防止渦輪發動機表面腐蝕的系統的製作方法
2023-10-30 17:39:17 1
專利名稱:防止渦輪發動機表面腐蝕的系統的製作方法
技術領域:
本文所公開的主題涉及渦輪發動機的領域,且更特定而言,涉及防止渦輪發動機腐蝕。
背景技術:
渦輪發動機從流體流動提取能量且將該能量轉換成有用功。舉例而言,整合氣化組合循環(IGCC)發電設施包括一個或多個燃氣渦輪發動機,其燃燒例如合成氣或天然氣的氣體以生成能量。氣體燃燒形成熱廢氣,其可包含腐蝕性組分。在燃氣渦輪發動機的典型操作條件下,腐蝕性組分可腐蝕與熱廢氣接觸的燃氣渦輪發動機表面。可能要維修或替換燃氣渦輪發動機的腐蝕的部件。與熱廢氣接觸的燃氣渦輪發動機的部件可由耐腐蝕合金製成以減輕腐蝕。但是,這些合金可能較為昂貴和/或難以製成燃氣渦輪發動機的部件。
發明內容
在範圍上符合最初要求保護的本發明的某些實施例在下文中總結。這些實施例預期並不限制所要求保護的本發明的範圍,而是這些實施例預期僅提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上,本發明可涵蓋可類似於或不同於下文所述的實施例的多種形式。在第一實施例中,一種系統包括渦輪發動機構件,其包括具有向流體流動路徑暴露的表面的第一材料和安置於該表面上的犧牲性陽極層。犧牲性陽極層包括電化學活性比第一材料更強的第二材料,且第二材料被配置成優先腐蝕以防止第一材料腐蝕。在第二實施例中,一種系統包括燃氣渦輪發動機,其包括具有向熱冷凝燃燒氣體的流動路徑暴露的表面和圖案化陽極層,圖案化陽極層包括安置於該表面上的第二材料。 圖案化陽極層被配置成防止該表面由熱冷凝燃燒氣體腐蝕。在第三實施例中,一種系統包括圖案化陽極層,其被配置成保護燃燒系統表面防止熱冷凝燃燒氣體腐蝕;參考電極,其與熱冷凝燃燒氣體接觸;以及,控制器,其被配置成響應於自參考電極的反饋來調整到圖案化陽極層的電流。
當參看附圖來閱讀本發明下文的詳細描述時,本發明的這些和其它特點、方面和優點將變得更好理解,在所有附圖中,相似的附圖標記表示相似的部件,其中圖1是根據一實施例合併了燃氣渦輪發動機的IGCC發電設施的方框圖;圖2示出穿過縱向軸線所截取的圖1的燃氣渦輪發動機的實施例的截面圖;圖3是具有升高的陽極層的渦輪發動機構件的實施例的部分截面圖;圖4是具有凹入的陽極層的渦輪發動機構件的實施例的部分截面圖;圖5是具有一個在另一個上堆疊的兩個陽極層的部分的渦輪發動機構件的局部截面圖;圖6是具有兩個並排交替的陽極層的部分的渦輪發動機構件的局部截面圖7是具有圖案化為空心圓形的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖8是具有圖案化為菱形的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖9是具有圖案化為實心圓形的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖10是具有圖案化為人字形的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖11是具有圖案化為矩形條帶的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖12是具有圖案化為波浪形的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖13是具有圖案化為網格的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖14是具有圖案化為帶成角度交叉部件的網格的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖15是具有圖案化為帶人字形的網格的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;圖16是具有圖案化為帶三角形的網格的陽極層的渦輪發動機構件的一實施例的局部表面視圖;以及圖17是控制到圖案化陽極層的電流的系統的示意圖。元件列表
100整合氣化組合循環(IGCC)系統102燃料源104原料製備單元106氣化器108渣110氣體淨化器111硫112硫處理器113jm114水處理單元
權利要求
1.一種系統,包括渦輪發動機構件012),其包括第一材料,所述第一材料具有向流體流動路徑暴露的表面015);以及犧牲性陽極層014),其安置於所述表面(21 上,其中所述犧牲性陽極層(214)包括電化學活性比所述第一材料更強的第二材料,且所述第二材料被配置成優先腐蝕以防止所述第一材料腐蝕。
2.根據權利要求1所述的系統,其特徵在於,所述犧牲性陽極層(214)包括第二材料的圖案化層。
3.根據權利要求2所述的系統,其特徵在於,所述圖案化層包括彼此連接的多個犧牲性陽極部分。
4.根據權利要求2所述的系統,其特徵在於,所述圖案化層包括彼此不連接的多個犧牲性陽極部分。
5.根據權利要求2所述的系統,其特徵在於,所述圖案化層包括連續地粘附到所述表面的圖案化塗層。
6.根據權利要求1所述的系統,其特徵在於,所述犧牲性陽極層(214)包括電化學活性比所述第一材料和第二材料更強的第三材料。
7.根據權利要求6所述的系統,其特徵在於所述第二材料安置於多個第一犧牲性陽極部分的第一圖案中,所述第三材料安置於多個第二犧牲性陽極部分的第二圖案中,且所述第一犧牲性陽極部分和第二犧牲性陽極部分並排地或者一個在另一個上方相對於所述表面安置。
8.根據權利要求1所述的系統,其特徵在於,所述第二材料的電化學活性比所述第一材料強至少大約10%。
9.根據權利要求1所述的系統,其特徵在於,所述第二材料包括碳鋼、鋁、混合金屬氧化物或其組合。
10.根據權利要求1所述的系統,其特徵在於,所述渦輪發動機構件(212)是燃氣輪機燃燒器(120)的一部分或燃氣渦輪發動機(118)的燃氣輪機部段,且所述流體流動路徑是燃燒氣體路徑。
全文摘要
本發明提供一種防止渦輪發動機表面腐蝕的系統,根據各種實施例,一種系統包括渦輪發動機構件(212),其包括具有向流體流動路徑暴露的表面(215)的第一材料和安置於該表面(215)上的犧牲性陽極層(214)。該犧牲性陽極層(214)包括電化學活性比第一材料更強的第二材料,且第二材料被配置成優先腐蝕以防止第一材料腐蝕。
文檔編號C23F13/06GK102251246SQ20111014740
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月20日 優先權日2010年5月21日
發明者G·A·戈勒, P·S·迪馬斯西奧, R·E·赫夫納 申請人:通用電氣公司