CN109990635A - 一种回热装置和燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源技术领域，公开了一种回热装置和燃气轮机，其中，回热装置包括：分流通道，前端和后端分别设有开口；换热核心，围绕所述分流通道设置，前端和后端分别设有烟气流道开口；烟气入口罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的前端，且设有烟气进口；烟气混合罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的后端，且设有烟气出口。上述回热装置，可以通过分流通道和换热核心的尺寸设计，得到不同的烟气分流比例，进而满足设定的烟气输出温度需求；并且，由于没有外接管路，该回热装置的压力和热量损失都较低、工作效率和温度利用率较高，而且整体体积很小，安装和使用过程便捷性很好；从而，可以有效提升回热循环燃气轮机的整体性能。

Description

一种回热装置和燃气轮机

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种回热装置和燃气轮机。

背景技术

回热器是一种高效率的燃气-空气热交换器，用燃气轮机高温烟气中的余热，直接加热经过压缩的工质空气，一方面用以回收能量，另一方面可以用于提高燃烧室燃烧的基础温度；相比简单循环燃气轮机，回热循环燃气轮机的发电效率显著提高。

现代微型回热循环燃气轮机已经广泛应用于分布式供电、热电联产、冷热电三联供等领域，利用高温烟气换热生产热水或送入溴化锂等吸收式制冷机，可以实现给建筑物制冷采暖；由于回热循环燃气轮机排放烟气的温度对联接余热锅炉或制冷机等性能的发挥起着重要的作用，进而，为了使现有的回热循环燃气轮机的烟气温度能够满足需求，有时会在回热器外部设置管路、以将通入回热器的烟气在外部进行分流，这往往就导致整个回热结构体积过于庞大，安装和使用便捷性差，进而给回热循环燃气轮机的市场推广造成了极大的不便。

发明内容

本发明公开了一种回热装置和燃气轮机，目的是提供一种能够满足烟气输出温度的设定需求，且体积较小、安装和使用方便的回热装置。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种回热装置，包括：

分流通道，前端和后端分别设有开口；

换热核心，围绕所述分流通道设置，前端和后端分别设有烟气流道开口；

烟气入口罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的前端，且设有烟气进口；

烟气混合罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的后端，且设有烟气出口。

上述回热装置，包括分流通道、换热核心、烟气入口罩和烟气混合罩；其中，换热核心围绕分流通道设置，烟气入口罩罩设在换热核心和分流通道的前端，烟气混合罩罩设在换热核心和分流通道的后端；燃气轮机生成的烟气可以通过烟气进口进入烟气入口罩，然后，一部分烟气通过前端的烟气流道开口进入换热核心内，在换热核心中进行热交换后经由后端的烟气流道开口进入烟气混合罩；另一部分烟气通过分流通道前端的开口进入分流通道，并从分流通道后端的开口进入烟气混合罩，不参与换热过程；进而，从分流通道开口进入烟气混合罩的烟气温度高于从烟气流道开口进入烟气混合罩的烟气温度；最后，温度不同的两部分烟气在烟气混合罩内混合，并通过烟气混合罩的烟气出口输出；由于两部分烟气分流的比例会影响最终输出烟气的温度，因此，对于该回热装置，可以通过分流通道和换热核心的尺寸设计，得到不同的烟气分流比例，进而满足设定的烟气输出温度需求；并且，由于没有外接管路，该回热装置的压力和热量损失都较低、工作效率和温度利用率较高，而且整体体积很小，安装和使用过程便捷性很好；从而，可以有效提升回热循环燃气轮机的整体性能。

可选的，所述回热装置还包括阻流孔板，可拆卸地设置于所述分流通道的前端开口或后端开口处。

可选的，所述回热装置还包括射流筒，安装于所述分流通道的后端开口上，所述射流筒的筒壁上设有开孔。

可选的，所述分流通道和所述换热核心之间设有隔热间隙，所述隔热间隙与所述烟气混合罩相通。

可选的，所述换热核心包括由板翅式结构形成的多个空气流道和多个烟气流道；所述换热核心的前端设有空气流道出口、后端设有空气流道进口。

可选的，所述回热装置还包括：

进气蜗壳，位于所述换热核心的后端，与所述空气流道进口连通；所述烟气混合罩罩在所述进气蜗壳的外部；

出气蜗壳，位于所述换热核心的前端，与所述空气流道出口连通；所述烟气入口罩罩在所述出气蜗壳的外部。

可选的，所述进气蜗壳和所述空气流道进口之间通过波纹管连接；所述出气蜗壳和所述空气流道出口之间通过波纹管连接。

可选的，所述烟气入口罩上设有膨胀节。

可选的，所述烟气混合罩上设有膨胀节。

一种燃气轮机，包括上述任一技术方案所述的回热装置。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种回热装置的烟气流动路径示意图；

图2为本发明实施例提供的一种回热装置的空气流动路径示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种回热装置，包括：

分流通道1，前端和后端分别设有开口；

换热核心2，围绕分流通道1设置，前端和后端分别设有烟气流道开口；

烟气入口罩3，罩设在分流通道1和换热核心2的前端，且设有烟气进口31；

烟气混合罩4，罩设在分流通道1和换热核心2的后端，且设有烟气出口41。

上述回热装置，包括分流通道1、换热核心2、烟气入口罩3和烟气混合罩4；其中，换热核心2围绕分流通道1设置，烟气入口罩3罩设在换热核心2和分流通道1的前端，烟气混合罩4罩设在换热核心2和分流通道1的后端；燃气轮机生成的烟气可以通过烟气进口31进入烟气入口罩3，如图1中的箭头所示，然后，一部分烟气通过前端的烟气流道开口进入换热核心2内，在换热核心2中进行热交换后经由后端的烟气流道开口进入烟气混合罩4；另一部分烟气通过分流通道1前端的开口进入分流通道1，并从分流通道1后端的开口进入烟气混合罩4，不参与换热过程；进而，从分流通道1开口进入烟气混合罩4的烟气温度高于从烟气流道开口进入烟气混合罩4的烟气温度；最后，温度不同的两部分烟气在烟气混合罩4内混合，并通过烟气混合罩4的烟气出口41输出；由于两部分烟气分流的比例会影响最终输出烟气的温度，因此，对于该回热装置，可以通过分流通道1和换热核心2的尺寸设计，得到不同的烟气分流比例，进而满足设定的烟气输出温度需求；并且，由于没有外接管路，该回热装置的压力和热量损失都较低、工作效率和温度利用率较高，而且整体体积很小，安装和使用过程便捷性很好；从而，可以有效提升回热循环燃气轮机的整体性能。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，本发明实施例提供的回热装置还可以包括阻流孔板5，具体的，该阻流孔板5可拆卸地设置在分流通道1的前端开口或后端开口处；通过该阻流孔板5的设置，可以改变进入分流通道1和换热核心2内的烟气流量比例，从而改变在烟气混合罩4内混合后的烟气温度，以使输出的烟气温度能够满足更多应用要求，例如，通过阻流孔板5的设置可以实现根据余热锅炉或溴冷机的接入参数来调节输出烟气温度的目的。

可选的，可以通过调整阻流孔板5的开孔尺寸，根据其产生的压差实现对进入分流通道1和换热核心2内的烟气比例进行调节。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，回热装置还可以包括射流筒6，该射流筒6的筒壁上设有开孔61，该射流筒6安装于分流通道1的后端开口上。

可选的，当阻流孔板5设置在分流通道1的后端开口上时，射流筒6可以设置在阻流孔板5的后面，并从分流通道1的开口延伸至烟气混合罩4内。具体的，如图1所示，从分流通道1后端开口流出的烟气进入射流筒6后，可以从筒壁上的开孔61向周向散射，从而可以与换热核心2中出来的烟气进行充分混合，使得两种不同温度的烟气可以混合的更加均匀，进而使得从烟气出口41输出的烟气温度更加均匀。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，分流通道1和换热核心2之间设有隔热间隙7，可起到隔热的作用；可选的，隔热间隙7与烟气混合罩4相通，烟气混合罩4内的烟气可进入隔热间隙7，由于烟气混合罩4内的烟气温度比分流通道1内的烟气温度低，从而可以防止换热核心2烟气排出侧的温度过高。

一种具体的实施例中，换热核心2可以采用板翅式芯体结构，具体包括由板翅式结构形成的多个空气流道和多个烟气流道。

如图1中的箭头所示，烟气可以从换热核心2前端形成的烟气流道开口进入烟气通道，然后从换热核心2后端形成的烟气流道开口流出。

进一步的，如图2中的箭头所示，换热核心2的前端还形成有空气流道出口、后端形成有空气流道进口，即，用于与烟气进行热交换的空气从换热核心2的后端通入空气流道，从换热核心2的前端输出，在换热核心2内的流动方向与高温烟气相反，进而，可以提高换热效率。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，回热装置还包括进气蜗壳8和出气蜗壳9；具体的，进气蜗壳8位于换热核心2的后端，与空气流道进口连通，用于向换热核心2内通入空气；出气蜗壳9位于换热核心2的前端，与空气流道出口连通，用于将换热核心2中输出的空气导出。

本发明实施例提供的回热装置中，如图2中的箭头所示，空气可以从后端的进气蜗壳8导入换热核心2中，并在换热核心2内部与高温烟气进行换热后，在前端通过出气蜗壳9排出，将出气蜗壳9排出的空气通入燃气轮机的燃烧室内，可以提高燃烧室的基础温度，进而增加燃气轮机的发电效率。

可选的，烟气混合罩4罩在进气蜗壳8的外部；烟气入口罩3罩在出气蜗壳9的外部，即，进气蜗壳8和出气蜗壳9分别位于烟气混合罩4和烟气入口罩3中；因此，一方面，可以大大缩减整个回热装置的体积，另一方面，利用烟气混合罩4和烟气入口罩3中的烟气，可以对进气蜗壳8和出气蜗壳9中的空气进行逐级加热，从而可以进一步提高整个回热装置的换热效率，进而，将该空气通入燃烧室后，可以有效增加燃气轮机的发电效率。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，进气蜗壳8和空气流道进口之间可以通过波纹管10连接；出气蜗壳9和空气流道开口之间也通过波纹管10连接。通过上述波纹管10，可以补偿和释放蜗壳和换热核心2因温度变化和机械误差引起的附加应力，从而提高装置的稳定性和可靠性。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，烟气入口罩3上可以设有膨胀节100。进一步的，烟气混合罩4上也可以设有膨胀节100。可选的，烟气入口罩3和烟气混合罩4的膨胀节100均位于与换热核心2相连的一侧。

同理，通过上述膨胀节100，可以补偿和释放烟气入口罩3、烟气混合罩4及换热核心2因温度变化与机械误差引起的附加应力。

另外，本发明实施例还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述任一实施例中的回热装置。

具体的，该燃气轮机还包括燃烧室和涡轮，燃烧室形成的高温高压烟气推动涡轮作功之后，通过回热装置的烟气进口31进入回热装置，进一步的，回热装置的出气蜗壳9所排出的空气用于通入燃烧室内，以实现能量的回收利用。

现有的回热循环燃气轮机经过回热后的烟气温度往往难以调节，一般只能通过外部管道进行分流以达到调节的目的，从而导致回热系统占地较大、且安装复杂，使其在冷热电联供市场的推广带来了诸多不便。本发明实施例提供的回热装置，可实现对多种型号微燃机的回热循环烟气排放温度进行调节，且调节方式实现方便，并且，该回热装置制造装配工艺简单，体积较小，可有效缩短燃气轮机与余热锅炉或溴冷机的安装、调试时间，并可以有效减小微燃机回热系统的占地面积，因此，将会为回热循环燃气轮机带来更多的市场。

当然，本发明实施例提供的回热装置不限于应用在燃气轮机中，也可以应用于其他烟气排放系统中。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种回热装置，其特征在于，包括：

分流通道，前端和后端分别设有开口；

换热核心，围绕所述分流通道设置，前端和后端分别设有烟气流道开口；

烟气入口罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的前端，且设有烟气进口；

烟气混合罩，罩设在所述分流通道和所述换热核心的后端，且设有烟气出口。

2.如权利要求1所述的回热装置，其特征在于，还包括阻流孔板，可拆卸地设置于所述分流通道的前端开口或后端开口处。

3.如权利要求1所述的回热装置，其特征在于，还包括射流筒，安装于所述分流通道的后端开口上，所述射流筒的筒壁上设有开孔。

4.如权利要求1所述的回热装置，其特征在于，所述分流通道和所述换热核心之间设有隔热间隙，所述隔热间隙与所述烟气混合罩相通。

5.如权利要求1所述的回热装置，其特征在于，所述换热核心包括由板翅式结构形成的多个空气流道和多个烟气流道；所述换热核心的前端设有空气流道出口、后端设有空气流道进口。

6.如权利要求5所述的回热装置，其特征在于，还包括：

进气蜗壳，位于所述换热核心的后端，与所述空气流道进口连通；所述烟气混合罩罩在所述进气蜗壳的外部；

出气蜗壳，位于所述换热核心的前端，与所述空气流道出口连通；所述烟气入口罩罩在所述出气蜗壳的外部。

7.如权利要求6所述的回热装置，其特征在于，所述进气蜗壳和所述空气流道进口之间通过波纹管连接；所述出气蜗壳和所述空气流道出口之间通过波纹管连接。

8.如权利要求1-7任一项所述的回热装置，其特征在于，所述烟气入口罩上设有膨胀节。

9.如权利要求1-7任一项所述的回热装置，其特征在于，所述烟气混合罩上设有膨胀节。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的回热装置。