[发明专利]一种用于微型燃气轮机的高效低成本管式回热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气轮机的管式回热器，更具体地说，本发明涉及一种用于微型燃气轮机的高效低成本管式回热器。

技术背景

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，它广泛应用于分布式供电、热电联供、备用电源等。具有尺寸小、质量轻、结构简单、多燃料、低噪声、低排放、低振动、低维修率等优点。

微型燃气轮机是一种开放的持续喷油燃烧系统。早期的微型燃气轮机最高热效率只有17％左右，极大地影响了微型燃气轮机的使用和普及；近几年研究和开发的微型燃气轮机热效率达到26％～30％，其关键技术就是采用了高效回热器。

在回热器中，来自微型燃气轮机涡轮的高温燃气与流经回热器的高压空气进行热交换，热量由高温燃气流向高压空气，从而提高了进入燃烧室的高压空气焓值，不仅节省燃料，而且能够提高微型燃气轮机的热效率。

目前的微型燃气轮机回热器主要由管式、板翅式和主表面式。管式回热器的换热面为圆管状，采用焊接、熔焊等方式密封，冷热端采用交叉逆流流型，回热效率小于85％，紧凑度低；板翅式回热器的换热面为错列的翅形成的二次面，通过焊接的方式密封，冷热端采用逆流流型，回热效率大于90％，紧凑度高；主表面式回热器的换热面为成型的板，采用熔接的方式密封，冷热端采用逆流流型，回热效率大于90％，紧凑度高。与板翅式和主表面式回热器相比，管式回热器具有工作压力大，工作温度高，在通道堵塞时能进行介质换热等优点，考虑到微型燃气轮机的工作条件，使用管式回热器更加适合。但是，目前管式回热器存在回热效率偏低，紧凑度不高等缺点，而且对于微型燃气轮机回热器普遍存在由于部件尺寸小、回热管路多，使用焊接等方式工作量大，难度和成本高等问题。同时，对于众多的回热管路，焊接使部件之间永久性连接，当一处发生故障时，替换或维修非常不方便，可维修性低。此外，密集的焊接工作对部件造成的热变形和热应力，影响部件结构的准确性和使用寿命。因此需要一种管式回热器，它能够在提高紧凑度和回热效率的同时，具有维修方便，密封、安装便捷以及较低的生产和维护成本。

发明内容

本发明的目的是解决现有管式回热器紧凑度低和回热效率低等问题，并提供一种简单便捷的密封和安装方法，增加管式回热器的可维修性，降低成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种微型燃气轮机管式回热器，回热器包括换热管(4)、换热单元(18)、压板(7)、锥头(5)、上端板(1)、下端板(8)、热气盒(9)、冷气盒(10)等组成。其中，换热单元(18)是由任意相邻的两行和两列换热管相交得到的4个换热管(4)组成，换热管(4)上的主要换热段为螺旋管(14)，换热盒包括热气盒(9)和冷气盒(10)，分别由其对应的上端板(1)与下端板(8)压装而成。其特征在于：所述换热管安装孔(2)按照渐开线(3)形式布置，保证在上端板(1)有限面积上尽可能多的布置距离相等的换热管(4)，从而提高回热器的回热效率。所述换热管(4)上的螺旋管(14)直径与节距相等，所述换热单元(18)相邻换热管(4)的螺旋线为异名绕向，对角线方向上的螺旋线为同名绕向，使相邻换热管的螺旋管(14)可以相互嵌套，缩短了换热管(4)之间的间距，提高了回热器的紧凑度。所述换热管(4)通过压板(7)拧紧螺栓(6)固定，并使压板(7)挤压锥头(5)，产生的轴向上的分力通过上端板密封面(15)和压板密封面(17)实现锥头(5)与端板和压板的密封，产生的径向上的分力通过换热管密封面(16)实现换热管(4)与锥头(5)的密封。所述热气盒(9)通过对应的上端板(1)和下端板(8)直接压装，实现密封和安装，所述冷气盒(10)的密封和安装方法与所述热气盒(9)方法类似。通过所述换热管(4)和换热盒的密封及安装方法，避免了焊接工作，在提高了生产效率，降低了工艺成本的同时，由于采用非焊接连接方式，增大了单个部件的灵活性，对故障部件可方便的实施单个替换，降低了维护成本和维修难度，并避免了密集的焊接工作对部件造成的热变形和热应力对部件准确性和使用寿命的影响。

附图说明

图1是本发明的换热管安装孔布置示意图；

图2是本发明的回热器结构示意图；

图3是本发明的回热器换热管封装结构图；

图4是本发明的回热器工作原理示意图。

图面说明：