CN103080688A - 热交换单元 - Google Patents
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Abstract
一种设置用于从废气中回收能量的热交换单元（214），所述热交换单元（214）包括气体进口管（222），热交换管（216）连接至气体进口管，其中，热交换系统的热交换管列（752、754）位于围绕维修管的热交换管（216）内，并且其中，所述维修管（226）设置为允许对所述热交换系统的至少一部分进行检查和/或维修。
Description
本发明涉及一种设置为从废气中回收能量的热交换单元以及一种方法，该方法重新装配（re-fit，改装）以简单循环燃气轮机为例的处理热源单元，以便将热源单元转换为联合循环。特别地，但不排他地，本发明涉及一种与发电厂相关联的热交换单元，其通常为设置为从废气中提取热量的燃气轮机和/或燃气/柴油发动机等。
用于从这种发电厂废气中回收热量的热交换器通常有点大，设计比较繁琐。所以，这些热交换单元通常设计为，以部件形式进行运输并现场组装。另外，没有对热交换单元的空间进行有效优化，以及使其与燃气轮机和/或柴油发动机直接连接。这些设计缺陷导致需要额外的占地面积并增加了交通、组装、测试和维修的成本。这些困难有时会导致操作员选择简单的循环（无热量回收），该循环与联合循环相比，效率是相当低的，其中热废气直接排放到大气中。从历史观点来看，当不注重环境问题且燃料消耗不严重时，可能已经安装了简单循环发电厂。
在业内还认识到其他问题。输送至热交换器的发电厂废气的不规则流动分布（例如，在相同管中以120m/s的速度顺流，以20m/s的速度逆流）可能会导致热交换管、衬里、阻尼器、燃烧器及其他发电厂设备损坏。过度振动或振荡等可能会导致损坏。标准的补救方式是，提供更长的管，这增加了截面积，以允许更高的速度，从而随距离的增加而自然减小。然而，这还会导致空间的使用效率较低，成本增加。可替换地，可以使部件明显更坚固，更耐用，但这需要更昂贵的材料和制造，增加了重量。
有时，当与离开发电厂的废气中存在的热量相比时，希望热交换器转换额外的热能，以便提高热交换过程的输出。在目前使用的系统中，这通常通过管燃烧器实现，在废气离开发电厂之后且进入热交换器之前，该管燃烧器对热废气加热。然而，可以通过这种方式获得的额外输出的量是有限的；废气已处于相对高的温度下，该温度可能接近热交换器、衬里及内部部件的最大温度容限。
根据本发明的第一方面，提供了一种设置用于从废气中回收能量的热交换单元。所述热交换单元大体包括气体进口管，热交换管连接至气体进口管。热交换系统的热交换管列（array）可以位于热交换管内并且可以包围维修管。所述维修管可以设置为允许对所述热交换系统的至少一部分进行检查和/或维修。
在不需要的情况下（例如，当所述热交换单元是蒸汽发生器时），所述维修管可以方便地替换旁路。所述维修管可以允许在受控环境下对所述热交换系统进行维修和/或检查，而不需要将热交换系统定位在建筑物内。所述维修管的大小设置为允许人们进入其中，例如，所述维修管的大小设置为允许人们进入维修管检查其内侧。
根据本发明的第二方面，提供了一种设置用于从废气中回收能量的热交换单元。所述热交换单元可以包括进口管，热交换管连接至进口管。热交换管列可以位于所述热交换管内且所述进口管和热交换管可以具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。
如果所述进口管和热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管，那么比起替代系统来说，可以具有明显的优势。在一些现有系统中，进口管的至少一部分设置有明显弯曲部分，以便与基本上垂直于进口管的其余部分的热交换管的一端连接。本系统可以比现有技术系统更简单且可以使废气源和热交换管之间更容易且更紧密地连接。
根据本发明的第三方面，提供了一种设置用于从废气中回收能量的热交换单元。所述热交换单元可以包括进口管，热交换管连接至进口管。至少两个热交换管列可以位于所述热交换管内且在所述热交换管列的至少两个之间有加热机构。
例如，所述加热机构可以是燃烧器或电气元件。
这样的布置可以允许增强热量转换。在可能需要热量转换增加的情况下，这也可能是特别有用的，尽管加热机构中消耗的额外燃料会导致潜在的效率损失。
要理解的是，第一方面、第二方面及第三方面中的任意一者可以与其他方面的一者或两者相结合。考虑到这一点，下列实施例可以与上述方面的一者或多者相结合，其中，所述实施例中讨论的特征同样存在于所述方面或方面的组合。
设置维修管时，该维修管可以基本上为圆筒形。就热交换管列而言，可以提供一种节省空间的解决方案，由此维修管提供足够的进入空间，但没有必要使热交换单元的大小不必要的增加。
在某些实施例中，所述热交换管和维修管基本上同轴。同样，这可以提供一种节省空间的解决方案，由此热交换管和热交换管列只需要要求热交换单元的大小增加最小量。
在某些实施例中，在所述维修管中设置用于对所述热交换管列进行供给和/或排出的管道和集管。
在某些实施例中，所述维修管提供对所述管道和集管的接近，以便进行检查和维修。这样，可以在受控环境下（例如，在没有恶劣天气妨碍工作的情况下）执行检查和维修。另外，所述维修管可以表示，明显改善了对管道和集管的接近。
在某些实施例中，所述维修管设置有基本上经过了所述维修管的全高度的竖直访问装置。因此，例如，梯子或升降机可以设置在所述维修管内，以便帮助检查和/或维修。
在某些实施例中，所述维修管为所述热交换单元提供结构支撑。这可以减少或消除热交换管上施加的结构载荷，可以提高所使用材料的灵活性以及热交换单元作为一个整体的设计的灵活性。
在某些实施例中，所述维修管充当经由气体进口管输入的气体的导流器，以便改变气流分布。这可以帮助改善气流分布。
在某些实施例中，所述气体进口管设置有至少一个管燃烧器。这可以允许增强热交换单元中的热能转换。
在某些实施例中，所述气体进口管定位以切向地将气体引至所述热交换管的内周缘的一部分。这可以改善气流分布并减小背压。具体地说，在移动穿过热交换管之前，切向输入气体可以产生以受控方式消耗动能的高速循环气流。
在其他实施例中，所述气体进口管被定位以引入气体，使得气体撞击气体进口管内的分流器。所述维修管的一部分可以提供分流器。
在某些实施例中，第一和第二热交换管列和所述加热机构定位使得废气在到达所述加热机构之前降至250°C至350°C之间的温度。在某些实施例中，所述两个热交换管列和所述加热机构定位使得废气在到达所述加热机构之前降至大约300°C的温度。
这样的布置可以提供一种有效的系统。通过第一热交换管列回收经由废气气体进口管输入的气体携带的大量热能。其后，在讨论的温度下，气体仍然可以足够热（在气体中具有指定的含氧量）以便在加热机构中燃烧。加热机构然后可以重新加热气体以接近热交换单元、衬里及内部的最大安全温度容限，因此第二热交换管列从重新加热的气体中回收热能。第一热交换管列也可以帮助除去废气中的紊流，以便在到达该（或每个）加热机构之后流动更规律。技术人员将理解，紊流可以导致这样的加热机构出现问题，会潜在地熄灭加热机构的火焰。
在某些实施例中，所述加热机构将废气的温度升至700°C至800°C之间。在某些实施例中，所述加热机构将废气的温度升至大约760°C。这些温度可接近热交换单元中可能使用的材料（比如不锈钢）的最大温度容限。
在某些实施例中，所述加热机构是环形燃烧器。就其形状而言，当热交换管是圆柱形时（具有圆形截面）时，环形燃烧器可特别适用。
在某些实施例中，所述气体进口管不具备燃烧器。这可以使所述气体进口管更短，从而潜在地缩短废气源和热交换单元之间的距离，使整个系统更节省空间。
在某些实施例中，所述热交换管列是螺旋形的。这样的形状比较方便，因为该形状允许管紧凑延伸。然而，其他形式的管列同样是可能的。
在某些实施例中，通过燃气轮机产生废气。
在某些实施例中，所述热交换单元是直通蒸汽发生器（once throughsteam generator）。如与理解的一样，本发明的实施例可以提供一种节省空间的热量回收解决方案。因此，利用直通蒸汽发生器（也称为节省空间的技术）是有利的，使得整个系统具有较小的占地面积。
在某些实施例中，所述热交换单元基本上是不受气候影响的。这可以是有利的，因为可能不需要将热交换单元容纳在建筑物内。另外，这可以使检查并维修热交换单元更容易、更安全。
在某些实施例中，所述热交换单元的直径为2.6m至8m。
在某些实施例中，所述热交换管基本上为圆筒形。这可能尤其适用于在某些实施例中使用一个或多个螺旋状热交换管列，且可以提供节省空间的解决方案。
在某些实施例中，在安装时，所述热交换管基本上竖直设置。这可以使所述热交换管（以及总体来说热交换单元）更加适用于替代现有排气管组。另外，可以减少所述热交换管的占地面积。
根据本发明的第四方面，提供了一种重新装配处理热源单元（以简单循环燃气轮机为例）以便将热源单元转换为联合循环的方法，所述方法包括以下步骤：
1）提供设置为从废气中回收能量的热交换单元，所述热交换单元包括进口管，热交换管连接至进口管，其中，热交换管列位于热交换管内；
2）将通常进行预装和测试的热交换单元送到所述处理加热单元的位置；以及
3）用所述处理热源单元替代处理热源单元的现有排气管组。
在某些实施例中，所述处理加热单元是燃气轮机。
在某些实施例中，用于支撑现有排气管组的底座（foundation）用于支撑所述热交换单元。这可以降低成本并减少转换所需的时间。
在某些实施例中，所述进口管和热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。这可以降低热交换管的高度。也可以减少转换所需的时间，因为垂直进口管与例如同轴进口管相比，可以不那么复杂并更容易进行结构支撑。
所述方法可以利用根据本发明的上述方面的任意方面的热交换单元。
现在将仅通过实例的方式参照附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1为现有技术热交换单元的透视图；
图2为示出了本发明的实施例的剖面透视图；
图3为与图2中所示的实施例类似的实施例的平面图；
图4为本发明的另一个实施例的剖面透视图；
图5为图4的实施例的剖面侧视图；
图6为与图4和5中所示的实施例类似的实施例的平面图；
图7为本发明的另一个实施例的剖面侧视图；
图8为图7的实施例的剖面透视图；
图9为本发明的另一个实施例的剖面侧视图。
首先参照图1，现有技术热交换单元通常设置为100。热交换单元100用于从燃气轮机（未示出）的废气中回收热量。回收的热量用于产生驱动发电汽轮机（未示出）的高压蒸汽。
热交换单元100具有废气进口102。废气进口被供应有来自汽轮机（未示出）的废气，但其他实施例可以使用任何其他类型的发电厂或处理厂的废气。热交换单元100不时地停止工作，否则会产生太多废气要热交换单元100处理。在这些场合，分流阀（未示出）可操作用于将进入废气进口102的一部分或所有废气转至废气旁路104。然而，当热交换单元100操作时，分流阀允许废气继续通过废气旁路104，因此通过管燃烧器（未示出）。管燃烧器可以用于对废气进行加热，以便在处理后期增强热量转换。在管燃烧器之外是加热废气的火焰形成室106。火焰形成室106馈送容纳一系列管状热交换管（未示出）的热交换室108。水在热交换管（形成热交换管列）中循环，并通过在热交换管中蒸发水分以形成蒸汽而从废气中回收热量。蒸汽收集在汽包（steam drum）110中，用于给蒸汽轮机供能。最后，废气向排气管组112上传递，便于释放。通常情况下，热交换管列与设置来使流体流过热交换管的热交换系统连接。通常，热交换系统很大程度上设置在热交换单元的外侧。
要理解的是，热交换单元100可以是大型装置。这可能需要大量现场组装工作和底座。鉴于装置的尺寸比较大，模块化运输可能是设计需要的。可能也需要大型建筑物，以便在主导天气情况让情况变得困难和/或危险的情况下可以执行检查和维修。
在某些现有技术系统中，特别是热交换单元100或类似装置太大或太昂贵时，完全可以省去热交换器。当没有热交换器时（即，废气排放至大气中时），该处理被描述为简单循环。这可能相对没有效率且损害环境（与对废气进行处理以便回收热量的联合循环相反）。在简单循环处理中，废气通常直接进入排气管组，从而浪费存储在气体中的所有热能。
本发明的实施例与诸如热交换单元100等系统相比可具有许多优点。另外，本发明的实施例可以特别适用于替代简单循环处理中预先存在的排气管组，以建立联合循环处理。
应理解，虽然为了方便起见将本发明的实施例描述为处理来自燃气轮机的热废气，但并不旨在于限制。本发明的实施例可以用于从其他系统（比如往复式发动机和处理加热炉或任何其他类型的能量源）中回收热量。
还应理解，表明本发明的某些实施例适用于产生用于产生能量的蒸汽，同时表明其他实施例适用于对单相处理流体（比如加热应用中要使用的油或水）进行加热。尽管这样，讨论的许多特征仍然具有普遍意义且技术人员易于修改任何技术中要使用的教导。
某些实施例的特征尤其适用于蒸汽发生系统并同样识别这些特征。
现在参照图2，根据本发明实施例的热交换单元通常设置为214。热交换单元214具有圆筒形热交换管216。热交换管216基本上竖直定位并在其远端区域220（废气排出热交换管的端部区域）设置有截头圆锥形末端218。在其近端区域221（废气输入热交换管的端部区域），圆筒形热交换管216设置有气体进口管222。气体进口管222和热交换管216具有基本上垂直的纵轴线，进口管222通过热交换管216侧壁224上的口孔225直接与热交换管216连接。另外，气体进口管222被定位以便切向地将气体引至侧壁224的内周缘的一部分。
如上文讨论的，垂直设置气体进口管222和热交换管216并通过口孔225连接气体进口管222，意味着，沿基本上垂直于热交换管216的纵轴线的方向将气体输送至热交换管216。然而，要理解的是，这可以在无需进口管222直接与热交换管216连接的情况下实现。例如，可以是在气体进口管222和热交换管216之间使用连接器，假设连接器基本上不改变气体流入热交换管216的方向。因此，可以延长气体进口管222的纵向长度，而没有必要具有相同的截面尺寸和/或形状且没有必要与此同轴。技术人员要理解的是，不管无数可能的细微差异，该布置的作用都是沿基本上垂直于热交换管216的纵轴线的方向将气体输送至热交换管216。这可以使得热交换单元214及其与处理热源单元的连接更紧凑、更易于安装，尤其是与平行于纵轴线将气体输送至热交换管的系统相比。
维修管226位于热交换管216内并与此同轴。维修管226包括近端圆柱段228和远端圆柱段230。近端圆柱段228的直径比远端圆柱段230的直径小，且这两段由截头圆锥形中间段232连接起来。近端圆柱段228设置有从下方进入维修管226的门（未示出）。维修管226还设置有具有基本上经过维修管226的全高度的竖直接近装置的室内梯子（未示出）。
热交换管216和维修管226的近端圆柱段228限定它们之间的速度损耗室234。热交换管216和远端圆柱段230限定它们之间的热交换室236。正常情况下，通常为螺旋状的热交换管列位于维修管226的远端圆柱段230周围的热交换室236内，然而，在图2中为了清晰起见省略了这种情况。热交换管列在该实施例中包括螺旋缠绕的管。热交换管列的供给和排出位于维修管226内。热交换管列及其供给排出和连接形成了直通蒸汽发生器的一部分。
图2的实施例尤其适用于产生蒸汽，而不对处理流体进行加热。这是因为热交换单元214本身不具备废气旁路（反而用维修管226代替）。产生蒸汽通常不需要废气旁路（在通常不需要限制产生的蒸汽的量的情况下）。然而，旁路在对处理流体加热的情况下是更有利的，以便可以控制加热过程。然而，要理解的是，如果旁路设置在热交换单元214外部和/或维修管用旁路替换，本实施例适于与处理流体一起使用。
现在参照图2和图3，对讨论中的实施例的用途进行描述。在使用时，热交换管216基本上竖直定位。气体进口管222与燃气轮机的废气连接（虽然要理解的是，可以使用其他热源）以便将废气提供给热交换单元214。因此，通过气体进口管222将废气输送至速度损耗室234。因为气体进口管222被定位以便切向地将气体引至侧壁224的内周缘的一部分，所以会产生旋风效应（如可以通过示例性废气流238的路径看出），由此高速流圆周循环，由近端圆柱段228和热交换管216的壁引导。这样，速度会自然损耗且先前的高速流与较慢的流混合，从而将更均匀的流动分布输送至热交换室236和热交换管列。这降低了系统的背压并由此提高了效率。另外，更均匀的流动分布会减少或消除可能对热交换单元214造成的损害。最后，可以降低必须设计到热交换单元214中的流量公差，潜在地降低了设计和制造成本，减小了尺寸并减轻了重量。
要理解的是，在其他实施例中，不需要切向地将废气引至侧壁224的内周缘的一部分。相反，该引入可以简单垂直于热交换管的纵轴线。在这种情况下，近端圆柱段228可以充当分流器，其还可以改善气流分布（特别是在设置有额外的耗散挡板的情况下）。
当废气穿过热交换管列的第一盘管（coil）时，进一步改善了其流动分布。然后通过热交换管列回收来自废气的热量（将其盘管中的水转换为蒸汽）。最后，废气经由末端218离开热交换管列214。
通过设置维修管226及其梯子，使热交换管列的检查和维修，以及供应和返回该管列和集管变得更容易。维修管列不但提供并改善了进入，而且还确保了工作可以在主导天气情况不阻碍进程的情况下进行（不管热交换单元214是否位于建筑物内）。
现在参照图4，给出了与已讨论的特征类似的特征，与系列中的参考编号400一样。图4中所示的热交换单元414与图2中所示的热交换单元相似。具有圆筒形热交换管416。热交换管416基本上竖直定位并在其远端区域420（废气排出热交换管的端部区域）设置有截头圆锥形末端418。在其近端区域221（废气输入热交换管的端部区域），圆筒形热交换管416设置有气体进口管422。在气体进口管422与热交换管416连接的点上，基本上垂直于热交换管416的纵轴线。因此，通过热交换管416的侧壁424进入。另外，气体进口管422被定位以便切向地将气体引至侧壁424的内周缘的一部分。
维修管216没有定位在热交换管416内，旁路440与热交换管416同轴设置并设置在热交换管416内。旁路440为圆筒形并通过在近端区域421由热交换管416限定的速度损耗室434上方的支撑件（未示出）悬挂。热交换管416和旁路440限定其间的热交换室436。
正常情况下，通常为螺旋状的热交换管列位于旁路440周围的热交换室436内，然而，在图4中为了清晰起见省略了这种情况。热交换管列及其供应和返回形成了处理流体加热系统的一部分。
分流管列444位于旁路管440的基底442。分流管列444包括一系列径向延伸轴446，每隔一定间隔从分流管列444的中心延伸通过侧壁424。每个轴446设置有一对叶片，即，热交换叶片448和旁通叶片450（参见图6），每个叶片延伸了轴446的每个侧边并固定为彼此成90°。每个轴446上的叶片448、450设置使得每个轴446沿一个方向的旋转，使热交换叶片448覆盖并关闭热交换室436。然而，沿另一个方向的旋转使旁通叶片450覆盖并关闭旁路管440。要理解的是，鉴于叶片448、450之间90°的固定角度，当关闭热交换室436时，旁路管440打开，反之亦然。因此，分流管列444允许气体全部流过热交换室436或旁路管440或分流通过这两者。
技术人员将理解的是，在英国专利申请GB0822584.9中可以看见这里讨论的具有分流管列和这类旁路管的热交换器，该申请在此通过引用并入。
图4的实施例尤其适用于给处理流体加热，因为热交换单元414设置有旁路管440。所以，可以控制加热过程。然而，要理解的是，在蒸汽发生系统中可以使用本实施例，其中对于特定应用，需要对产生的蒸汽的量进行控制。
现在参照图4至图6，对讨论中的实施例的用途进行描述。在使用时，热交换管416基本上竖直定位。气体进口管422与燃气轮机的废气连接（虽然要理解的是，可以使用其他热源）以便将废气提供给热交换单元414。因此，通过气体进口管422和侧壁424上的口孔425将废气输送至速度损耗室434。因为气体进口管422被定位以便切向地将气体引至侧壁424的内周缘的一部分，所以会产生旋风效应（如可以通过示例性废气流438的路径看出），由此高速流圆周地循环，由热交换管416的侧壁424引导。这样，速度会自然损耗且先前的高速流与较慢的流混合，从而将更均匀的流动分布输送至热交换室436和热交换管列和/或旁路管440。
要理解的是，在其他实施例中，不需要切向地将废气引至侧壁424的内周缘的一部分。相反，该引入可以简单垂直于热交换管的纵轴线。在这种情况下，可以设置耗散挡板以便改善气流分布。
对分流管列444进行控制以便确定废气是否通过热交换室436和热交换管列（以便对处理流体进行加热）或是否通过旁路管440（以便对处理流体进行少量加热或不加热）。要理解的是，还可以对分流管列进行控制以使废气通过热交换室436和旁路管440的比例可变。
假设对分流管列444进行控制以使至少一部分废气进入热交换室436，当通过热交换管列的第一盘管时，进一步改善了其流动分布。然后通过热交换管列回收来自废气的热量（对其盘管中的处理流体进行加热）。最后，废气经由末端418离开热交换管列414。如果对分流管列444进行控制以使至少一部分废气通过旁路，那么该废气会通过旁路管440并经由末端418离开热交换管列414。
现在参照图7和图8，对于与已讨论的特征类似的特征给出了系列700中的相似的附图标记。图7和图8中所示的热交换单元714与图4中所示的热交换单元相似。具有圆筒形热交换管716。热交换管716基本上竖直定位并在其远端区域720（废气排出热交换管的端部区域）设置有截头圆锥形末端718。在其近端区域721（废气输入热交换管的端部区域），圆筒形热交换管716设置有气体进口管722。气体进口管722和热交换管716具有基本上垂直的纵轴线，进口管722通过热交换管716侧壁724上的口孔725直接与热交换管716连接。另外，气体进口管722被定位以便切向地将气体引至侧壁724的内周缘的一部分。
旁路管740与热交换管716同轴设置并设置在热交换管716内侧。旁路管740为圆筒形并通过在近端区域721由热交换管716限定的速度损耗室734上方的支撑件（未示出）悬挂。热交换管716和旁路管740限定其间的热交换室736。第一热交换管列752和第二热交换管列754定位在旁路管740（图8中为了清晰起见而省略）周围的热交换室736内。在第一热交换管列752和第二热交换管列754之间有环形燃烧器756和形成热交换室736的一部分的火焰形成室758。第一热交换管列具有第一进口760和第一出口762。第二热交换管列具有第二进口764（由第一出口762供应）和第二出口766。
热交换管列及其进口760、764和出口762、766形成处理流体加热系统的一部分。与前文讨论的分流管列444类似，分流管列744位于旁路管740的基底742。
图7和图8的实施例尤其适用于给处理流体加热，因为热交换单元714设置有旁路管740。所以，可以控制加热过程。然而，要理解的是，在蒸汽发生系统中可以使用本实施例，其中对于特定应用，需要对产生的蒸汽的量进行控制。
实施例也尤其适用于甚至不惜降低效率也需要增强热量转换的应用。这是针对环形燃烧器756而言的，可以激活该环形燃烧器以便对火焰形成室758中的废气重新加热，在第一热交换管列752中回收来自废气的热量。然后在第二热交换管列754中回收来自重新加热的气体的热量。
在本实施例中，第一热交换管列752和第二热交换管列754以及环形燃烧器756设置为，利用用于给热量回收装置加衬里的不锈钢来最优化热量转换。不锈钢通常限于760°C的烧制温度，而不使用更加昂贵的衬里材料或水冷却。因此，在大致525°C的废气进入气体进口管722时通过第一热交换管列752降至300°C的情况下可以实现最优化。在这种情况下，300°C是废气中的氧含量足以允许在环形燃烧室756中燃烧的近似最低温度。然后在温度在第二热交换管列754中降至大致200°C之前，将废气加热至大致760°C（不锈钢烧制温度极限）。
应注意的是，鉴于速度损耗室734和第一热交换管列752的盘管提供更好的流动分布，在第一热交换管列752和第二热交换管列754之间只可能使用环形燃烧器756。
现在参照图9，为与已讨论特征类似的特征给出了在系列900中的附图标记。图9中所示的热交换单元914与讨论的其他实施例相似，但阐述了可以与那些实施例合并的附加特征。
第一特征是燃烧器管968中的燃烧器（未示出）。燃烧器管968位于气体进口管922和燃气轮机（未示出）的中间。可以对燃烧器管968中的燃烧器进行控制以升高来自燃气轮机的废气的温度，以便增强热交换单元914的热量转换。
第二特征是，在热交换单元914中提供催化剂，以减少一氧化碳和氮氧化物的排放。一氧化碳催化剂970位于热交换管916的基底972。这里温度较高，改善了一氧化碳的转换。氮氧化物催化剂974位于热交换管的上游，这里的温度较低，更适于氮氧化物的转换。催化剂972和974位于热交换管916的具有较大截面积的区域内，使得催化剂972和974产生的背压并不明显。
要理解的是，上述实施例具有与简单循环处理中预先存在的排气管组的外观和尺寸相似的紧凑设计。因此，可以导致相对较小的破坏，以利用本发明的实施例替换此现有排气管组，以产生联合循环处理。另外，还可以使用预先存在的排气管组的底座，以便减少破坏。进一步地，在进口管和热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时沿与热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至热交换管的情况下，可以促使废气源和进口管快速、简易连接。本发明实施例的尺寸、形状和设计本身还导致预组装和测试。因此，与需要现场组装和测试的图1中所示的现有技术系统相比，安装时间可以明显减少。
Claims (33)
1.一种设置成用于从废气中回收能量的热交换单元，所述热交换单元包括气体进口管，热交换管连接至所述气体进口管，其中，热交换系统的热交换管列位于围绕维修管的所述热交换管内，并且其中，所述维修管设置为允许接近的，以对所述热交换系统的至少一部分进行检查和/或维修。
2.根据权利要求1所述的热交换单元，其中，所述进口管和所述热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的所述纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的热交换单元，其中，所述热交换管列通过至少一个附加的热交换管列进行补充，二者都位于所述热交换管内，并且其中，加热机构在所述热交换管列中的至少两个之间。
4.一种设置成用于从废气中回收能量的热交换单元，所述热交换单元包括进口管，热交换管连接至所述进口管，其中，热交换管列位于所述热交换管内，并且其中，所述进口管和所述热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。
5.根据权利要求4所述的热交换单元，其中，所述热交换管列构成热交换系统的一部分，并且其中，所述热交换管列包围维修管，并且其中，所述维修管设置为允许接近的，以对所述热交换系统的至少一部分进行检查和/或维修。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的热交换单元，其中，所述热交换管列通过至少一个附加的热交换管列进行补充，二者都位于所述热交换管内，并且其中，加热机构在所述热交换管列中的至少两个之间。
7.一种设置成用于从废气中回收能量的热交换单元，所述热交换单元包括进口管，热交换管连接至所述进口管，其中，至少两个热交换管列位于所述热交换管内，且加热机构在所述热交换管列中的至少两个之间。
8.根据权利要求7所述的热交换单元，其中，所述至少两个热交换管列构成热交换系统的一部分，并且其中，所述热交换管列包围维修管，并且其中，所述维修管设置为允许接近的，以对所述热交换系统的至少一部分进行检查和/或维修。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的热交换单元，其中，所述进口管和所述热交换管具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。
10.根据权利要求1、5或8所述的热交换单元，其中，所述维修管基本上为圆筒形。
11.根据权利要求10所述的热交换单元，其中，所述热交换管和所述维修管基本上同轴。
12.根据权利要求1、5、8、10和11中任一项所述的热交换单元，其中，在所述维修管中设置有用于对所述热交换管列进行供给并从所述热交换管列进行排出的管道和集管。
13.根据权利要求12所述的热交换单元，其中，所述维修管提供对所述管道和集管的接近，以进行检查和维修。
14.根据权利要求1、5、8及10至13中任一项所述的热交换单元，其中，所述维修管设置有基本经过了所述维修管的全高度的竖直接近装置。
15.根据权利要求1、5、8及10至14中任一项所述的热交换单元，其中，所述维修管为所述热交换单元提供结构支撑。
16.根据权利要求1、5、8及10至15中任一项所述的热交换单元，其中，所述维修管充当用于经由所述气体进口管输入的气体的导流器，以改变气流分布。
17.根据权利要求1、5、8及10至16中任一项所述的热交换单元，其中，所述气体进口管设置有至少一个管式燃烧器。
18.根据权利要求2、4及9或10至17中任一项所述的热交换单元，当从属于权利要求2时，其中，所述气体进口管定位成切向地将所述气体引至所述热交换管的内周缘的一部分。
19.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18中任一项所述的热交换单元，其中，所述两个热交换管列和所述加热机构定位成使得废气在到达所述加热机构之前降至250°C至350°C之间的温度。
20.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18中任一项所述的热交换单元，其中，所述两个热交换管列和所述加热机构定位成使得废气在到达所述加热机构之前降至大约300°C的温度。
21.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18或权利要求19和20中任一项所述的热交换单元，其中，所述加热机构将所述废气的温度升至700°C至800°C之间。
22.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18或权利要求19和20中任一项所述的热交换单元，其中，所述加热机构将所述废气的温度升至大约760°C。
23.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18或权利要求19至22中任一项所述的热交换单元，其中，所述加热机构是环形燃烧器。
24.根据权利要求3、6及7或从属于权利要求8的权利要求10至17或从属于权利要求9的权利要求18或权利要求19至23中任一项所述的热交换单元，其中，所述气体进口管不设置有管式燃烧器。
25.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，通过燃气轮机产生所述废气。
26.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，所述热交换单元是直通蒸汽发生器。
27.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，所述热交换单元基本上是不受气候影响的。
28.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，所述热交换单元的直径在2.6m至8m之间。
29.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，所述热交换管基本上为圆筒形。
30.根据任一前述权利要求所述的热交换单元，其中，在安装时，所述热交换管基本上竖直设置。
31.一种重新装配处理热源单元以将所述热源单元转换为联合循环的方法，包括以下步骤：
1）提供设置为从废气中回收能量的热交换单元，所述热交换单元包括进口管，热交换管连接至所述进口管，其中，热交换管列位于所述热交换管内；
2）将通常被预组装和测试的所述热交换单元送到所述处理热源单元的位置；以及
3）用所述处理热源单元替换能量产生单元的现有排气管组。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，用于支撑所述现有排气管组的底座用于支撑所述热交换单元。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的方法，其中，所述进口管和所述热交换管连接，以具有基本上垂直的纵轴线，使得在使用时，沿与所述热交换管的所述纵轴线基本上垂直的方向将气体输送至所述热交换管。
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