JP2005030724A - 耐熱衝撃熱交換器 - Google Patents
耐熱衝撃熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005030724A JP2005030724A JP2003272717A JP2003272717A JP2005030724A JP 2005030724 A JP2005030724 A JP 2005030724A JP 2003272717 A JP2003272717 A JP 2003272717A JP 2003272717 A JP2003272717 A JP 2003272717A JP 2005030724 A JP2005030724 A JP 2005030724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat exchanger
- gas
- temperature
- storage body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
【解決手段】 高温ガス(タービン排ガス10)が通過するガス流路22と、該ガス流路内に設置され高温ガスと内部を流れる低温ガス(空気)とで熱交換する熱交換器5と、熱交換器5の上流側のガス流路内に設置され高温ガス10で加熱される蓄熱体20とを備える。
【選択図】 図1
Description
再生ガスタ−ビンサイクルは、熱交換器5を用いて燃焼器4に供給する空気を予熱するものであり、圧縮機1で加圧した空気8を熱交換器5においてタービン2の排気ガス12と熱交換することで、空気11を予熱して燃焼器4に導き燃料7を燃焼させるものである。再生ガスタ−ビンサイクルは、熱交換器5を用いない単純サイクルよりも熱効率が上昇することが知られている。
また、停止時には、タービン回転数をアイドリング回転数まで低下させ(17)、回転数、温度、流量、圧力などの諸量が安定したところで、燃料の供給を停止し、消火して運転を停止する(18)。
また、同様の問題を解決するため、特許文献1、特許文献2、等が提案されている。
熱交換器の強度計算において設計マージンを大きく採ると、ガスタービンなどの熱機関や各種プラントの起動停止をより急激に行っても熱交換器が破壊しないことになるが、強度補強による重量増、コスト高、製造の困難さ、加えて例えば伝熱管の厚さ増加は伝熱性能の低下につながり熱交換器の大型化など悪循環となる。そのため、プラント運転制御への温度変化の緩和を求めなければならないが、着火時などの燃焼温度制御は極めて難しく、特に、圧縮機・タービンなどの高速回転体への負担を要求することは、高速回転体破壊の危険性と、技術的困難さが伴う。
前記低温ガスは空気であり、前記熱交換器は、高温ガスと空気との間で熱交換する熱交換器であり、前記蓄熱体は熱交換器より上流側の高温ガスと直接接触して加熱される蓄熱体である。
前記高温ガスはタービン排ガスであり、前記低温ガスは圧縮した空気であり、前記熱交換器は、タービン排ガスと圧縮空気との間で熱交換する熱交換器であり、前記蓄熱体は熱交換器より上流側のタービン排ガスと直接接触して加熱される蓄熱体である。
この図において、本発明の耐熱衝撃熱交換器は、高温ガス(タービン排ガス10)が通過するガス流路22と、このガス流路内に設置され高温ガスと内部を流れる低温ガス(空気)とで熱交換する熱交換器5と、熱交換器5の上流側のガス流路内に設置され高温ガス10で加熱される蓄熱体20とを備える。
図2に示すように、起動時には、一般的には圧縮機1、タービン2、熱交換器5、蓄熱体20、およびケーシングや配管などは外気温前後の温度で静定している。燃焼器の点火によってきわめて短い時間の間に急激に温度上昇する排気ガス10はタービン2を出た後、熱交換器5に達する前に、配置した蓄熱体20を暖めなくてはならない。そのため、蓄熱体20から出てくる排気ガス21は、蓄熱体20に熱を取られ、温度が低下している。時間が経過し、蓄熱体20に熱が十分に蓄積されると、蓄熱体自体が排気ガスの温度にほぼ静定する。
蓄熱体20の容量と圧力損失の選択は、非常に難しく、用途と性能に応じて、熱交換器の強度と蓄熱体の熱容量からくるガス温度の時間変化率のバランスをとり決定する。
図3(b)は管列の単層(左図)とその積層(右図)である。この構成は、非常に安価に設置ができる。
図3(c)は、整流格子であり、下部整流ディフィーザにおいて熱交換器の性能が十分に出るように、ガス流を分散均等化したものをさらに整流し、熱交換器の効率向上に寄与できる。またこれを積層して大きな蓄熱容量を得ることもできる。
なお、これらの蓄熱体は、比熱の大きい耐熱材料(例えば、金属、セラミックス、等)からなるのがよい。
以下、蓄熱体の設置構成について説明する。熱交換器5の破損を防ぎ、熱交換器5の設計基準を緩めるためには、蓄熱体20の容量を増やし、ガス温度変化の緩和を行えばよい。しかし、蓄熱体を多く入れると、排気ガスの圧力損失を大きくし、エンジン熱効率の低下を招く。また、蓄熱体は、定常運転時にはトラブル時の待機のためを除き必要がないため、図4(B)(C)に例示するように、起動停止時に蓄熱体を十分に配置し、定常時には移動させることが好ましい。
なお、蓄熱体の移動手段は問わないが、起動停止時には自動シーケンス制御にて作動させ、失火などのトラブル時にはシーケンス制御以外にも、燃焼器の温度低下や圧力低下、燃料流量の変化などにより緊急作動が可能としておく必要がある。
なお、計算条件は、1kg/secのガスが熱交換器に流れ込む場合に、その上流部にマトリックス(ヒートマス)を設置した場合の計算値である。ガス入口のダクト形状は1m角、マトリックス形状は鉄格子状で、「1重」で流路の半分を覆い(ガス側から見ると熱交換器の半分が見える)、「2重」で見えなくなる。
この図から、ガスが「マトリックス上流温度」のように急激に温度変化する場合でも、ヒートマスの影響で、「2重」「3重」の場合でも、温度変化が大きく緩和されることがわかる。
4 燃焼器、5 主熱交換器(再生熱交換器)、7 燃料、
6,8,11 空気、9 燃焼ガス、10 タービン排ガス、
12 排気ガス、20 蓄熱体、21 排気ガス、
22 ガス流路
Claims (5)
- 高温ガスが通過するガス流路と、該ガス流路内に設置され前記高温ガスと内部を流れる低温ガスとで熱交換する熱交換器と、該熱交換器の上流側のガス流路内に設置され前記高温ガスで加熱される蓄熱体と、を備えたことを特徴とする耐熱衝撃熱交換器。
- 工業炉などに用いる空気を予熱し、その空気によって効率を高めるための耐熱衝撃熱交換器であって、
前記低温ガスは空気であり、前記熱交換器は、高温ガスと空気との間で熱交換する熱交換器であり、前記蓄熱体は熱交換器より上流側の高温ガスと直接接触して加熱される蓄熱体である、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱衝撃熱交換器。 - 空気を圧縮する圧縮機と、圧縮した空気で燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼ガスで回転駆動するタービンとを有するガスタ−ビン設備に用いる耐熱衝撃熱交換器であって、
前記高温ガスはタービン排ガスであり、前記低温ガスは圧縮した空気であり、前記熱交換器は、タービン排ガスと圧縮空気との間で熱交換する熱交換器であり、前記蓄熱体は熱交換器より上流側のタービン排ガスと直接接触して加熱される蓄熱体である、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱衝撃熱交換器。 - 前記蓄熱体は、比熱の大きい耐熱材料からなり、単一または複数が積層された金網、管列、又は整流格子である、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱衝撃熱交換器。
- 前記蓄熱体は、その一部または全部が、高温ガスが通過するガス流路から退避可能に構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱衝撃熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003272717A JP4457339B2 (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 耐熱衝撃熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003272717A JP4457339B2 (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 耐熱衝撃熱交換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005030724A true JP2005030724A (ja) | 2005-02-03 |
JP4457339B2 JP4457339B2 (ja) | 2010-04-28 |
Family
ID=34210188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003272717A Expired - Fee Related JP4457339B2 (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 耐熱衝撃熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4457339B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113587696A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-02 | 湖南顶立科技有限公司 | 冷气流冲刷环境下的抗热震蓄热系统及其加热控制方法 |
-
2003
- 2003-07-10 JP JP2003272717A patent/JP4457339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113587696A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-02 | 湖南顶立科技有限公司 | 冷气流冲刷环境下的抗热震蓄热系统及其加热控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4457339B2 (ja) | 2010-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3075957B1 (en) | Heat pipe temperature management system for a turbomachine | |
JP4627907B2 (ja) | タービンエンジンに冷却空気を供給する方法及び装置 | |
JP5154822B2 (ja) | ガスタービン吸気調整システム及び方法 | |
JP5346303B2 (ja) | タービンの排気を利用したコンプレッサクリアランス制御システム | |
JPH0339166B2 (ja) | ||
JPH05340269A (ja) | ガスタービン装置、並びにガスタービンにおける伝熱装置及び冷却方法 | |
JPH0587651B2 (ja) | ||
EP1374252A1 (en) | A nuclear power plant and a method of conditioning its power generation circuit | |
JP2016211551A (ja) | 追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温蒸気タービンの起動方法 | |
JP5665621B2 (ja) | 排熱回収ボイラおよび発電プラント | |
JP6894197B2 (ja) | ガスタービン用の空気供給及び調和システム | |
KR950006874B1 (ko) | 관소(管巢)연소형 연소기(Combustor)를 구비한 가스터어빈 장치 | |
JP4241239B2 (ja) | ガスタービン | |
US6694722B2 (en) | Recuperator for thermal power installation | |
JP4457339B2 (ja) | 耐熱衝撃熱交換器 | |
US8893507B2 (en) | Method for controlling gas turbine rotor temperature during periods of extended downtime | |
JP4189806B2 (ja) | 耐熱衝撃熱交換器 | |
JP4862338B2 (ja) | 多軸コンバインドサイクル発電設備 | |
KR101341180B1 (ko) | 폐열 회수 장치 | |
EP2896793B1 (en) | Method of operating a gas turbine assembly and the gas turbine assembly | |
JP6050148B2 (ja) | 液体燃料作動からガス燃料作動に燃焼器を作動する方法 | |
JP5448938B2 (ja) | ガスタービンの吸気システムおよびこれを備えたガスタービン | |
CN215864638U (zh) | 一种烧结系统 | |
TWI733361B (zh) | 單一熱源多重供熱系統 | |
JPS62294724A (ja) | タ−ボチヤ−ジヤのタ−ビンケ−シング冷却装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060628 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090514 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090624 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100115 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100128 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4457339 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |