具有空氣噴射的燃氣渦輪排氣擴散器的製作方法

2023-12-06 10:47:26 3

本文公開的主題涉及渦輪系統，並且更具體地，涉及用於將冷卻空氣噴射到由渦輪系統產生的排氣流(一個或多個)中的系統和方法。

背景技術：

燃氣渦輪系統典型地包括至少一個燃氣渦輪發動機，它具有壓縮機、燃燒器和渦輪。燃燒器構造成燃燒燃料和壓縮空氣的混合物，以產生熱的燃燒氣體，熱的燃燒氣體進而驅動渦輪的葉片。由燃氣渦輪發動機產生的排氣可包括某些副產物，諸如氮氧化物(nox)、硫氧化物(sox)、碳氧化物(cox)和未燃燒的烴。一般而言，在將排氣釋放到大氣中之前移除或顯著減少排氣中的副產物的量是合乎需要的。

技術實現要素：

下面對在範圍方面與原本聲明的發明相當的某些實施例進行概述。這些實施例不意圖限制聲明的發明的範圍，這些實施例而是僅意於提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上，本發明可包括可能類似於或異於下面闡述的實施例的多種形式。

在第一實施例中，一種燃氣渦輪系統包括可處理由燃氣渦輪發動機產生的排氣的排氣處理系統，排氣處理系統包括：排氣擴散器，排氣擴散器可接收來自燃氣渦輪發動機的渦輪的排氣，並且具有設置在內部環形壁和外部環形壁之間的環形通道；以及設置在排氣擴散器內的空氣噴射組件。空氣噴射組件包括一個或多個空氣噴射管道，空氣噴射管道設置在排氣擴散器的環形通道內，並且包括可將冷卻流體引導到排氣擴散器的第一混合區域中的流體噴射孔。

在第二實施例中，排氣擴散器包括延伸排氣擴散器的長度的至少一部分的中心本體和沿周向包圍中心本體的外部環形壁。外部環形壁限定環形通道，環形通道可接收來自燃氣渦輪發動機的渦輪的排氣。排氣擴散器還包括空氣噴射組件，空氣噴射組件可將冷卻流體供應到排氣擴散器的在中心本體下遊的區域中。

在第三實施例中，一種燃氣渦輪系統包括設置在排氣擴散器內的空氣噴射組件。空氣噴射組件包括設置在排氣擴散器的內部環形壁和外部環形壁之間的多個空氣噴射管道，並且空氣噴射組件可將冷卻流體供應給排氣擴散器，以冷卻燃氣渦輪發動機中產生的排氣流。

技術方案1.一種燃氣渦輪系統，包括：

排氣處理系統，其構造成處理由燃氣渦輪發動機產生的排氣，所述排氣處理系統包括排氣擴散器，所述排氣擴散器構造成接收來自所述燃氣渦輪發動機的渦輪的排氣，並且具有設置在內部環形壁和外部環形壁之間的環形通道；

設置在所述排氣擴散器內的空氣噴射組件，其中，所述空氣噴射組件包括一個或多個空氣噴射管道，所述一個或多個空氣噴射管道設置在所述排氣擴散器的環形通道內，並且包括構造成將冷卻流體引導到所述排氣擴散器的第一混合區域中的流體噴射孔。

技術方案2.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述排氣擴散器包括中空支柱，並且所述一個或多個空氣噴射管道中的至少一個聯接到所述中空支柱上。

技術方案3.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述空氣噴射組件包括設置在所述排氣擴散器中心本體的下遊端上的中心輪轂，其中，所述中心本體限定所述內部環形壁。

技術方案4.根據技術方案3所述的系統，其特徵在於，所述一個或多個空氣噴射管道包括沿徑向遠離所述中心輪轂朝向所述外部環形壁延伸的多個空氣噴射管道，並且所述多個空氣噴射管道中的空氣噴射管道圍繞所述排氣擴散器的中心線軸線沿周向間隔開。

技術方案5.根據技術方案3所述的系統，其特徵在於，所述中心輪轂包括設置在所述中心輪轂的下遊尖部上的至少一個空氣噴射孔，其中，所述至少一個空氣噴射孔流通地聯接到所述一個或多個空氣噴射管道中的至少一個上。

技術方案6.根據技術方案3所述的系統，其特徵在於，所述中心輪轂的直徑沿所述排氣擴散器的下遊方向減小。

技術方案7.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述流體噴射孔的尺寸沿著相應的空氣噴射管道的徑向長度改變。

技術方案8.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述流體噴射孔中的各個的中心軸線相對於所述排氣擴散器的中心線軸線成十字形地定向。

技術方案9.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，包括聯接到所述排氣擴散器的外部環形壁上的額外的空氣噴射組件，其中，所述額外的空氣噴射組件包括圍繞所述排氣擴散器的中心線軸線沿周向設置的空氣通道，其中，所述額外的空氣噴射組件構造成將額外的冷卻流體引導到所述排氣擴散器的在所述第一混合區域下遊的第二混合區域中。

技術方案10.一種排氣擴散器，包括：

中心本體，其延伸所述排氣擴散器的長度的至少一部分；

沿周向包圍所述中心本體的外部環形壁，其中，所述外部環形壁限定環形通道，所述環形通道構造成接收來自燃氣渦輪發動機的渦輪的排氣；以及

空氣噴射組件，其構造成將冷卻流體供應到所述排氣擴散器的在所述中心本體下遊的區域中。

技術方案11.根據技術方案10所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述空氣噴射組件包括聯接到所述中心本體的朝下遊表面上的中心輪轂，以及其中，所述中心輪轂的直徑沿遠離所述排氣擴散器的外部環形壁的下遊方向減小，使得所述中心輪轂具有凹形表面。

技術方案12.根據技術方案11所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述排氣擴散器包括空氣噴射管道，所述空氣噴射管道沿徑向遠離所述中心輪轂朝向所述排氣擴散器的外部環形壁延伸，並且圍繞所述中心輪轂沿周向間隔開。

技術方案13.根據技術方案12所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述空氣噴射管道聯接到中空支柱上，所述中空支柱設置在所述中心本體和所述排氣擴散器的外部環形壁之間。

技術方案14.根據技術方案10所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述空氣噴射組件包括與所述排氣擴散器的中空支柱對齊的空氣噴射管道。

技術方案15.根據技術方案10所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述空氣噴射組件包括沿著一個或多個空氣噴射管道設置的多個空氣噴射孔，其中，所述多個空氣噴射孔構造成將所述冷卻流體引導到所述排氣擴散器的所述區域中。

技術方案16.根據技術方案15所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述多個空氣噴射孔中的一個空氣噴射孔的直徑不同於所述多個空氣噴射孔中的相鄰空氣噴射孔的直徑。

技術方案17.根據技術方案10所述的排氣擴散器，其特徵在於，所述擴散器包括設置在所述空氣噴射組件上遊的中空支柱，其中，所述中空支柱構造成將所述冷卻流體的至少一部分噴射到所述外部環形壁和所述排氣擴散器的中心本體之間的環形通道中。

技術方案18.一種燃氣渦輪系統，包括：

設置在排氣擴散器內的空氣噴射組件，其中，所述空氣噴射組件包括設置在所述排氣擴散器的內部環形壁和外部環形壁之間的多個空氣噴射管道，以及其中，所述空氣噴射組件構造成將冷卻流體供應給所述排氣擴散器，以冷卻在燃氣渦輪發動機中產生的排氣流。

技術方案19.根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述多個空氣噴射管道沿徑向遠離所述空氣噴射組件的中心輪轂朝向所述外部環形壁延伸，以及其中，所述多個空氣噴射管道包括設置在朝下遊表面上的空氣噴射孔。

技術方案20.根據技術方案19所述的系統，其特徵在於，所述中心輪轂聯接到所述排氣擴散器的中心本體的下遊端上，以及其中，所述中心輪轂的直徑沿遠離所述下遊端的方向減小，使得所述中心輪轂具有凹形外表面。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特徵、方面和優點將變得更好理解，其中相同符號在圖中表示相同部件，其中：

圖1是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的框圖，燃氣渦輪系統包括用於冷卻排氣的空氣噴射結構；

圖2是根據本公開的實施例的圖1的燃氣渦輪系統的排氣擴散器的沿著線2-2的橫截面圖，其具有空氣噴射結構；

圖3是根據本公開的實施例的圖2的排氣擴散器的透視圖，排氣擴散器包括空氣噴射組件，空氣噴射組件包括固定到排氣擴散器的中空支柱上的空氣噴射管道；

圖4是根據本公開的實施例的圖3的空氣噴射組件的空氣噴射管道的一部分的實施例的剖面透視圖，空氣噴射管道包括沿著空氣噴射管道的長度具有不同的直徑的空氣噴射孔；

圖5是根據本公開的實施例的圖3的空氣噴射組件的空氣噴射管道的一部分的實施例的沿著線5-5的橫截面圖，空氣噴射管道包括具有在排氣擴散器的軸向方向上變化的直徑的空氣噴射孔；

圖6是根據本公開的實施例的圖3的空氣噴射組件的空氣噴射管道的實施例的沿著線6-6的橫截面圖，空氣噴射管道具有相對於排氣擴散器的中心線軸線以不同的角度定向的空氣噴射孔；

圖7是根據本公開的實施例的圖3的空氣噴射系統的實施例的詳細透視圖，空氣噴射系統包括歧管，歧管具有帶彎曲表面的中心輪轂；以及

圖8是根據本公開的實施例的使用圖3的空氣噴射組件來冷卻排氣擴散器中的排氣的方法的流程圖。

部件列表

10燃氣渦輪系統

12燃氣渦輪發動機

14排氣處理系統

18壓縮機

20燃燒器區段

22渦輪

24軸

26來自空氣源的空氣

30箭頭

34壓縮空氣

36燃料

40加壓排氣

42渦輪下遊端

46排氣流

50下遊方向

54排氣擴散器

56過渡區段

58排氣管

60scr

62還原劑

64噴射系統

68空氣噴射系統

70冷卻空氣

72箭頭

74經冷卻排氣

78經處理排氣

80煙囪

82軸線

84軸線

86軸線

90縱向中心線

92擴散器上遊端

94環形開口

96中心本體

97長度

98環形內部壁

100外部環形壁

104流體流道

106支柱

108下遊端

112檢修孔

114中心本體下遊端

115第一混合區域

116輪轂

120空氣噴射管道

124管道端

126朝下遊表面

128空氣噴射孔

130額外的空氣噴射孔

134額外的空氣噴射系統

136空氣管道

138空氣噴射孔

140第二混合區域

142尺寸

146尺寸

150凸緣

152底端

156長度

158直徑

164輪轂直徑

168彎曲部

172輪轂表面

170輪轂表面

174尖部

200方法

204框

206框

210框

212框

216框

218框。

具體實施方式

下面將對本發明的一個或多個具體實施例進行描述。為了致力於提供對這些實施例的精確描述，可能不會在說明書中對實際實現的所有特徵進行描述。應當理解，當例如在任何工程或設計項目中開發任何這種實際實現時，必須作出許多對實現而言專有的決定來實現開發者的具體目標，例如符合與系統有關及與商業有關的約束，開發人員的具體目標可根據不同的實現彼此有所改變。此外，應當理解，這種開發工作可能是複雜和耗時的，但儘管如此，對受益於本公開的普通技術人員來說，這種開發工作將是設計、生產和製造的例行任務。

當介紹本發明的各實施例的元件時，冠詞「一」、「一種」、「該」和「所述」意於表示存在一個或多個該元件。用語「包括」、「包含」和「具有」意於為包括性的，並且表示除了列出的元件之外，可存在額外的元件。

本文的實施例大體涉及用於對燃氣渦輪系統中產生的排氣(例如，煙道氣)冷卻或調溫的技術。例如，在燃氣渦輪系統中，一個或多個燃氣渦輪發動機可燃燒燃料/氧化劑混合物，以產生用於驅動一個或多個渦輪級的燃燒氣體，各個渦輪級具有多個葉片。取決於多種因素，諸如燃燒的燃料的類型和多種燃燒參數，燃燒過程所引起的燃燒產物可包括氮氧化物(nox)、硫氧化物(sox)、碳氧化物(cox)和未燃燒的烴。通常，由燃氣渦輪系統釋放的排氣的成分，諸如在燃氣渦輪發電站中，可經受嚴格的規章要求。以非限制性示例的方式，規章可能要求由系統釋放的排氣的nox濃度不超過閾值水平，諸如百萬分之3(ppm)。

一種用於移除或減少排氣流中的nox量的技術是用選擇性催化還原(scr)。在scr過程中，將諸如氨(nh3)的還原劑噴射到排氣流中，並且在存在催化劑(例如，金屬氧化物)的情況下，還原劑與nox反應，以產生氮(n2)和水(h2o)。scr過程的有效性可至少部分地取決於所處理的排氣的溫度。例如，用於移除nox的scr過程可能在大約500至900華氏度(ºf)的溫度下特別有效。因而，當排氣的溫度高於scr的有效溫度範圍時，在scr之前冷卻排氣可為有益的，以提高scr過程(例如，移除nox)的有效性。

根據本文的實施例，可使用冷卻系統來冷卻排氣，冷卻系統將冷卻/調溫流體(例如，空氣)噴射到scr上遊的排氣流中。某些燃氣渦輪系統可包括在燃氣渦輪系統的過渡區段內的冷卻系統，過渡區段將燃氣渦輪系統的排氣擴散器聯接到scr上。冷卻系統可使用風扇來克服由通過過渡區段的排氣流產生的背壓將冷卻流體吹到過渡區段中。用來在過渡區段內將排氣冷卻到期望溫度的冷卻流體的量可介於重型燃氣渦輪的排氣體積的大約10%和大約50%之間。這種大體積可降低渦輪效率，部分是因為系統上有不合需要的壓降。

現在認識到，排氣和冷卻流體在過渡區段內可具有不均勻混合，部分是因為排氣擴散器中的排氣擴散效率低和/或排氣和冷卻流體混合物在過渡區段中的駐留時間短。排氣和冷卻流體混合不均勻可導致排氣/冷卻流體混合物內有熱點，其中混合物中的熱點包括具有高於scr的溫度範圍的溫度的區域。因而，scr過程可能無法有效地移除或減少排氣中的nox。因此，現在認識到，改進scr上遊的排氣/冷卻流體混合可為合乎需要的。

如下面進一步詳細論述的那樣，本公開的實施例包括燃氣渦輪系統，諸如簡單循環重型燃氣渦輪系統，它具有構造成將冷卻空氣噴射到排氣流中的空氣噴射組件。如將在下面進一步描述的那樣，空氣噴射組件可設置在渦輪的下遊(即，相對於排氣流)，但在scr系統的上遊。例如，空氣噴射組件可包括設置在燃氣渦輪發動機系統的排氣擴散器內的空氣噴射結構。空氣噴射結構可包括歧管，歧管具有多個空氣噴射管道，空氣噴射管道通過多個空氣噴射孔將冷卻流體噴射到排氣流中。將空氣噴射結構置於排氣擴散器內，而非置於過渡區段中，可增加排氣和冷卻流體混合物在通往scr的通路中的駐留時間。

考慮前述內容，圖1是燃氣渦輪系統10的實施例的框圖，燃氣渦輪系統10包括燃氣渦輪發動機12和排氣處理系統14。在某些實施例中，燃氣渦輪系統10可為發電系統的全部或一部分。在示出的實施例中，渦輪系統10被描繪成簡單循環燃氣渦輪系統。但是，在其它實施例中，燃氣渦輪系統10可為聯合循環燃氣渦輪系統。燃氣渦輪系統10可燃燒液體或氣體燃料，諸如天然氣和/或富氫合成氣體，以產生熱燃燒氣體來驅動燃氣渦輪系統10的多種結構。

如圖1中顯示的那樣，燃氣渦輪發動機12包括壓縮機18、燃燒器區段20和渦輪22。渦輪22可通過軸24驅動地聯接到壓縮機18上。在運行中，來自空氣源26的空氣通過燃氣渦輪發動機12的空氣進口而進入渦輪發動機12，如箭頭30所顯示的那樣，並且在壓縮機18中加壓。壓縮機18可包括聯接到軸24上的多個壓縮機葉片。壓縮機葉片可存在於一個或多個級中，並且軸24旋轉會使壓縮機葉片旋轉。這個旋轉將空氣吸入壓縮機18中且通過壓縮機18，並且壓縮空氣，以將空氣輸送到燃燒器區段20。

燃燒器區段20可包括一個或多個燃燒器。在一個實施例中，多個燃燒器可圍繞軸24設置在多個周向位置處，成大體圓形或環形構造。壓縮空氣34離開壓縮機18且進入燃燒器區段20，壓縮空氣34可與來自燃料源的燃料36混合，以在燃燒器內燃燒。例如，燃燒器可包括一個或多個燃料噴嘴，其按對於燃燒、排放控制、燃料消耗、功率輸出等適合的比率將燃料-空氣混合物噴射到燃燒器中。空氣和燃料燃燒會產生熱的加壓排氣40，然後熱的加壓排氣40可用來驅動渦輪22內的一個或多個渦輪級(它們各自具有多個渦輪葉片)。在運行中，流到渦輪22中且流過渦輪22的燃燒氣體(例如，排氣40)在渦輪葉片上且在渦輪葉片之間流動，從而驅動渦輪葉片旋轉，並且因而驅動軸24旋轉。軸24可用來驅動負載，諸如發電站中的發電機。如上面論述的那樣，軸24旋轉還會使壓縮機18內的葉片吸入由進口接收到的空氣且對它加壓。

流過渦輪22的排氣40可作為排氣流46離開渦輪下遊端42。排氣流46可繼續沿下遊方向50流向排氣處理系統14。例如，渦輪下遊端42可流通地聯接到排氣處理系統14上，排氣處理系統14構造成降低某些排氣流46中的燃燒器產物的水平，諸如nox、sox和cox。更具體地，在示出的實施例中，排氣流46離開渦輪下遊端42且流到排氣擴散器54中。如上面闡述的那樣，排氣擴散器54包括構造成有利於排氣流46與冷卻空氣混合的某些空氣噴射結構。

在排氣擴散器54後面，排氣流46可流到過渡區段56中，過渡區段56將排氣擴散器54聯接到排氣管58上。排氣管58包括scr系統60，scr系統60構造成執行scr過程，以從排氣流46中移除nox。例如，還原劑62(例如，氨(nh3))通過噴射系統64噴射到排氣管58中，並且與nox反應而產生氮(n2)和水(h2o)。如將理解的那樣，這個scr過程的有效性可至少部分地取決於所處理的排氣的溫度。例如，用於移除nox的scr過程在大約500至900華氏度(ºf)的溫度下可特別有效。但是，在某些實施例中，離開渦輪22且進入排氣處理系統14的排氣流46可具有大約1000至1500度ºf的溫度，更具體地，1100至1200度ºf。因此，為了提高scr過程移除nox的有效性，排氣處理系統14可包括空氣噴射系統66，空氣噴射系統66具有噴射組件68，噴射組件68可將冷卻流體(例如，空氣)噴射到排氣流46中，從而在scr系統60中的scr過程之前冷卻排氣流46。空氣噴射系統66還可包括空氣源69(可與空氣源26相同或不同)、一個或多個送風機71和流量控制器73(例如，閥、泵、傳感器等)。應當理解，有效溫度可取決於從排氣流46中的移除的成分和/或scr過程中採用的催化劑而改變。

如圖1中顯示的那樣，空氣噴射組件68可設置在排氣擴散器54內。將空氣噴射組件68定位在排氣擴散器54內可增加排氣流46和冷卻流體(例如，冷卻空氣70)的混合物在排氣處理系統14中的駐留時間。因此，與在過渡區段中噴射冷卻流體相比，排氣流46和冷卻空氣70可混合較長的時段，從而允許更高效地冷卻排氣。如下參照圖2和3更詳細地論述的那樣，空氣噴射組件68可包括聯接到排氣擴散器54的中心本體上的歧管。歧管可包括多個噴射空氣孔，它們將由一個或多個空氣源26提供的冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中，以與排氣流46混合。例如，在一個實施例中，空氣源(一個或多個)26可包括一個或多個送風機、壓縮機(例如，壓縮機18)、熱交換器或者它們的組合。在某些實施例中，空氣30的一部分可繞過壓縮機18，並且被引導到空氣噴射組件68，如箭頭72顯示的那樣。在其它實施例中，來自壓縮機18的壓縮機排氣可引導到空氣噴射組件68。

當用來描述冷卻空氣70時，用語「冷卻」在本文用來表示冷卻空氣70比離開渦輪22的排氣流46更冷。例如，由空氣源26供應的冷卻空氣70可為周圍空氣，或者可使用熱交換器或其它類型的適當的冷卻機構來進一步冷卻。空氣噴射組件68還可包括一個或多個閥，以調整冷卻空氣70的流量。以示例的方式，在一個實施例中，從渦輪22輸出的排氣流46可按大約1000磅/秒的第一流率流到排氣擴散器54中，並且冷卻空氣70可按至少取決於第一流率和排氣流46的溫度和冷卻空氣70的溫度的第二流率，噴射到排氣擴散器54(通過空氣噴射組件68)中。例如，第二流率可介於第一流率的1%和75%之間，諸如50%。但應當理解的是，排氣蒸汽46的流率和冷卻空氣70的流率可基於多個因素而改變。

冷卻空氣70與排氣流46混合而產生經冷卻排氣流74，如上面論述的那樣，經冷卻排氣流74可具有適合scr過程的溫度。如將在下面進一步論述的那樣，將空氣噴射組件68定位在排氣擴散器54內可提供均勻混合，從而在scr60上遊實現經冷卻排氣74的均勻的溫度和速度分布。另外，空氣噴射組件68的構造可通過減小可能由於排氣擴散器54內的結構構件(例如，支柱，中心本體)引起的大尾流和逆流區域，來提高排氣擴散器54的性能，如下面詳細論述的那樣。減小排氣擴散器54內的尾流和逆流區域可允許排氣流64實現合乎需要的速度分布，使得相對於在排氣擴散器54內不包括空氣噴射組件的燃氣渦輪系統，燃氣渦輪系統10的壓力恢復和功率輸出可得到改進。

經冷卻排氣74可繼續向下遊(例如，沿方向50)流過過渡區段56且流到排氣管58中，在排氣管58中，經冷卻排氣74經受處理，以從經冷卻排氣流74中移除nox且產生經處理排氣78，如上面論述的那樣。在某些實施例中，經處理排氣78可通過在排氣管58下遊且聯接到其上的煙囪80釋放到大氣。在一些實施例中，煙囪80可包括消音器或消聲器。在其它實施例中，經處理排氣78可引導到燃氣渦輪系統10內的其它過程。以非限制性示例的方式，排氣處理系統14可利用空氣噴射組件68和scr系統60來使經處理排氣78中的nox成分減少到大約百萬分之3(ppm)或更少。

燃氣渦輪系統10還可包括用以管理燃氣渦輪系統10的運行的控制器79(例如，電子控制器和/或基於處理器的控制器)。控制器79可通過與系統10中的傳感器、控制閥和泵或其它流量調節結構進行電連通，來獨立地控制空氣噴射系統66、scr60和/或噴射系統64的運行。在某些實施例中，控制器79還可控制燃氣渦輪發動機12(例如壓縮機18、燃燒器20和/或渦輪22)的運行。控制器79可包括分布式控制系統(dcs)或完全或部分地自動化的任何基於計算機的工作站。例如，控制器79可為採用通用或特定用途處理器(例如，微處理器81)的任何裝置，它們兩者都可大體包括用於存儲指令的存儲器電路(例如，存儲器83)，諸如冷卻參數(例如，冷卻空氣溫度和流率)、scr參數等。處理器可包括一個或多個處理裝置，並且存儲器電路可包括一個或多個有形的非暫時性機器可讀的介質，其共同存儲可由處理器執行的指令，以執行圖8的動作和本文描述的控制動作。

雖然本公開的某些實施例大體涉及處理排氣流46和從中移除nox，但其它實施例可使得能夠移除其它燃燒副產品，諸如一氧化碳和/或未燃燒的烴。因而，所供應的催化劑可取決於從排氣流46中移除的成分而改變。另外，應當理解，本文公開的實施例不限於使用一個scr系統60，而是還可包括多個scr系統60。還是另外，系統10還可包括連續排放監測(cem)系統，它連續地監測離開煙囪80的經處理排氣78的成分。如果cem系統檢測到經處理排氣78的成分未能符合一個或多個規章要求，則cem系統可對燃氣渦輪發動機12的控制系統(例如，控制器79)提供通知，控制系統進而可採取某些校正行動來調節燃燒參數，調節冷卻空氣70的流量，調節scr系統60的運行等等。另外或備選地，燃氣渦輪系統10的控制系統(例如，控制器79)可執行功能，諸如通知系統10的操作者調節運行參數、執行維護或者以別的方式停止運行系統10，直到由系統10產生的經處理排氣78具有處於預定要求內的成分。在一些實施例中，cem系統還可實施尤其是關於排氣處理系統14的校正行動，諸如調節冷卻空氣70的溫度、流率、噴射到scr系統60中的nh3的量等。

現在參照圖2，示出根據一個實施例的排氣擴散器54的橫截面圖。為了有利於描述，可參照擴散器54(燃氣渦輪發動機12)的軸向方向或軸線82、徑向方向或軸線84和周向方向或軸線86來描述排氣擴散器54的多種方面。例如，軸線82對應於縱向中心線90或長度方向，軸線84對應於相對於縱向中心線90的成十字形的方向或徑向方向，並且軸線86對應於圍繞軸向軸線82(例如，縱向中心線90)的周向方向。排氣擴散器54的擴散器上遊端92可包括環形開口94，環形開口94將排氣擴散器54流通地聯接到渦輪22上，以接收排氣流46。排氣擴散器54包括中心本體96，中心本體96沿著中心線90延伸排氣擴散器54的長度97的至少一部分。中心本體96限定排氣擴散器54的環形內部壁98。在某些實施例中，內部環形壁98可包圍燃氣渦輪發動機12的旋轉構件。例如，內部環形壁98可包圍軸24的至少一部分。

排氣擴散器54還包括外部環形壁100，它與內部環形壁98沿徑向84間隔開且沿周向86圍繞中心線軸線90。外部環形壁100大體包圍內部環形壁98，以限定在環形壁98、100之間通過排氣擴散器54的流體流道104。排氣擴散器54可為漸縮的，使得沿著中心線90移動，外部環形壁100在周向方向86上的大小增大。流體流道104內的多個支柱106在內部環形壁98和外部環形壁100之間沿徑向84延伸。多個支柱106a、106b圍繞軸向軸線82沿周向86間隔開，使得排氣流46可在多個支柱106之間流動，通過流體流道104，並且流向排氣擴散器54的下遊端108。排氣擴散器54可包括任何數量的支柱106，諸如介於1個和20個之間，例如，1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個或更多。支柱106可定位在環形開口94附近，以最大程度地減小可幹涉通過排氣擴散器54的排氣流46的流動的阻力。但是，多個支柱106可定位在沿著中心本體96的任何軸向和周向位置處。在一個實施例中，多個支柱106可具有實心中心，如支柱106a示出的那樣。在另一個實施例中，多個支柱106可具有中空中心，如支柱106b示出的那樣。但是，在某些實施例中，多個支柱106可包括實心中心支柱106a和中空中心支柱106b的組合。如下面更詳細地論述的那樣，支柱106b的中空中心可提供用於將冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中的流徑。

除了支柱106之外，排氣擴散器54還可包括多個中空支柱112，它們在與環形開口94相對的中心本體下遊端114附近。多個中空支柱112在環形壁98、100之間沿徑向84延伸，並且圍繞排氣擴散器54的中心線軸線90沿周向86間隔開。多個中空支柱112可對人提供進入到流體流道104中的通路(例如，為了維護和/或修理)。多個支柱106和多個中空支柱112兩者都可在排氣擴散器54的內部環形壁98和外部環形壁100之間提供結構支承。如下面更詳細地論述的那樣，中空支柱，諸如中空支柱112可引起大尾流區域，這可降低排氣擴散器54的性能。例如，大尾流和逆流區域可減少離開排氣擴散器54的排氣的功率輸出，從而在系統10上引起不合需要的壓力恢復和總壓力損失。但是，現在認識到，與不包括空氣噴射組件的排氣擴散器相比，將空氣噴射組件68結合到排氣擴散器54中會提高排氣擴散器54的性能。

空氣噴射組件68可不動地或可移除地聯接到中心本體下遊端114上。空氣噴射組件68可將冷卻空氣70供應到排氣擴散器54內的第一混合區域115。在第一混合區域115中時，排氣流46可被冷卻空氣70(例如，調溫空氣)衝淡，以降低排氣流46的溫度。在示出的實施例中，空氣噴射組件68包括聯接到中心本體下遊端114上的輪轂116。在示出的實施例中，輪轂116具有半圓形形狀。但是，在其它實施例中，輪轂116可具有圓錐形狀或任何其它適當的形狀。輪轂116包括空氣噴射管道120，它沿徑向84遠離輪轂116延伸向外部環形壁100。空氣噴射管道120可圍繞軸向軸線82在沿著中心本體96的不同的軸向和周向位置處沿周向86間隔開。在某些實施例中，各個空氣噴射管道120可與相應的中空支柱112對齊(例如，沿周向)。中空支柱112可提供結構支承，並且將空氣噴射組件68(例如，通過空氣噴射管道120)固定到排氣擴散器54上。

空氣噴射管道120的管道端124的至少一部分可延伸經過排氣擴散器54的外部環形壁100。管道端124可構造成聯接到空氣源26上，並且將冷卻空氣70提供給第一混合區域115，以混合冷卻空氣70與排氣流46。例如，在示出的實施例中，各個空氣噴射管道120的朝下遊表面126(例如，面向下遊方向50)可包括空氣噴射孔128的組件。空氣噴射管道120可包括按任何適當的型式(例如，排、交錯等)沿著朝下遊表面126分布的任何數量的空氣噴射孔128。例如，空氣噴射管道120可包括介於1個和100個之間的空氣噴射孔128。例如，空氣噴射管道120可包括1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、30個、50個、60個、70個、80個或更多個空氣噴射孔128。但是，可使用任何適當數量的噴射孔128。如下面進一步論述的那樣，空氣噴射孔128可相對於軸向軸線82以相同或不同的角度定向(例如，直角或10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度或80度的銳角)。在某些實施例中，一些空氣噴射孔128可具有不同於相鄰空氣噴射孔128的形狀和/或直徑的形狀和/或直徑。空氣噴射孔128的定向和幾何構造可允許冷卻空氣70按合乎需要的速度流到第一混合區域115中，以實現某些漩渦量等等，以使冷卻空氣70與排氣流46均勻混合，使得經冷卻排氣74實現合乎需要的溫度分布。

除了空氣噴射孔128之外，輪轂116可包括中心空氣噴射孔，諸如一個或多個中心空氣噴射孔130。中心空氣噴射孔130可接收來自至少一個空氣噴射管道120的冷卻空氣70，如圖2中示出的那樣。但是，在其它實施例中，輪轂116可接收直接來自空氣源26(例如，通過專用管道)的冷卻空氣70。

在某些實施例中，外部環形壁100可包括允許在中心本體96的下遊噴射冷卻空氣70的特徵。如圖2中示出的那樣，排氣擴散器54可包括額外的空氣噴射組件134，其沿周向86圍繞中心線軸線90沿著排氣擴散器54的外部環形壁100布置。類似於空氣噴射管道120，額外的空氣噴射組件134包括空氣管道136，空氣管道136接收來自空氣源26的冷卻空氣70，並且將冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54的第二混合區域140中。例如，示出的空氣管道136包括沿周向86圍繞中心線軸線90間隔開、沿著空氣管道134的空氣噴射孔138。類似於空氣噴射孔128，空氣噴射孔138可相對於軸向軸線82按相同或不同的角度定向(例如，直角或10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度或80度的銳角)。空氣噴射孔138的幾何構造和大小圍繞周向軸線86沿著空氣管道136可為相同或不同的。

混合區域115、140延伸排氣擴散器54的長度97的一部分。例如，第一混合區域115在空氣噴射組件68、134之間延伸尺寸142，並且第二混合區域140在額外的空氣噴射組件134和擴散器下遊端108之間延伸尺寸146。各個尺寸142、146可介於排氣擴散器54的長度97的大約5%和50%之間。在某些實施例中，尺寸142、146可為相同的。在其它實施例中，尺寸142、146可為不同的。空氣噴射組件68、134可同時或按順序將冷卻空氣70噴射到相應的混合區域115、140中。例如，空氣噴射組件134可在空氣噴射組件68將冷卻空氣70噴射到第一混合區域中之後或之前的任何時間噴射冷卻空氣70。在其它實施例中，可使用僅一個空氣噴射組件68、134。

另外，冷卻空氣70的至少一部分可在中空支柱112的下遊噴射到排氣擴散器54中。例如，如上面論述的那樣，中空中心支柱106b可構造成接收冷卻空氣70，並且將冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中。在中空支柱112下遊噴射冷卻空氣70可進一步增加排氣和冷卻空氣混合物在排氣擴散器54中的駐留時間。此外，冷卻空氣70可冷卻排氣擴散器54(例如，壁98、100、中空支柱112等)。用冷卻空氣70冷卻排氣擴散器54可減輕排氣擴散器54部分地由於離開渦輪22的排氣流46的高溫所引起的退化。因而，排氣擴散器54的總壽命可延長。此外，與在不構造成用冷卻空氣冷卻的排氣擴散器中使用的材料(例如，347不鏽鋼)相比，排氣擴散器54可由不那麼昂貴的更低溫合金材料製造而成。以示例的方式，排氣擴散器54可由321h、321、316、304不鏽鋼或任何其它適當的材料製造而成。

如上面提到的那樣，現在認識到，與在排氣擴散器54的下遊(例如，在過渡區段56中)噴射冷卻空氣的系統比，分別通過空氣噴射組件68、134將冷卻空氣70噴射到混合區域115、140中的一個或它們兩者中，排氣流46和冷卻空氣70的混合物可在排氣處理系統14內具有更長的駐留時間。例如，混合物在流過混合區域115、140和過渡區段56時可繼續混合和冷卻，不像其中冷卻空氣噴射到過渡區段(例如，過渡區段56)中的現有系統。排氣流46和冷卻空氣70的混合物在排氣處理系統14中的駐留時間較長可提高熱混合(例如，冷卻空氣70和排氣流46的混合)，從而促使經冷卻排氣流74內的溫度分布更均勻。

此外，可用來將冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中的冷卻風扇的大小可小於用來將冷卻空氣噴射到例如過渡區段56中的冷卻風扇的大小，因為排氣流46和冷卻空氣70的混合物的駐留時間較長。與噴射到過渡區段56中的冷卻空氣相比，噴射到排氣擴散器54中的冷卻空氣70可處於更高的溫度，因為排氣流46和冷卻空氣70的混合物在排氣處理系統14中的駐留時間更長。因而，可使用較小的冷卻風扇，因為與噴射到過渡區段56中的冷卻空氣相比，冷卻噴射到排氣擴散器54中的冷卻空氣70所需的能量更低。

參照圖3可進一步理解排氣擴散器54的布置，圖3是排氣擴散器54的一部分的透視圖，排氣擴散器54具有聯接到中心本體96和中空支柱112上的空氣噴射組件68。在示出的實施例中，空氣噴射管道120在圍繞軸向軸線90的不同周向位置處沿周向86間隔開。空氣噴射組件68可包括大於或1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、40個、50個或更多個空氣噴射管道120和空氣噴射孔128。如上面論述的那樣，空氣噴射管道120在排氣擴散器54的內部環形壁98和外部環形壁100之間延伸，並且流通地聯接空氣源26與空氣噴射孔128。空氣噴射孔128將冷卻空氣70的流供應到第一混合區域115中，以混合冷卻空氣70與排氣流46。在示出的實施例中，空氣噴射管道120和中空支柱112沿周向86與中空支柱112對齊，使得空氣噴射管道120大體沿著與軸向軸線90相交的徑向軸線84定向。這可使得能夠有促進排氣流46和冷卻空氣70之間的均勻混合的合乎需要的流特性。

空氣噴射組件68可不動地或可移除地附連到排氣擴散器54上。例如，在一個實施例中，輪轂116和/或空氣噴射管道120可分別焊接到排氣擴散器54的中心本體96和中空支柱112上。在其它實施例中，輪轂116和/或空氣噴射管道120可包括有利於將輪轂116和空氣噴射管道120聯接和固定到中心本體96和中空支柱112上的一個或多個聯接結構。例如，輪轂116可包括輪轂116和/或空氣噴射管道120的外表面上的一個或多個凸緣150。凸緣150可與中心本體96和/或中空支柱112上的互補聯接結構(例如，凸緣、開口)對齊。輪轂116可具有沿著底端152(例如，在中心本體下遊端114附近的端部)的周邊沿周向86間隔開的不止一個凸緣150。凸緣150例如可通過螺釘、螺栓、夾子或任何其它適當的緊固件，來固定到中心本體96上的互補聯接結構上。這個聯接布置可有利於改造現有排氣擴散器，使其具有空氣噴射組件68。

在某些實施例中，輪轂116和/或空氣噴射管道120可包括分別與中心本體96和中空支柱112對接的突起和/或凹部。例如，輪轂116可在底部152處的表面上包括與中心本體96的下遊端表面上的突起和/或凹部互補的突起和/或凹部。突起和/或凹部可聯接到將中心本體96的下遊端表面上的互補突起/凹部上(例如，通過幹涉配合或其它聯接布置)，以固定輪轂116和中心本體96。聯接結構可允許空氣噴射組件68可移除地聯接到排氣擴散器96上。通過將空氣噴射組件68可移除地聯接到排氣擴散器54上，可在系統維護(例如，清潔)或更換系統構件的期間移除空氣噴射組件68。因此，與系統10相關聯的裝備和維護費用可降低。

如上面論述的那樣，輪轂116通過空氣噴射管道120上的空氣噴射孔126將冷卻空氣70噴射到第一混合區域115中。圖4示出空氣噴射管道120的一部分的透視圖，空氣噴射管道120具有沿著空氣噴射管道120的長度156的至少一部分沿徑向84間隔開的空氣噴射孔128。雖然在示出的實施例中，空氣噴射孔128沿著徑向方向84布置成單排，但空氣噴射孔128可沿著徑向方向84布置成多排或任何其它適當的型式。排可布置成使得各個排的空氣噴射孔128相對於相鄰排中的空氣噴射孔128對齊或者偏移。另外，空氣管道136的空氣噴射孔138還可按類似於空氣噴射孔128的方式布置。在示出的實施例中，空氣噴射孔128具有圓形幾何構造。但是，空氣噴射孔128可為正方形、稜形、橢圓形、槽形、長方形，或者可構造成其它適當類型的幾何構造。

沿著空氣噴射管道120的空氣噴射孔128的直徑158(或其它尺寸)可改變。例如，在一個實施例中，直徑158可相對於相鄰空氣噴射孔128的對應的直徑158(或其它對應的尺寸)減小。也就是說，與內部環形壁98(例如，中心本體96)相鄰的第一空氣噴射孔128可具有比與外部環形壁100相鄰的第二空氣噴射孔128的對應的直徑158更大的直徑158。以非限制性示例的方式，與內部環形壁98相鄰的空氣噴射孔128的直徑158可為與外部環形壁100相鄰的空氣噴射孔128的直徑158的1至5倍大。在另一個實施例中，空氣噴射孔128的直徑158可沿遠離內部環形壁98的徑向方向84增大。在其它實施例中，直徑158可沿徑向方向84沿著空氣噴射管道120的長度156而大小交替。額外的空氣噴射組件134的空氣噴射孔138可具有相似構造。空氣噴射孔128的直徑158可與冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中的速度相關聯。通過改變空氣噴射孔128的直徑158，冷卻流體70可按多種速度噴射到第一混合區域115中。冷卻空氣70和排氣流46的變化的速度(例如，排氣流46可具有變化的速度，部分原因是在排氣擴散器54中擴散)可有利於湍流，湍流可改進排氣流46和冷卻空氣70的混合和流分布。因此，經冷卻排氣流74可具有更均勻的溫度分布(例如，基於在軸向位置處獲得的混合物的橫截面)。以示例的方式，空氣噴射孔128的直徑158可介於大約2英寸和大約7英寸之間。

在某些實施例中，空氣噴射孔128還可具有在軸向方向82上變化的直徑。例如，圖5是空氣噴射管道120的一部分的橫截面圖，空氣噴射管道120具有在軸向方向82上具有變化的直徑158的一個或多個空氣噴射孔128。在示出的實施例中，空氣噴射孔128的直徑158沿軸向方向82朝向朝下遊表面126增大。在其它實施例中，直徑158可沿軸向方向82遠離朝下遊表面126增大。沿軸向方向82改變直徑158允許冷卻空氣70以適合使排氣流46和冷卻空氣70實現均勻混合的速度和流分布進入排氣擴散器54。另外，改進冷卻空氣70的流分布可減小燃氣渦輪系統10中的背壓，以及提高排氣擴散器54的性能。

在某些實施例中，空氣噴射孔128可定向成相對於軸向方向82成角度。圖6示出空氣噴射管道120的實施例的一部分的橫截面圖。如上面論述的那樣，空氣噴射孔128將冷卻空氣70引導到第一混合區域115中。例如，冷卻空氣70可沿徑向方向84流過空氣噴射管道120，流向排氣擴散器54的內部環形壁98。朝向空氣噴射組件68下遊的第一混合區域115，圖6的空氣噴射孔128使冷卻空氣70的流向從徑向方向84變成軸向方向82。在這種實施例中，額外的空氣噴射組件134也可按類似的方式將冷卻空氣70引導到第二混合區域140中。

如圖6中顯示的那樣，空氣噴射孔128相對於排氣擴散器54的軸向軸線82成角度(例如，直角或10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度或80度的銳角)。空氣噴射孔128的角度可改變冷卻空氣70相對於軸向方向82在第一混合區域115內的方向。雖然在示出的實施例中，各個空氣噴射孔128相對於相鄰空氣噴射開口128具有不同的角度，但空氣噴射開口128的角度可取決於給定應用中的排氣流46的特定特性而改變。例如，可選擇空氣噴射孔128的角度，以及空氣噴射孔128的大小和形狀，以在scr系統60對經冷卻排氣流74進行scr處理之前，對經冷卻排氣流74提供大體均勻混合、均勻溫度和/或速度分布，以及改進流分布。

除了改進排氣流46的冷卻之外，與不包括空氣噴射組件68的排氣擴散器相比，將空氣噴射組件68定位在排氣擴散器54還可提高排氣擴散器54的性能。例如，目前認識到，排氣擴散器的中心本體96和中空支柱112大體通過排氣擴散器在排氣流46流中形成大尾流區域，這部分是因為中心本體96的鈍端(例如，中心本體下遊端114)和中空支柱112的圓柱形形狀的原因。因而，中心本體下遊端114和中空支柱112可在中心本體96下遊產生逆流區域，這可降低排氣擴散器性能，因為允許排氣流46沿與下遊方向50基本相反的方向流動。這會在排氣擴散器54內產生不合需要的壓力損失。因此，排氣流46的壓力減小，使得排氣流的流能至少在排氣流離開排氣擴散器之前降低。排氣流的壓力和流能降低可降低排氣擴散器中的排氣擴散的有效性。排氣在排氣擴散器內的擴散效率低可導致系統10的壓力恢復降低，以及導致冷卻空氣和排氣流在排氣擴散器下遊的混合不均勻。但是，通過將空氣噴射組件68定位在中心本體下遊端114上，可減小鈍形中心本體下遊端114所產生的大尾流區域和逆流區域。

例如，如圖7中顯示的那樣，輪轂116的輪轂直徑164沿著中心線軸線90沿下遊方向50逐漸減小。減小輪轂直徑164會在輪轂表面170(例如，凹形表面)上產生彎曲部168。輪轂表面170的彎曲部168可改進排氣流46在排氣擴散器54內的流體動力學。例如，彎曲部168可最大程度地減小在大尾流和逆流區域中引起的排氣流54的流分離。因此，排氣擴散器54可使用排氣流46的壓力來使排氣流46更高效地流過排氣處理處理系統14。實際上，與在排氣擴散器54內不包括空氣噴射組件68的系統相比，在系統10上可實現高壓力恢復和合乎需要的壓降。這可對混合物產生更加合乎需要的流分布。因此，經冷卻排氣74可具有對於scr系統60高效移除或減少nox來說合乎需要的溫度分布。

通過將額外的冷卻空氣70噴射到排氣流46和冷卻空氣70的混合物，定位在輪轂116的尖部174處的中心空氣噴射孔130也可有利於冷卻。雖然在示出的實施例中，尖部174包括單個空氣噴射孔130，但尖部174可包括多個空氣噴射孔130，它們在沿著輪轂116的任何周向和軸向位置處沿周向86間隔開。空氣噴射孔(一個或多個)130可進一步有利於排氣流46的均勻混合和冷卻，這部分是因為當冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54中可產生湍流。

根據上面描述的多種實施例，燃氣渦輪系統10可比其它系統更高效地運行，而且可產生更少的排放。圖8示出根據這樣的實施例，燃氣渦輪系統(例如，上面描述的燃氣渦輪系統10)可用來冷卻排氣擴散器(例如，排氣擴散器54)中的排氣流(例如排氣流46)的方法200的流程圖。方法200包括對燃氣渦輪發動機12的燃燒器20供應燃料36和壓縮空氣34(框204)，以及燃燒燃料36和壓縮空氣34而產生排氣流46(框206)，如上面參照圖1所描述的那樣。

排氣流46可包括可能需要減少或移除(例如，為了實現某些排放水平)的燃燒副產物，諸如氮氧化物(nox)、硫氧化物(sox)、碳氧化物(cox)和未燃燒的烴。因此，排氣流46可在排氣處理系統14中經受處理，以移除這些副產物。排氣處理過程可包括在scr系統60中存在催化劑的情況下，使排氣流46與還原劑62反應。催化劑的效率可受到離開渦輪22的排氣流46的溫度升高的影響。因此，排氣流46可在scr系統60中經受處理之前被冷卻。因此，方法200還包括將排氣流46從渦輪22引導到排氣擴散器(框210)，以及經冷卻排氣擴散器54中的排氣流46而產生經冷卻排氣74(框212)。例如，空氣噴射組件68、134可將冷卻空氣70噴射到排氣擴散器54的混合區域115、140中。冷卻流體70與排氣流46混合，從而在排氣流46流過排氣擴散器54的混合區域115、140且隨後流過過渡區段56時冷卻排氣流46。通過在排氣擴散器54中啟用冷卻排氣流46的過程，排氣和冷卻流體混合物在排氣處理系統14內的駐留時間可增加。因而，經冷卻排氣74可具有均勻溫度分布。另外，將空氣噴射組件68、134定位在排氣擴散器54內可提高擴散器性能，這部分是因為與在排氣擴散器中不包括空氣噴射組件的系統相比，在系統10上有較高的壓力恢復和較低的總壓降，如上面論述的那樣。

方法200進一步包括將經冷卻排氣流74引導到scr系統62，以移除在燃料36燃燒期間產生的含氮副產物(框216)，以及從經冷卻排氣74中移除燃燒副產物(框218)。如上面論述的那樣，用來使排氣流46中的nox還原成氮(n2)和水(h2o)的催化劑的效率可受到排氣流46在scr過程中時的溫度的影響。在排氣擴散器(例如，排氣擴散器54)下遊冷卻的排氣流可能未與冷卻空氣恰當地混合，從而使得排氣流的冷卻效率低。再次，經冷卻排氣流74的均勻溫度分布可提高scr過程的效率，以及使nox排放量降低到大約3ppm的水平或低於3ppm的水平。

如上面論述的那樣，本文闡述的多種技術可允許將冷卻空氣噴射到排氣流中，以便加強排氣流的溫度和/或速度分布的均勻性，同時還冷卻排氣流，以加強選擇性催化劑還原過程的有效性。例如，公開的技術包括將一個或多個空氣噴射組件置於排氣擴散器內。至少一個空氣噴射組件可定位在排氣擴散器的中心本體附近。將至少一個空氣噴射組件定位在排氣擴散器的中心本體附近可改進系統的壓力恢復和降低與排氣擴散器相關聯的中心本體的鈍形下遊端和中空支柱所產生的逆流區域引起的總壓力損失。另外，本文公開的技術可覆蓋恆定或變化的空氣噴射孔徑的任何組合、孔間隙、孔幾何構造，或者它們的改進排氣流的流分布和/或速度的任何組合，以允許均勻地混合排氣流和冷卻空氣。此外，在排氣擴散器中將冷卻空氣添加到排氣流可增加排氣流和冷卻空氣混合物的駐留時間。因此，排氣流和冷卻空氣可有更長的混合時間，從而與在排氣擴散器的下遊添加冷卻空氣的系統相比，提高溫度均勻性。再次，應當理解，公開的空氣噴射組件68、134的技術和構造僅僅意於為某些實施例的示例，而且決不應理解為限制。

本書面描述使用示例來公開本發明的實施例，包括最佳模式，並且還使本領域任何技術人員能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統，以及實行任何結合的方法。本發明的可取得專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異於權利要求的字面語言的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構要素，則它們意於處在權利要求的範圍之內。