[0001] 本申请涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种膨胀吸收装置及燃气轮机排气系统。

[0002] 燃气轮机联合循环，又称燃气蒸汽联合循环，是指将燃气轮机和蒸汽轮机组合起来的一种发电方式，主要由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成，压气机吸入空气压缩后送入燃烧室内，使燃料燃烧产生高温高压燃气，进入燃气轮机膨胀做功发电，再将燃气轮机排出的气体引入余热锅炉，作为锅炉的热源，利用锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机再发电。燃气轮机排气扩散器是燃气轮机与余热锅炉之间的过渡段，其功能主要是把燃气轮机排放的温度较高的螺旋状尾气进行扩容降压并导流为有一定规律的紊流的气体进入余热锅炉的进口烟道，使得余热锅炉的各受热面能均匀、有效地吸收余热，从而提高整体热效率，并缓解受热面受热不均匀产生的热应力，避免应力集中，提高余热锅炉运行的安全性。

[0003] 由于排气扩散器与燃机轮机分别有各自独立的支撑固定系统，二者之间存在着相对膨胀，故在排气扩散器与燃气轮机间需设置膨胀装置来对二者之间产生的热位移、安装偏差及振动位移进行吸收。目前主要采用金属膨胀节或非金属补偿器来对二者之间产生的相对膨胀进行吸收。

[0004] 然而，由于机组内介质流速较高易产生高频低幅振动，无论是采用金属膨胀节还是非金属补偿器均存在相应的缺陷：当采用金属膨胀节时，由于金属膨胀节的整体均为金属材料焊接制成，机组在高频振动工况下运行一段时间后会导致金属膨胀节接口焊接处开裂或外保温松散脱落等现象，导致外表面严重超温；当采用非金属补偿器时，非金属补偿器易出现保温材料冲刷流失等致使保温效果减弱的现象，高温气体沿保温棉间隙进入内部，对非金属补偿器进行冲刷，导致非金属补偿器使用寿命缩短，造成非金属补偿器老化、破损，最终导致高温气体泄漏。因此，如何在高频低幅的振动工况下对排气扩散器与燃气轮机之间产生的相对膨胀进行安全且稳定地吸收，是当前亟需解决的技术问题。

[0021] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0022] 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

[0023] 实施例一参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出一种膨胀吸收装置，该膨胀吸收装置
包括：主管道1和保温套2。其中，主管道1沿预设方向延伸且其延伸方向上的两端分别用于连接燃气轮机和排气扩散器，主管道1具有中间管段，中间管段垂直于其延伸方向的截面为圆形，中间管段的圆周侧壁处同轴设置有环状的波纹管节103；保温套2呈环状且同轴套设于中间管段，保温套2的外环处具有柔性蒙皮202，柔性蒙皮202与中间管段的圆周侧壁之间形成容置空间，容置空间内填充有柔性隔热材料组成的隔热部。

[0024] 具体的，该膨胀吸收装置主要由主管道1和保温套2构成，主管道1为不锈钢材料焊接管道，该主管道1沿预设方向延伸，其两端分别用于连接燃气轮机和排气扩散器，在主管道1的中间部位具有中间管段，中间管段处设置有波纹管节103，保温套2环设于中间管段并覆盖波纹管节103，保温套2的最外侧设置有柔性材质制成的蒙皮202，蒙皮202与中间管段的圆周侧壁之间具有容置空间，该容置空间中填充有由胶粉聚苯颗粒、发泡水泥、硬泡聚氨酯、玻璃棉、岩棉、硅酸盐等柔性保温材料中的任一种构成的隔热部。

[0025] 根据上述所列，当使用该膨胀吸收装置吸收燃气轮机与排气扩散器之间产生的膨胀时，可以通过中间管段的圆周外壁处设置的波纹管节103的形变进行吸收，保温套2可以对波纹管节103处进行保温，同时保温套2外侧的柔性蒙皮202和内部填充的柔性隔热材料制成的隔热部可以进一步对膨胀进行吸收，以延长主管道1的使用寿命。

[0026] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，中间管段的圆周侧壁处同轴设置有多个波纹管节103，多个波纹管节103沿主管道1的延伸方向间隔设置。

[0027] 具体的，为了进一步提升该膨胀吸收装置的膨胀吸收能力，在本发明采取的技术方案中，波纹管节103的数量可以为多个，多个波纹管节103分别套设于中间管道的圆周侧壁处，且多个波纹管节103之间沿主管道1的延伸方向间隔设置，每个单独的波纹管节103均可以吸收膨胀，多个波纹管节103间隔设置可以有效提高该膨胀吸收装置对膨胀的吸收能力。

[0028] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，主管道1包括：第一管段101，第一管段101的延伸方向的两端分别为第一端部101a和第二端部101b，第一端部101a用于连接燃气轮机；和第二管段102，第二管段102的延伸方向的两端分别为第三端部102a和第四端部102b，第四端部102b用于连接排气扩散器；其中，第三端部102a套设于第二端部101b以形成中间管段，中间管段的圆周侧部为第三端部102a的圆周侧部，波纹管节103设置于第三端部102a的圆周侧部。

[0029] 具体的，为了提升该膨胀吸收装置中主管道1的中间管段处的抗剪切能力，在本发明采取的技术方案中，主管道1由互相连通的第一管段101和第二管段102构成，第一管段101通过第一端部101a与燃气轮机连通，第二管段102的第四端部102b与排气扩散器连通，第二管段102的第三端部102a套设在第一管段101的第二端部101b的圆周侧部以构成该主管道1的中间管段。单个或多个波纹管节103设置于第二管段102的第三端部102a的圆周侧部，当该主管道1通过波纹管节103的变形吸收膨胀时，由于第一管段101与第二管段102之间不存在直接的连接关系，因此第二管段102在波纹管节103的变形过程中不会与第一管段
101发生剧烈的干涉，从而有效提高了该主管道1在中间管段处的抗剪切能力。

[0030] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，第三端部102a的圆周侧部的内壁与第二端部101b的圆周侧部的外壁之间间隔预设距离。

[0031] 具体的，为了进一步提高主管道1的中间管段处的抗振能力，在本发明采取的技术方案中，第三端部102a的内径尺寸大于第二端部101b的内径尺寸，以保证第三端部102a的内壁与第二端部101b的外壁之间具有缝隙，第三端部102a的内壁与第二端部101b的外壁之间的缝隙，使第二管段102在波纹管节103的变形过程中不会与第一管段101发生干涉碰撞，从而进一步提高了该主管道1在中间管段处的抗剪切能力。

[0032] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，第一端部101a与第二端部101b之间设置有连接段，连接段沿水平方向延伸，连接段与第二端部101b之间设置有过渡段，第三端部102a的内径尺寸与连接段的外径尺寸适配，过渡段的外径尺寸由连接段至第二端部101b依次递减。

[0033] 具体的，为了提高第一管段101的抗振能力，在本发明采取的技术方案中，第一管段101为分体式焊接管段，第一端部101a和第二端部101b之间通过焊接固定，该焊接处作为第一端部101a和第二端部101b之间的连接段，该连接段沿水平方向延伸，且其周侧均匀开设有多个塞焊孔，可以通过多个塞焊孔对第一端部101a和第二端部101b进行加固焊接，以提高第一端部101a和第二端部101b之间的焊接牢固度。该连接段延伸方向上远离第一端部101a处的外径尺寸小于第一端部101a的外径尺寸，第二端部101b的外径尺寸小于该连接段的外径尺寸，以使连接段与第二端部101b之间形成过渡段，该过渡段可以有效提高第一端部101a与第二端部101b的焊接处的焊缝的应力集中情况，从而有效提高第一管段101的抗剪切能力。

[0034] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，多个波纹管节103中靠近第四端部102b的波纹管节103与第四端部102b之间设置有导流管段102c，导流管段102c的管径尺寸由靠近第四端部102b的波纹管节103至第四端部102b依次递增。

[0035] 具体的，为了进一步降低因气流的高速冲刷对主管道1中第三端部102a和第四端部102b的焊接处产生的破坏，在本发明采取的技术方案中，在第二管段102的第三端部102a和第四端部102b之间设置有导流管段102c，导流管段102c位于多个波纹管节103中最靠近第四端部102b的波纹管节103与第四端部102b之间，该导流管段102c为锥状管结构，其管径由靠近第四端部102b的波纹管节103至第四端部102b依次递增。根据流量一定时流体通过的横截面积越大流速越小的原理，导流管段102c可以保证从第一管段101的第三端部102a排出的高速气流在通过导流管段102c时使气流的流速降低，从而降低高速气流对第三端部102a和第四端部102b的焊接处的高速冲刷，从而有效提高了该膨胀吸收装置的抗振能力。

[0036] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，主管道1还包括：加强环102d，第二端部101b延伸至导流管段102c的内部，加强环102d同轴设置于导流管段102c的内壁，且与第二端部101b在主管道1的延伸方向上间隔预设距离。

[0037] 具体的，为了实现加强对保温套2的支撑，在本发明采取的技术方案中，第二管段102的导流管段102c的内部对应保温套2的部位设置有加强环102d，第一管段101的第一端部101a由第二管段102的第三端部102a延伸至第二管段102的导流管段102c的内部，加强环
102d在导流管段102c的内部与第一管段101的第二端部101b间隔设置，加强环102d采用全焊透焊工艺及凹面焊缝的焊接工艺与导流管段102c的锥状内壁焊接固定，加强环102d为圆环状，其圆周外壁与导流管段102c的锥状内壁之间形成空隙。该加强环102d可以在导流管段102c的管路内部对导流管段102c与保温套2之间的焊接处进行支撑加固，以提高导流管段102c对保温套2的支撑力。该加强环102d和空隙还可以降低第三端部102a与导流管段
102c之间的焊接处的焊缝的应力集中情况，能够有效提高第三端部102a与导流管段102c之间的焊接处的抗剪切能力，从而进一步提高该膨胀吸收装置的抗振效果。

[0038] 在本发明一些具体实施方式中，参考附图1至附图4，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，隔热部为不同的柔性隔热材料形成的多层隔热层，多层隔热层由主管道1的圆周侧部朝向远离主管道1的轴线的方向依次层叠设置，每层隔热层之间设置有不锈钢丝网。

[0039] 具体的，为了实现保温套2在保证保温效果的前提下具备良好的可膨胀性，在本发明采取的技术方案中，隔热部采用多层隔热层由主管道1的圆周侧部朝向远离主管道1的轴线的方向依次层叠的方式设置，在本发明的一些优选实施方案中，隔热部由依次层叠的第一隔热层203、第二隔热层204和第三隔热层205构成，第一隔热层203、第二隔热层204和第三隔热层205分别可以为胶粉聚苯颗粒、发泡水泥、硬泡聚氨酯、玻璃棉、岩棉、硅酸盐等柔性保温材料中的一种或多种构成，第一管段101的第一端部101a的圆周外壁和过渡管段的圆周外壁上分别各设置有一个安装环201，第一隔热层203的最外侧设置有柔性材质制成的蒙皮202，蒙皮202通过安装螺钉201a固定于两个安装环201之间从而对第一隔热层203进行包覆。多层设置的柔性隔热层可以保证保温套2对主管道1的波纹管节103处产生的膨胀进行吸收，同时还可以实现对波纹管节103处的管壁的有效保温，在每层隔热层之间设置不锈钢丝网，通过不锈钢丝网对每层隔热层进行固定，以防止保温套2在振动过程中其内部由柔性材料构成的隔热层中的隔热材料流失损耗，导致保温效果下降。

[0040] 在本发明一些具体实施方式中，本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置，在具体实施中，主管道1采用奥氏体不锈钢材料制成。

[0041] 具体的，为了实现该膨胀吸收装置中主管道1具有足够的刚性强度，在本发明采取的技术方案中，主管道1的各管段均采用奥氏体不锈钢材料制成，各管段之间通过焊接的方式进行固定，以使其在具备良好的刚性强度下还具备耐高温的效果。

[0042] 实施例二本发明的实施例二提出一种燃气轮机排气系统，该燃气轮机排气系统包括：上述
任一项本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置。

[0043] 具体的，将本发明的实施例一提出的膨胀吸收装置应用于燃气轮机排气系统后，可以对燃气轮机和排气扩散器之间产生的膨胀实现安全且有效的吸收。

[0044] 需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”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发明和简化描述，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发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0045] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0046] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。