CN101280724A - 一种回热式小型燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明的回热式小型燃气轮机，小型燃气轮机的压气机出口设有扩压器，燃烧室设有进气管，回热器由换热器和前、后联箱构成。压气机排出的压缩空气和涡轮排出的高温燃气分别由前后联箱进入换热器，两种气流通过波形板换热器进行热能交换。本发明的回热式小型燃气轮机，其回热器和小型燃气轮机的连接不需要连接管道和膨胀节，结构简单，零件数少，重量轻。回热器强度好，寿命长，单位体积传热面积大，流动损失小，回热效率可达到0.7－0.95；小型燃气轮机的热效率可达到35－50％，可节省燃油15－30％，安全性好，噪音小，NOx排放低，降低了对环境的污染。

Description

一种回热式小型燃气轮机
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机，具体涉及一种回热式小型燃气轮机。
背景技术
小型燃气轮机体积小，重量轻，在许多特殊领域得到了应用。但是由于小型燃气轮机压气机叶片较短、涡轮叶片太小而不能有高的循环压比和复杂的冷却结构，因此燃气通过涡轮的膨胀比和温降小，涡轮排气温度高，热能利用率低，大量的热能排入大气被浪费掉，而且造成环境的破坏。加之燃油价格的不断上涨，使用成本越来越高，在许多领域的应用受到了限制，甚至面临被淘汰的危险。为了提高热能利用率，通常是在涡轮排气出口安装余热锅炉或回热器，余热锅炉设备多，体积庞大，运行维护成本高，也不方便移动。中国专利200510046576.2公布的一种微型燃气轮机原表面式回热器，解决了热交换的问题，其结构和强度不能满足小型燃气轮机的要求。现有的板翅式回热器，如凹凸形板翅式回热器结构复杂，零件数多，与燃气轮机相比体积大，流动损失大，回热效率低，制造费用相对高，不能满足结构简单、体积小、重量轻、低成本、高的余热回收效率的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低，结构简单，体积小，重量轻，流动损失小，余热回收效率高的回热式小型燃气轮机。
本发明的技术方案是包括小型燃气轮机和回热器，所述的小型燃气轮机的压气机出口设有扩压器，燃烧室设有进气管，涡轮排气口设有转向为180°的排气涡壳；所述的回热器由壳体和两种不同倾斜角度、波形相同的A型波形板、B型波形板交替叠合组成的换热器和前、后联箱构成；所述的换热器相邻两波形板A型波形板、B型波形板的波形相交成X形，壳体内侧贴有绝热层，前、后联箱固接在换热器的两端。压气机排出的压缩空气和涡轮排出的高温燃气分别由前后联箱进入换热器，压缩空气和涡轮排气各自在A型波形板、B型波形板的两侧流动，两种气流通过波形板进行热能交换。
所述的前联箱上设有燃气出口和压缩空气进口，后联箱上设有燃气进气口和压缩空气出口。
所述的前联箱压缩空气进口与扩压器连接，后联箱燃气进口与排气涡壳连接，压缩空气出口与燃烧室进气管连接。
所述的波形板波形倾斜角度为30°-160°，波形板波形的宽高比s为0.5-1.5，波形板其板厚为0.8-1.5毫米。
所述的回热器的形状可以是环形、对开半圆形、扇形或方形；回热器可以安装在燃气轮机的外侧或燃气轮机的排气端。
本发明的回热式小型燃气轮机，回热器结构简单、零件数少，重量轻、制造工艺简单，成本低，强度好、寿命长、单位体积传热面积大，回热效率可达到0.7-0.95。不需要连接管道和膨胀节，安装拆卸方便、流动损失小。回热式小型燃气轮机的热效率可达到35-50％，可节省燃油15-30％，安全性好，噪音小，NOX排放低，降低了对环境的污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是波形板换热器结构示意图。
图3是波形板波形参数说明图。
图中1、A型波形板，2、B型波形板，3、小型燃气轮机，4、扩压器，5、前联箱，6、绝热层，7、换热器，8、空气通道，9、进气管，10、燃气通道，11、后联箱，12、排气涡壳，13、压缩空气进口，14、燃气出口，15、燃气进口，16、压缩空气出口，17壳体，h波高，l波宽，θ波形倾斜角，公式s＝l/h  s为宽高比。
具体实施方式
实施例1
本发明的回热式小型燃气轮机由回热器和小型燃气轮机3组成。小型燃气轮机3的压气机出口设有扩压器4，燃烧室设有进气管9，涡轮排气口设有转向为180°的排气涡壳12。回热器包含有前联箱5、后联箱11和换热器7。换热器7由A型波形板1和B型波形板2交替卷迭成环形，A型波形板1波形倾斜角θ为40°，B型波形板2波形倾斜角θ为60°，相邻两层A型波板1和B型波形板2相交成X形。根据公式s＝l/h，波形宽高比s为1，A型波形板1和B型波形板2由厚度为1毫米的高温合金板材制成。换热器7的壳体17的内侧贴有绝热层6，换热器7的前、后端分别与前联箱5、后联箱11固接，前联箱5上设有燃气出口14和压缩空气进口13，后联箱11上设有燃气进气口15和压缩空气出口16。扩压器4与压缩空气进口13连接、压缩空气出口16与燃烧室进气管9连接、排气涡壳12与燃气进口15连接。压气机排出的压缩空气经扩压器4、前联箱5的压缩空气进口13、换热器7的空气通道8、后联箱11的压缩空气出口16、进气管9进入燃烧室，涡轮排出的热燃气经排气涡壳12、后联箱11的燃气进口15进入换热器7的燃气通道10，由前联箱5的燃气出口14排向大气，两种气体在换热器7中通过A型波形板1和B型波形板2进行热交换，燃气将余热能传给了低温压缩空气，使进入燃烧室的压缩空气温度升高，从而节省了燃油。
实施例2
本发明的回热式小型燃气轮机的另一实施方式是其它方案相同，回热器采用半圆形，两个半圆形回热器安装在小型燃气轮机3的两侧，小型燃气轮机3的扩压器4分为左右两个扩压器，燃烧室进气管9也分为左右进气管，涡轮排气涡壳12也分为左右排气涡壳，左半圆形回热器固接在左边的扩压器4和左边的排气涡壳12之间，右半圆形回热器固接在右边的扩压器4和右边的排气涡壳12之间，两半圆形回热器用螺栓连接成一体，A型波形板1和B型波形板2的波形参数与实施例1相同。回热器的形状也可以是扇形或方形。回热器也可以安装在燃气轮机的外侧或燃气轮机的排气端，对开半圆形、扇形回热器，安装拆卸更方便。

Claims (7)

1、一种回热式小型燃气轮机，由回热器和小型燃气轮机(3)组成，其特征在于：
A、所述的小型燃气轮机的压气机出口设有扩压器(4)，燃烧室设有进气管(9)，涡轮排气口设有转向为180°的排气涡壳(12)；
B、所述的回热器由壳体(17)和两种不同倾斜角度、波形相同的A型波形板(1)、B型波形板(2)交替叠合组成的换热器(7)和前联箱(5)、后联箱(11)构成；
C、所述的换热器(7)相邻两波形板A型波形板(1)、B型波形板(2)的波形相交成X形；壳体(17)内侧贴有绝热层(6)，前联箱(5)、后联箱(11)固接在换热器(7)的两端。
2、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：所述的前联箱(5)上设有燃气出口(14)和压缩空气进口(13)，后联箱(11)上设有燃气进口(15)和压缩空气出口(16)。
3、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：所述的前联箱(5)压缩空气进口(13)与扩压器(4)连接，后联箱(11)上的燃气进口(15)与排气涡壳(12)连接，压缩空气出口(16)与燃烧室进气管(9)连接。
4、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：所述的A型波形板(1)、B型波形板(2)波形倾斜角度为30°-160°。
5、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：A型波形板(1)、B型波形板(2)波形的宽高比s为0.5-1.5。
6、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：A型波形板(1)、B型波形板(2)其板厚为0.8-1.5毫米。
7、根据权利要求1所述的回热器，其特征在于：所述的回热器的形状可以是环形、对开半圆形、扇形或方形；回热器可以安装在燃气轮机的外侧或燃气轮机的排气端。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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