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通路的封殼，所述旁通空氣通過所述空氣通路流入所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道和用于選擇性地控制通過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，所述空氣管道流體地聯(lián)接所述封殼和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的氣流控制系統(tǒng)，其中，所述還原劑包括氨。

技術(shù)方案11. 一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件，其中所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級；

由所述渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)的軸；

聯(lián)接到所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)上游的軸的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇和所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級通過進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；

用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；

抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由所述風(fēng)扇和所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，以及將所述旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度；

用于處理降低溫度的排出氣流的排氣處理系統(tǒng)，其中所述排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)；以及

用于將所述旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至所述排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，由氣流生成系統(tǒng)和所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級生成的過量空氣流比由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)使用的多大約百分之10到大約百分之40的空氣。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述排氣處理系統(tǒng)還包括還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)和還原劑噴射系統(tǒng)，所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)用于蒸發(fā)還原劑的供應(yīng)，且所述還原劑噴射系統(tǒng)用于將蒸發(fā)的還原劑噴射到所述SCR系統(tǒng)上游的降低溫度的排出氣流中。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述抽氣系統(tǒng)還包括旁通導(dǎo)管，其用于將所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)周圍的旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案14所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道和用于選擇性地控制穿過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，所述空氣管道流體地聯(lián)接所述旁通導(dǎo)管和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述抽氣系統(tǒng)還包括包繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通路的封殼，所述旁通空氣通過所述空氣通路流入所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道和用于選擇性地控制穿過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，所述空氣管道流體地聯(lián)接所述封殼和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中，所述還原劑包括氨。

技術(shù)方案19. 一種功率生成系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)構(gòu)件、燃燒器構(gòu)件和渦輪構(gòu)件，其中所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)構(gòu)件包括至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級；

由所述渦輪構(gòu)件驅(qū)動(dòng)的軸；

聯(lián)接到軸以用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)；

聯(lián)接到所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)上游的軸的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇和所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級通過進(jìn)氣區(qū)段吸入過量的空氣流；

用于接收由所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生的排出氣流的混合區(qū)域；

抽氣系統(tǒng)，其用于抽取由所述風(fēng)扇和所述壓縮機(jī)構(gòu)件的所述至少一個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁通空氣，以及將所述旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度；

用于處理降低溫度的排出氣流的排氣處理系統(tǒng)，其中所述排氣處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)；以及

用于將所述旁通空氣的一部分轉(zhuǎn)移至所述排氣處理系統(tǒng)的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案19所述的功率生成系統(tǒng)，其中：

所述抽氣系統(tǒng)還包括旁通導(dǎo)管，其用于將所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)周圍的旁通空氣轉(zhuǎn)移到所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度，其中所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道，以及

用于選擇性地控制穿過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，

所述空氣管道流體地聯(lián)接所述旁通導(dǎo)管和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑；或

其中所述抽氣系統(tǒng)還包括包繞所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)且形成空氣通路的封殼，所述旁通空氣通過所述空氣通路流入所述混合區(qū)域中以降低所述排出氣流的溫度；其中所述空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還包括空氣管道和用于選擇性地控制穿過所述空氣管道的空氣流的流控制構(gòu)件，所述空氣管道流體地聯(lián)接所述封殼和所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述旁通空氣的轉(zhuǎn)移部分通過所述空氣管道提供至所述還原劑蒸發(fā)器系統(tǒng)以蒸發(fā)所述還原劑。

本公開內(nèi)容的示范性方面設(shè)計(jì)成解決本文所述的問題和/或未論述的其它問題。

附圖說明

本公開內(nèi)容的這些及其它特征將從連同附圖的本公開內(nèi)容的各種方面的以下詳細(xì)描述中更容易理解，附圖繪出了本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的簡單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的示意圖。

圖2繪出了根據(jù)實(shí)施例的圖1的燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的一部分的放大視圖。

圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的簡單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的示意圖。

圖4繪出了根據(jù)實(shí)施例的圖3的燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)的一部分的放大視圖。

圖5為沿圖3的線A-A截取的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的旁通封殼和壓縮機(jī)構(gòu)件的示范性截面視圖。

圖6為沿圖4的線B-B截取的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的旁通封殼和壓縮機(jī)構(gòu)件的示范性截面視圖。

圖7為示出根據(jù)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的不同負(fù)載百分比下排出氣流的溫度與到混合區(qū)域中的旁通空氣流之間的示范性關(guān)系的圖表。

將注意本公開內(nèi)容的附圖不按比例。附圖意在僅繪出本公開內(nèi)容的典型方面，且因此不應(yīng)認(rèn)作限制本公開內(nèi)容的范圍。在附圖中，相似的標(biāo)號表示附圖之間的相似元件。

零件清單

10 燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)

12 燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)

14 排氣處理系統(tǒng)

16 進(jìn)氣區(qū)段

18 壓縮機(jī)構(gòu)件

20 燃燒器構(gòu)件

22 渦輪構(gòu)件

24 軸

26 箭頭

28 發(fā)電機(jī)

30 下游端

32 排出氣流

33 混合區(qū)域

34 下游方向

36 CO催化器

36 SCR催化器

40 氨蒸發(fā)系統(tǒng)

42 氨噴射柵極

44 排氣器

46 罐

48 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

50 加熱器

52 氨汽化器

54 泵系統(tǒng)

56 風(fēng)扇

58 壓縮機(jī)級

60 入口導(dǎo)葉組件

62 入口導(dǎo)葉

64 促動(dòng)器

70 抽氣系統(tǒng)

72 空氣流

74 抽出導(dǎo)管

76 旁通導(dǎo)管

78 輔助混合系統(tǒng)

80 限流系統(tǒng)

82 阻尼器

84 促動(dòng)器

86 空氣釋放系統(tǒng)

88 阻尼器

90 空氣出口

92 促動(dòng)器

94 閥

100 氣流控制器

102 數(shù)據(jù)

110 旁通空氣噴射柵極

111 旁通封殼

112 噴嘴

113 空氣通路

114 抽氣系統(tǒng)

116 入口導(dǎo)葉

118 促動(dòng)器

120 遠(yuǎn)端

122 流引導(dǎo)系統(tǒng)

124 出口導(dǎo)葉

126 促動(dòng)器

130 空氣釋放系統(tǒng)

132 阻尼器

134 空氣出口

136 促動(dòng)器

140 閥

150 通道門

200 空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)

202 管道

202 空氣管道

204 流控制構(gòu)件

206 空氣

208 阻尼器

210 促動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

如上文所述，本公開內(nèi)容大體上涉及功率生成系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于冷卻功率生成系統(tǒng)的排出氣體的系統(tǒng)及方法。

圖1和圖3繪出了包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12和排氣處理系統(tǒng)14的渦輪機(jī)系統(tǒng)(例如，簡單循環(huán)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10)的框圖。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12可燃燒液體或氣體燃料，諸如天然氣和/或富氫合成氣，以生成熱燃燒氣體來驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12包括進(jìn)氣區(qū)段16、壓縮機(jī)區(qū)段18、燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22。渦輪構(gòu)件22經(jīng)由軸24傳動(dòng)地聯(lián)接到壓縮機(jī)構(gòu)件18。在操作中，空氣(例如，環(huán)境空氣)通過進(jìn)氣區(qū)段16(由箭頭26指出)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，且在壓縮機(jī)構(gòu)件18中加壓。壓縮機(jī)構(gòu)件18包括至少一個(gè)級，其包括聯(lián)接到軸24的多個(gè)壓縮機(jī)葉片。軸24的旋轉(zhuǎn)引起壓縮機(jī)葉片的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)，從而經(jīng)由進(jìn)氣區(qū)段16使空氣吸入壓縮機(jī)構(gòu)件18中且在進(jìn)入壓縮機(jī)構(gòu)件20之前壓縮空氣。

燃燒器構(gòu)件20可包括一個(gè)或多個(gè)燃燒器。在實(shí)施例中，多個(gè)燃燒器在圍繞軸24的大體上圓形或環(huán)形構(gòu)造中在多個(gè)周向位置處設(shè)置在燃燒器構(gòu)件20中。當(dāng)壓縮空氣離開壓縮機(jī)構(gòu)件18且進(jìn)入燃燒器構(gòu)件20時(shí)，壓縮空氣與燃料混合以用于在燃燒器內(nèi)燃燒。例如，燃燒器可包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴，其構(gòu)造成以用于燃燒、排放控制、燃料消耗、功率輸出等的適當(dāng)比例將燃料－空氣混合物噴射到燃燒器中。燃料－空氣混合物的燃燒生成熱加壓排出氣體，其然后可用于驅(qū)動(dòng)渦輪構(gòu)件22內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)渦輪級(分別具有多個(gè)渦輪葉片)。

在操作中，流入且穿過渦輪構(gòu)件22的燃燒氣體相對于渦輪葉片流動(dòng)且在其間流動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)渦輪葉片且因此軸24旋轉(zhuǎn)。在渦輪構(gòu)件22中，燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換成功，其中一些用于通過旋轉(zhuǎn)軸24驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)件18，其中可用于有用功的其余部分驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如但不限于用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)28和/或另一個(gè)渦輪。

流過渦輪構(gòu)件22的燃燒氣體離開渦輪構(gòu)件22的下游端30作為排出氣流32。排出氣流32可繼續(xù)沿下游方向34朝排氣處理系統(tǒng)14流動(dòng)。渦輪構(gòu)件22的下游端30可經(jīng)由混合區(qū)域33流體地聯(lián)接到排氣處理系統(tǒng)14的CO除去系統(tǒng)(例如，包括CO催化器36)和SCR系統(tǒng)(例如，包括SCR催化器38)。如上文所論述，由于燃燒過程，故排除氣流32可包括某些副產(chǎn)物，諸如氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、碳氧化物(CO_x)和未燃的烴。由于某些法規(guī)要求，排氣處理系統(tǒng)14可用于在大氣釋放之前減小或大致最小化此副產(chǎn)物的濃度。

用于除去或減少排出氣流32中的NO_x的量的一種技術(shù)通過使用選擇性催化還原(SCR)過程。例如，用于從排出氣流32除去NO_x的SCR過程中，氨(NH₃)或其它適合的還原劑可噴射到排出氣流32中。氨與NO_x反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)。

如圖1和圖3中所示，氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40和氨噴射柵極42可用于將氨溶液(例如，儲存在罐46中)汽化和噴射到SCR催化器38上游的排出氣流32中。例如，氨噴射柵極42可包括具有開口/噴嘴的管的網(wǎng)絡(luò)以用于將汽化的氨噴射到排出氣流32中。如認(rèn)識到的那樣，排出氣流32中的NO_x和氨在它們穿過SCR催化器38時(shí)反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N₂)和水(H₂O)，因此從排出氣流32除去NO_x。所得的排放物可通過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排氣器44釋放到大氣中。

例如，此氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40可包括風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48、一個(gè)或多個(gè)加熱器50(例如，電熱器)和氨汽化器52，以用于提供汽化的氨，其經(jīng)由氨噴射柵極42噴射到排出氣流32中。氨可使用泵系統(tǒng)54從罐46泵送至氨汽化器52。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48可包括冗余的風(fēng)機(jī)，同時(shí)泵系統(tǒng)54可包括冗余的泵，以在獨(dú)立風(fēng)機(jī)/泵故障的情況下確保氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40的繼續(xù)操作。

SCR過程的有效性部分地取決于處理的排出氣流32的溫度。由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排出氣流32的溫度通常高于大約1100℉。然而，SCR催化器38通常需要在低于大約900℉的溫度下操作。

根據(jù)實(shí)施例，風(fēng)扇56和"尺寸過大"的壓縮機(jī)構(gòu)件18可用于提供冷卻空氣，以用于將排出氣流32的溫度降低至適于SCR催化器38的水平。如圖1中所示，風(fēng)扇56可聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12上游的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的軸24以提供通過進(jìn)氣區(qū)段16吸入的冷卻空氣(例如，環(huán)境空氣)，其可用于降低排出氣流32的溫度。風(fēng)扇56可固定地安裝(例如，螺接、焊接等)至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的軸24。為此，風(fēng)扇56構(gòu)造成以與軸24相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，離合器機(jī)構(gòu)可用于將風(fēng)扇56可釋放地聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的軸24。這允許風(fēng)扇56與軸24選擇性地?cái)嚅_(如果不需要)。當(dāng)接合離合器機(jī)構(gòu)時(shí)，風(fēng)扇56聯(lián)接至軸24，且構(gòu)造成以與軸24相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。離合器聯(lián)接/斷開命令可經(jīng)由氣流控制器100提供給離合器機(jī)構(gòu)?？烧{(diào)整的速度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可用于將風(fēng)扇56聯(lián)接至軸24以允許風(fēng)扇56以不同于軸24的速度旋轉(zhuǎn)。

壓縮機(jī)構(gòu)件18具有一定流率能力，且構(gòu)造成經(jīng)由進(jìn)氣區(qū)段16基于其流率能力吸入空氣(環(huán)境空氣)流。風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的組合的流率能力可比燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22中的至少一者的流率能力大大約10%到大約40%，產(chǎn)生過量的空氣流。即，燃燒器構(gòu)件20和渦輪構(gòu)件22中的至少一者不可利用由風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的組合提供的所有空氣，且產(chǎn)生過量空氣流。該過量空氣流可用于冷卻燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排出氣流32。根據(jù)實(shí)施例，壓縮機(jī)構(gòu)件18的壓縮機(jī)級58中的至少一個(gè)可"尺寸過大"，以便提供過量空氣流的至少一些。如下文詳細(xì)所述，10%到40%的額外空氣流可用于冷卻排出氣流32，且如果需要，使燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12超壓。單個(gè)尺寸過大的壓縮機(jī)級58的使用在下文中描述；然而，其不意在為限制性的，且額外的尺寸過大的壓縮機(jī)級58可用于其它實(shí)施例中。大體上，空氣流的比例增大可基于若干因素改變和選擇性地控制，該因素包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12上的負(fù)載、吸入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12中的空氣的溫度、SCR催化器38處的排出氣流32的溫度等。

如圖2中所示，包括多個(gè)入口導(dǎo)葉62的入口導(dǎo)葉組件60可用于控制可用于風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的空氣量。各個(gè)入口導(dǎo)葉62可由獨(dú)立促動(dòng)器64選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。根據(jù)各種實(shí)施例的促動(dòng)器64在圖2中示意性地示出，但可使用任何已知促動(dòng)器。例如，促動(dòng)器64可包括機(jī)電馬達(dá)，或任何其它類型的適合促動(dòng)器。

促動(dòng)器64可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令獨(dú)立地且/或共同地控制，以選擇性地改變?nèi)肟趯?dǎo)葉62的定位。即，入口導(dǎo)葉62可通過促動(dòng)器64圍繞樞轉(zhuǎn)軸線選擇性地旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，各個(gè)入口導(dǎo)葉62可獨(dú)立于任何其它入口導(dǎo)葉62獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，成組的入口導(dǎo)葉62可獨(dú)立于其它組的入口導(dǎo)葉62樞轉(zhuǎn)(即，以兩個(gè)或多個(gè)組樞轉(zhuǎn)，使得組中的每個(gè)入口導(dǎo)葉62一起旋轉(zhuǎn)相同量)。各個(gè)入口導(dǎo)葉62的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)可提供至氣流控制器100。

由風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的尺寸過大的壓縮機(jī)級58的組合提供的增加的空氣流可增大壓縮機(jī)構(gòu)件18處的空氣壓力。例如，由風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的尺寸過大的壓縮機(jī)級58提供的增大的空氣流可提供大約5英寸到大約15英寸的水的壓力增大。該壓力增大可用于克服壓降，且便于下游排氣處理系統(tǒng)14中的較冷空氣與排氣流32的適當(dāng)混合(下文所述)。壓力增大還可用于使燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12增壓。

參看圖1和圖2，抽氣系統(tǒng)70可用于抽取由風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的尺寸過大的壓縮機(jī)級58提供的額外空氣流的至少一些。例如，空氣流72可使用一個(gè)或多個(gè)抽氣導(dǎo)管74(圖2)抽取。抽出空氣或"旁通空氣"(BA)不進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，而是改為如箭頭BA指出的那樣通過旁通導(dǎo)管76引導(dǎo)至混合區(qū)域33，其中旁通空氣可用于冷卻排出氣流32。其余空氣(即，未經(jīng)由抽氣導(dǎo)管74抽取的額外空氣流的任何部分)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18，且以正常方式流過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。如果其余空氣的流大于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的標(biāo)稱空氣流，則燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的增壓可發(fā)生，提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的效率和功率輸出。

旁通空氣可朝渦輪構(gòu)件22下游的混合區(qū)域33傳遞穿過一個(gè)或多個(gè)旁通導(dǎo)管76。旁通空氣離開旁通導(dǎo)管76，且通過旁通空氣噴射柵極110(圖1)進(jìn)入混合區(qū)域33，其中旁通空氣(例如，環(huán)境空氣)與排出氣流混合且將其冷卻至適于結(jié)合SCR催化器38使用的溫度。在實(shí)施例中，由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排出氣流32的溫度在混合區(qū)域33中由旁通空氣從大約1100℉冷卻至低于大約900℉。例如，旁通空氣噴射柵極110可包括多個(gè)噴嘴112等，以用于將旁通空氣引導(dǎo)(例如，噴射)到混合區(qū)域33中。旁通空氣噴射柵極110的噴嘴112可以以一種方式圍繞混合區(qū)域33分布，使得最大化混合區(qū)域33中的旁通空氣和排出氣流32的混合。旁通空氣噴射柵極110的噴嘴112可固定就位，且/或可移動(dòng)來選擇性地調(diào)整旁通空氣進(jìn)入混合區(qū)域33的噴射方向。

輔助混合系統(tǒng)78(圖1)可定位在混合區(qū)域33內(nèi)以加強(qiáng)混合過程。例如，輔助混合系統(tǒng)78可包括靜態(tài)混合器、擋板和/或類似的。CO催化器36還可通過增大背壓(例如，朝渦輪構(gòu)件22引導(dǎo)回)來改善混合過程。

如圖2中所示，進(jìn)入各個(gè)抽氣導(dǎo)管74的空氣流72可使用限流系統(tǒng)80選擇性地且/或獨(dú)立地控制，限流系統(tǒng)80例如包括阻尼器82、導(dǎo)葉、閥，或能夠選擇性地限制空氣流的其它裝置。各個(gè)阻尼器82可由獨(dú)立促動(dòng)器84選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器84可包括機(jī)電馬達(dá)，或任何其它類型的適合的促動(dòng)器。阻尼器82可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令獨(dú)立地且/或共同地控制以選擇性地改變阻尼器82的定位，使得期望量的旁通空氣經(jīng)由旁通導(dǎo)管76引導(dǎo)到混合區(qū)域33中。各個(gè)阻尼器82的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)可提供至氣流控制器100。

旁通空氣可使用空氣釋放系統(tǒng)86從一個(gè)或多個(gè)旁通導(dǎo)管76選擇性地釋放，空氣釋放系統(tǒng)86例如包括位于一個(gè)或多個(gè)空氣出口90中的一個(gè)或多個(gè)阻尼器88(或能夠選擇性地限制空氣流的其它裝置，例如，導(dǎo)葉)?？諝獬隹?0內(nèi)的阻尼器88的位置可由獨(dú)立促動(dòng)器92選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器92可包括機(jī)電馬達(dá)或任何其它類型的適合的促動(dòng)器。各個(gè)阻尼器88可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令受控以選擇性地改變阻尼器88的定位，使得期望量的旁通空氣可從旁通導(dǎo)管76釋放。各個(gè)阻尼器88的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)可提供至氣流控制器100。進(jìn)一步的氣流控制可通過經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)計(jì)量閥94從一個(gè)或多個(gè)旁通導(dǎo)管76釋放旁通空氣來提供，計(jì)量閥94經(jīng)由來自氣流控制器100的命令控制。

氣流控制器100可用于調(diào)節(jié)由壓縮機(jī)構(gòu)件18的尺寸過大的壓縮機(jī)級58和風(fēng)扇56生成的空氣量，其作為旁通空氣轉(zhuǎn)移穿過旁通導(dǎo)管76且相對于進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12(且作為排出氣流32流出)的空氣量進(jìn)入混合區(qū)域33中，以便在變化的操作狀態(tài)下保持SCR催化器38處的適合的溫度。圖7中提供了圖表，其示出了燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下進(jìn)入混合區(qū)域33中的旁通空氣流與排出氣流32的溫度之間的示范性關(guān)系。在該示例中，圖7中的圖表繪出了：1)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排出氣流32的溫度變化；以及2)作為燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的不同負(fù)載百分比下將SCR催化器38處的溫度保持在適當(dāng)水平(例如，900℉)下所需的排出氣流32(旁通比)的百分比的旁通空氣流中的對應(yīng)變化。如圖7中的圖表中所示，通過旁通導(dǎo)管76流入混合區(qū)域33中的旁通空氣量可在排出氣流32的溫度變化時(shí)變化(例如，在氣流控制器100的控制下)，以便調(diào)節(jié)SCR催化器38處的溫度。

氣流控制器100可接收與燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的操作相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)102。例如，此數(shù)據(jù)可包括排出氣流32在其進(jìn)入混合區(qū)域33時(shí)的溫度，在混合/冷卻在混合區(qū)域33中發(fā)生之后的SCR催化器38處的排出氣流32的溫度，由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18吸入進(jìn)氣區(qū)段16中的空氣的溫度，以及在燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10內(nèi)的各種位置處獲得的其它溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)102還可包括空氣流和壓力數(shù)據(jù)，例如在進(jìn)氣區(qū)段16內(nèi)、入口導(dǎo)葉62處、風(fēng)扇56處、尺寸過大的壓縮機(jī)級58的入口和/或壓縮機(jī)構(gòu)件18的其它級處、抽氣導(dǎo)管74內(nèi)、旁通導(dǎo)管76內(nèi)、渦輪構(gòu)件22的下游端30處以及燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10內(nèi)的各種其它位置處獲得。負(fù)載數(shù)據(jù)、燃料消耗數(shù)據(jù)和與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的操作相關(guān)聯(lián)的其它信息也可提供至氣流控制器100。氣流控制器100還可接收與入口導(dǎo)葉62、阻尼器82和88、閥94等相關(guān)聯(lián)的位置信息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易清楚可如何獲得此數(shù)據(jù)(例如，使用適合的傳感器、反饋數(shù)據(jù)等)，且本文中將不會提供關(guān)于獲得此數(shù)據(jù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

基于接收到的數(shù)據(jù)102，氣流控制器100配置成按需要改變通過旁通導(dǎo)管76流入混合區(qū)域33中的旁通空氣量以將SCR催化器38處的溫度保持在適當(dāng)水平。例如，這可通過改變以下至少一者來實(shí)現(xiàn)：通過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的風(fēng)扇56和壓縮機(jī)構(gòu)件18的組合作用吸入進(jìn)氣區(qū)段16中的空氣流(該流例如可通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)入口導(dǎo)葉64的位置和/或通過增大軸24的轉(zhuǎn)速來控制)；進(jìn)入抽氣導(dǎo)管74的空氣流72(例如，該流可通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)阻尼器82的位置來控制)；以及從抽氣導(dǎo)管74通過旁通導(dǎo)管76行進(jìn)到混合區(qū)域33中的旁通空氣流(例如，該流可通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)阻尼器88的位置和/或計(jì)量閥94的操作狀態(tài)來控制)。

氣流控制器100可包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)處理器，處理器執(zhí)行程序代碼，該程序代碼配置成使用例如數(shù)據(jù)102和/或來自操作人員的指令來控制通過旁通導(dǎo)管76流入混合區(qū)域33中的旁通空氣的量。由氣流控制器100生成的命令可用于控制燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10中的各種構(gòu)件(例如，諸如促動(dòng)器64、84、92，閥94和/或類似的)的操作。例如，由氣流控制器100生成的命令可用于控制促動(dòng)器64、84和92的操作以分別控制入口導(dǎo)葉62、阻尼器82和阻尼器88的旋轉(zhuǎn)位置。由氣流控制器100生成的命令還可用于觸發(fā)燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10中的其它控制設(shè)置。

如圖3和圖4中所示，代替使用外部旁通管道76，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12可由旁通封殼111包繞。旁通封殼111從進(jìn)氣區(qū)段16延伸至混合區(qū)域33，且將進(jìn)氣區(qū)段16流體地聯(lián)接到混合區(qū)域33。旁通封殼111可具有任何適合的構(gòu)造。例如，旁通封殼111可具有如圖5中所示的環(huán)形構(gòu)造，其為沿圖3中的線A-A截取的截面。旁通封殼111形成圍繞燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的空氣通路113，通過其可提供冷卻旁通空氣(BA)的供應(yīng)以用于冷卻燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的排氣流32。

抽氣系統(tǒng)114可提供成抽取由壓縮機(jī)構(gòu)件18的尺寸過大的壓縮機(jī)級58和風(fēng)扇56提供的額外空氣流的至少一些，且將抽出空氣引導(dǎo)到形成在旁通封殼111與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12之間的空氣通路113中。例如，抽氣系統(tǒng)114可包括入口導(dǎo)葉、定子，或用于將空氣流選擇性地引導(dǎo)到空氣通路113中的任何其它適合的系統(tǒng)。在以下描述中，抽氣系統(tǒng)114包括但不限于入口導(dǎo)葉。如圖6中所示，其為沿圖4中的線B-B截取的截面，抽氣系統(tǒng)114可圍繞入口完全延伸至形成在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18與旁通封殼111之間的空氣通路113。

如圖4中所示，抽氣系統(tǒng)114可包括多個(gè)入口導(dǎo)葉116，以用于控制引導(dǎo)到形成在旁通封殼111與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12之間的空氣通路113中的空氣量。各個(gè)入口導(dǎo)葉116可由獨(dú)立促動(dòng)器118選擇性地且獨(dú)立地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器118在圖4中示意性地示出，但可使用任何已知的促動(dòng)器。例如，促動(dòng)器118可包括機(jī)電馬達(dá)，或任何其它類型的適合促動(dòng)器。

抽氣系統(tǒng)114的促動(dòng)器118可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令獨(dú)立地且/或共同地控制以選擇性地改變?nèi)肟趯?dǎo)葉116的定位。即，入口導(dǎo)葉116可通過促動(dòng)器118圍繞樞轉(zhuǎn)軸線選擇性地旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，各個(gè)入口導(dǎo)葉116可獨(dú)立于任何其它入口導(dǎo)葉116獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，成組的入口導(dǎo)葉116可獨(dú)立于其它組的入口導(dǎo)葉116樞轉(zhuǎn)(即，以兩個(gè)或多個(gè)組樞轉(zhuǎn)，使得組中的每個(gè)入口導(dǎo)葉116一起旋轉(zhuǎn)相同量)。各個(gè)入口導(dǎo)葉116的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)可提供至氣流控制器100。

旁通空氣不進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12，而是改為如由箭頭BA指出的那樣經(jīng)通過空氣通路113引導(dǎo)至混合區(qū)域33，其中旁通空氣可用于冷卻排出氣流32。其余空氣(即，未經(jīng)由抽氣系統(tǒng)114抽取的由風(fēng)扇56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58生成的額外空氣流的任何部分)以正常方式進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18且流過燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12。如果其余空氣流大于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的流率能力，則燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的增壓可發(fā)生，提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的效率和功率輸出。

旁通空氣朝向且通過空氣通路113流入渦輪構(gòu)件22下游的混合區(qū)域33中。在實(shí)施例中，旁通空氣離開空氣通路113，且朝向混合區(qū)域33中的排出氣流32成角度引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中以加強(qiáng)混合。在混合區(qū)域33中，旁通空氣(例如，環(huán)境空氣)與排出氣流32混合，且將排出氣流32冷卻至適用于結(jié)合SCR催化器38使用的溫度。在實(shí)施例中，由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12生成的排出氣流32的溫度在混合區(qū)域33中由旁通空氣從大約1100℉冷卻至低于大約900℉。

如圖3和圖4中所示，旁通封殼111的遠(yuǎn)端120可朝混合區(qū)域33向內(nèi)彎曲，以將旁通空氣朝混合區(qū)域33中的排出氣流32成角度引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。旁通空氣和排出氣流32的交叉流可促進(jìn)混合，從而加強(qiáng)排出氣流32的冷卻。流引導(dǎo)系統(tǒng)122還可提供成將旁通空氣朝排出氣流32成角度引導(dǎo)且引導(dǎo)到其中。例如，此流引導(dǎo)系統(tǒng)122可包括出口導(dǎo)葉、定子、噴嘴或用于將旁通空氣流選擇性地引導(dǎo)到混合區(qū)域33中的任何其它適合的系統(tǒng)。

圖4中示出了示范性流引導(dǎo)系統(tǒng)122。在該示例中，流引導(dǎo)系統(tǒng)122包括多個(gè)出口導(dǎo)葉124。各個(gè)出口導(dǎo)葉124可由獨(dú)立的促動(dòng)器126選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器126在圖4中示意性地示出，但可使用任何已知的促動(dòng)器。例如，促動(dòng)器126可包括機(jī)電馬達(dá)，或任何其它類型的適合促動(dòng)器。在實(shí)施例中，流引導(dǎo)系統(tǒng)122可完全地圍繞形成在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的旁通封殼111與渦輪構(gòu)件22之間的空氣通路113的出口延伸。

輔助混合系統(tǒng)78(圖1)可定位在混合區(qū)域33內(nèi)以加強(qiáng)混合過程。例如，輔助混合系統(tǒng)78可包括靜態(tài)混合器、擋板和/或類似的。CO催化器36還可通過增大背壓(例如，朝渦輪構(gòu)件22引導(dǎo)回)來改善混合過程。

如圖4中所示，旁通空氣可使用空氣釋放系統(tǒng)130從旁通封殼111選擇性地釋放，空氣釋放系統(tǒng)130例如包括位于一個(gè)或多個(gè)空氣出口134中的一個(gè)或多個(gè)阻尼器132(或能夠選擇性地限制空氣流的其它裝置，例如，導(dǎo)葉)?？諝獬隹?34內(nèi)的阻尼器132的位置可由獨(dú)立促動(dòng)器136選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器136可包括機(jī)電馬達(dá)或任何其它類型的適合的促動(dòng)器。各個(gè)阻尼器132可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令受控以選擇性地改變阻尼器132的定位，使得期望量的旁通空氣可從旁通封殼111釋放。各個(gè)阻尼器132的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)可提供至氣流控制器100。進(jìn)一步的空氣流控制可通過經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)計(jì)量閥140(圖4)從旁通封殼111釋放旁通空氣來提供，計(jì)量閥140經(jīng)由來自氣流控制器100的命令控制。

氣流控制器100可用于調(diào)節(jié)由壓縮機(jī)構(gòu)件18的風(fēng)扇56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58生成的空氣量，其相對于進(jìn)入燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12(且作為排出氣流32流出)的空氣的量通過空氣通路113轉(zhuǎn)移到混合區(qū)域33中作為旁通空氣，以便在變化的操作條件下保持SCR催化器38處的適合溫度。通過空氣通路113流入混合區(qū)域33中的旁通空氣的量可隨排出氣流32的溫度變化而改變(例如，在氣流控制器100的控制下)，以便調(diào)節(jié)SCR催化器38處的溫度。

如圖4中示意性所示，旁通封殼111可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通道門150。通道門150提供通過旁通封殼111至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的各個(gè)構(gòu)件的通道(例如，用于維護(hù)、修理等)。

如上文詳細(xì)所述，氣流控制器100可接收與燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10和其構(gòu)件的操作相關(guān)聯(lián)的寬泛種類的數(shù)據(jù)102?；诮邮盏降臄?shù)據(jù)102，氣流控制器100配置成按需要改變通過空氣通路113流入混合區(qū)域33中的旁通空氣的量以調(diào)節(jié)SCR催化器38處的溫度。例如，這可通過改變以下至少一者實(shí)現(xiàn)：由風(fēng)扇56和燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的壓縮機(jī)構(gòu)件18吸入進(jìn)氣區(qū)段16中的空氣流；經(jīng)由抽氣系統(tǒng)114引導(dǎo)到空氣通路113中的空氣流(該流可例如通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)入口導(dǎo)葉116的位置來控制)；以及通過空氣通路113行進(jìn)到混合區(qū)域33中的旁通空氣流(該流例如可通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)阻尼器132的位置和/或計(jì)量閥140的操作狀態(tài)來控制)。

在如圖1和圖3中所示的實(shí)施例中，例如包括空氣管道202和流控制構(gòu)件204的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)200可替代風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48使用，以將旁通空氣的一部分選擇性地引導(dǎo)到氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40的氨汽化器52中。以此方式，轉(zhuǎn)移的旁通空氣可用于驅(qū)動(dòng)氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40中的氨蒸發(fā)。為此，可如圖1和圖3中的"X"指出的那樣從氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40消除風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48。

在其它實(shí)施例中，包括200的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)可與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48組合使用。在此情況下，可使用較小的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48，因?yàn)榻?jīng)由包括200的空氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)移的旁通空氣驅(qū)動(dòng)氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40中的至少一些氨蒸發(fā)。還可消除對冗余風(fēng)機(jī)的需要。

圖2和圖4中提供了示范性流控制構(gòu)件204的放大視圖。如圖所示，進(jìn)入空氣管道202中的空氣流206可使用流控制構(gòu)件204選擇性地控制，流控制構(gòu)件204例如包括阻尼器208、閥或能夠選擇性地限制空氣流的其它裝置。阻尼器208可由促動(dòng)器210選擇性地控制(例如，旋轉(zhuǎn))。促動(dòng)器210可包括機(jī)電馬達(dá)或任何其它類型的適合的促動(dòng)器。阻尼器208可響應(yīng)于來自氣流控制器100的命令受控以選擇性地改變阻尼器208的定位，使得期望的空氣流206引導(dǎo)至氨汽化器52。阻尼器208的位置信息(例如，通過機(jī)電傳感器等感測)和關(guān)于穿過空氣管道202的空氣流206的數(shù)據(jù)可提供至氣流控制器100。

包括風(fēng)扇56的氣流生成系統(tǒng)和包括尺寸過大的壓縮機(jī)級58的壓縮機(jī)構(gòu)件18替代常規(guī)大型外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和/或其它常規(guī)冷卻結(jié)構(gòu)的使用提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，消除了對冗余外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件(例如，風(fēng)機(jī)、馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、過濾器、導(dǎo)管等)的需要。這減少了燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的制造和操作成本以及總體足跡。由于風(fēng)扇56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58通過現(xiàn)有的進(jìn)氣區(qū)段16吸入空氣，而非通過通常結(jié)合外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)使用的單獨(dú)的專用進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，足跡進(jìn)一步減小。通過將旁通空氣的一部分經(jīng)由空氣管道202轉(zhuǎn)移至氨汽化器52，有可能進(jìn)一步降低成本，從而消除對于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48的需要(或減小尺寸)。

風(fēng)機(jī)56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58的使用提供更可靠且有效的燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10。例如，由于用于混合區(qū)域33中的冷卻的旁通空氣由燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12自身的軸24驅(qū)動(dòng)，故不再需要大型的外部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。此外，由風(fēng)機(jī)56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58生成的高于標(biāo)稱的空氣流的至少一部分可用于使燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12增壓。

燃?xì)鉁u輪功率生成系統(tǒng)10的功率需求減小，因?yàn)轱L(fēng)扇56和尺寸過大的壓縮機(jī)級58聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)12的軸24且由其驅(qū)動(dòng)。該構(gòu)造消除對于通常用于常規(guī)外部風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的較大風(fēng)機(jī)馬達(dá)的需要。進(jìn)一步功率降低可通過消除風(fēng)機(jī)系統(tǒng)48(或減小尺寸)和改為將空氣流206經(jīng)由管道202提供至氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40的氨汽化器52來實(shí)現(xiàn)。

在各種實(shí)施例中，描述為"聯(lián)接"到彼此的構(gòu)件可沿一個(gè)或多個(gè)對接部接合。在一些實(shí)施例中，這些對接部可包括不同構(gòu)件之間的接合，且在其它實(shí)施例中，這些對接部可包括牢固且/或整體結(jié)合形成的互連。即，在一些情況中，"聯(lián)接"到彼此的構(gòu)件可同時(shí)形成為限定單個(gè)連續(xù)部件。然而，在其它實(shí)施例中，這些聯(lián)接的構(gòu)件可形成為單獨(dú)的部件，且隨后可通過已知的過程(例如，緊固、超聲波焊接、粘結(jié))接合。

當(dāng)元件或?qū)臃Q為在另一元件"上"、與另一元件"接合"、"連接"或"聯(lián)接"時(shí)，其可直接在另一元件上，與另一元件直接接合、連接或聯(lián)接，或可存在介入的元件。相比之下，當(dāng)元件稱為"直接在另一個(gè)元件上"、"直接地與其接合"、"直接地連接到其上"或"直接地聯(lián)接到其上"時(shí)，可能沒有介入的元件或?qū)哟嬖?。用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語應(yīng)當(dāng)以類似的方式闡釋(例如，"之間"對"直接在之間"、"相鄰"對"直接相鄰"等)。如本文使用的用語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和所有組合。

本文所使用的用語用于僅描述特定實(shí)施例的目地，且不意在限制本公開內(nèi)容。如本文使用的單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"該"意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指出。還將理解的是，用語"包括"和/或"包含"在用于此說明書中時(shí)表示指出的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但并未排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組。

該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。