熱交換器的蓄熱機構(gòu)的制作方法
【專利說明】熱交換器的蓄熱機構(gòu)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2013年5月8日申請的日本專利申請2013-098450的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容以參照的方式引入作為本申請的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種機構(gòu)，用于在設(shè)置有熱交換器的設(shè)備，例如再生式燃氣輪機運轉(zhuǎn)停止時存儲該熱交換器的熱量。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，作為環(huán)境問題和能源問題的解決對策，提出了有效利用太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等自然能源的方案。然而，在使用自然能源發(fā)電的情況下，由于發(fā)電量根據(jù)自然環(huán)境變動大，因此為了穩(wěn)定地供給電力，作為用于補償供給電力變動的負載響應(yīng)性高，且高效的發(fā)電方式，考慮并用具備再生熱交換器的再生式燃氣輪機。在再生式燃氣輪機中，將來自渦輪的高溫排氣作為加熱介質(zhì)來利用，加熱來自壓縮機的壓縮空氣，通過將該壓縮空氣導(dǎo)入燃燒器來提高熱效率(例如，參照專利文獻I)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利公開2006-052738號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]在設(shè)置于再生式燃氣輪機中的再生熱交換器中，由于在來自壓縮機的壓縮空氣側(cè)(低溫高壓側(cè))與排氣側(cè)(高溫低壓側(cè))的工作流體間進行熱交換，因此再生熱交換器內(nèi)的溫度分布變得不均勻，由此在再生熱交換器中產(chǎn)生熱應(yīng)力。特別是在燃氣輪機間歇運轉(zhuǎn)的情況下，在燃氣輪機再啟動時，再生熱交換器由低溫狀態(tài)達到額定溫度產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，成為使再生熱交換器的使用次數(shù)壽命降低的原因。而且，為了實現(xiàn)高效率優(yōu)選使用大型的再生熱交換器，但是由于大型的再生熱交換器熱容量大，因此在從低溫狀態(tài)再啟動的情況下，從低的熱效率開始，達到額定的高效率需要較長時間。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于為了解決上述技術(shù)問題，提供一種熱交換器的蓄熱機構(gòu)，其在使用熱交換器的設(shè)備間歇運轉(zhuǎn)的情況下，也不會折損熱交換器的壽命，并且抑制了設(shè)備再啟動時的效率降低。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱交換器的蓄熱機構(gòu)用于在設(shè)置有熱交換器的設(shè)備運轉(zhuǎn)停止時存儲該熱交換器的熱量，在向外部排出該熱交換器的加熱介質(zhì)的排氣通路上設(shè)置有防止流出構(gòu)件，該防止流出構(gòu)件在所述設(shè)備運轉(zhuǎn)停止時防止所述加熱介質(zhì)向外部流出。上述設(shè)備例如為具備再生熱交換器的再生式燃氣輪機，所述再生熱交換器將來自渦輪的排氣作為加熱介質(zhì)來加熱來自壓縮機的壓縮空氣，并導(dǎo)入燃燒器。
[0013]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于防止了在設(shè)備運轉(zhuǎn)停止中高溫的加熱介質(zhì)向外部流出，并滯留在熱交換器的附近，因此能夠利用設(shè)備的排熱來抑制運轉(zhuǎn)停止中的熱交換器的溫度降低。由此，由于防止了設(shè)備再啟動時熱交換器中產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，因此即使在反復(fù)間歇運轉(zhuǎn)的情況下也能夠抑制熱交換器的使用次數(shù)壽命的消耗。此外，能夠縮短熱交換器達到額定溫度的時間，抑制效率降低。
[0014]在本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器的蓄熱機構(gòu)中，所述防止流出構(gòu)件可以設(shè)置于所述排氣通路上，具有折返部和偏轉(zhuǎn)部，其中，所述折返部使通過所述熱交換器朝向上方的排氣折返而朝向下方；所述偏轉(zhuǎn)部設(shè)置于所述折返部的下游側(cè)，使朝向下方的來自所述折返部的排氣偏轉(zhuǎn)而朝向水平方向或上方。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過在折返部下游側(cè)(下方)的偏轉(zhuǎn)部滯留的低溫空氣，能夠使高溫的排氣切實滯留在折返部，因此僅通過在熱交換器下游部追加簡單的構(gòu)造，就能夠有效抑制運轉(zhuǎn)停止時的熱交換器的溫度降低。
[0015]在本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器的蓄熱機構(gòu)中，作為所述偏轉(zhuǎn)部的排氣流入的部分的導(dǎo)入部的高度位置可以設(shè)定為低于所述熱交換器下端。
[0016]在本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器的蓄熱機構(gòu)中，優(yōu)選在所述偏轉(zhuǎn)部上設(shè)置空氣導(dǎo)入閥，該空氣導(dǎo)入閥在設(shè)備運轉(zhuǎn)停止時被打開，將外部空氣導(dǎo)入該偏轉(zhuǎn)部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于能夠根據(jù)需要向偏轉(zhuǎn)部導(dǎo)入低溫空氣，因此能夠更加切實地使高溫的加熱介質(zhì)滯留在折返部。
[0017]在本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器的蓄熱機構(gòu)中，所述防止流出構(gòu)件可以具有開閉閥，其配置于所述排氣通路中的所述熱交換器的下游側(cè)，在運轉(zhuǎn)停止時關(guān)閉所述排氣通路。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制設(shè)備整體的尺寸增大，并且抑制運轉(zhuǎn)停止時熱交換器的溫度降低。
[0018]權(quán)利要求書和/或說明書和/或說明書附圖所公開的至少兩種結(jié)構(gòu)的任意組合，均包含在本發(fā)明中。特別是權(quán)利要求書的各權(quán)利要求的兩項以上的任意組合，也包含在本發(fā)明中。
【附圖說明】
[0019]通過參照附圖對以下適宜的實施方式進行說明，可更加清楚地理解本發(fā)明。但是，實施方式及附圖僅用于圖示及說明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書確定。在附圖中，多個附圖上相同附圖標記表示相同或相當?shù)牟糠帧?br>[0020]圖1是表示具備本發(fā)明的第一實施方式的蓄熱機構(gòu)的再生式燃氣輪機的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0021]圖2是表示圖1的蓄熱機構(gòu)的一部分的示意圖。
[0022]圖3是表示圖2的蓄熱機構(gòu)的變形例的示意圖。
[0023]圖4是表示具備本發(fā)明的第二實施方式的蓄熱機構(gòu)的再生式燃氣輪機的一部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面基于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明。圖1是表示作為具備本發(fā)明的第一實施方式的熱交換器的蓄熱機構(gòu)的設(shè)備的再生式燃氣輪機GT的概略結(jié)構(gòu)圖。該再生式燃氣輪機GT具備壓縮機1、單缸式燃燒器3、渦輪5、以及作為具備蓄熱機構(gòu)的熱交換器的再生熱交換器7。通過該再生式燃氣輪機GT的輸出，發(fā)電機11被驅(qū)動。
[0025]再生熱交換器7以來自渦輪5的高溫/低壓的排氣G2作為加熱介質(zhì)，加熱從壓縮機I導(dǎo)入燃燒器3的低溫/高壓的壓縮氣體Gl。S卩，再生式熱交換器7在作為被加熱介質(zhì)的壓縮空氣Gl與作為加熱介質(zhì)的排氣G2之間進行熱交換。更詳細地，來自壓縮機I的壓縮空氣Gl經(jīng)由壓縮氣體通路21輸送至再生熱交換器7，通過再生熱交換器7加熱后，經(jīng)由高溫壓縮氣體通路25輸送至燃燒器3。經(jīng)過燃燒器3及渦輪5的排氣G2通過排氣通路29，作為加熱介質(zhì)流入再生熱交換器7中。從再生熱交換器7流出的排氣G2，在再生式燃氣輪機GT的運轉(zhuǎn)中，通過未圖示的消聲器被消聲后，由排氣通路29排放到外部。
[0026]另一方面，在再生式燃氣輪機GT運轉(zhuǎn)停止時，通過設(shè)置于排氣通路29上的防止流出構(gòu)件31，從再生熱交換器7流出的排氣G2的大部分未排放到外部，而是滯留在排氣通路29上的再生熱交換器7的下游部。
[0027]具體地，本實施方式的再生式燃氣輪機GT，作為防止流出構(gòu)件31具有折返部33及偏轉(zhuǎn)部35，其中所述折返部33使通過再生熱交換器7朝向上方的排氣G2折返而朝向下方；所述偏轉(zhuǎn)部35使因折返部33而朝向下方的排氣G2偏轉(zhuǎn)，而朝向水平方向或上方。進而，在偏轉(zhuǎn)部35中設(shè)置有用于向偏轉(zhuǎn)部35導(dǎo)入外部空氣的空氣導(dǎo)入閥37。
[0028]如圖2所示，折返部33形成為由上方向下方大致折返180°的U字管。此外，偏轉(zhuǎn)部35配置于折返部33的下游側(cè)且配置于下方，形成為由下方向上方大致折返180°的U字管。折返部33與偏轉(zhuǎn)部35通過直線延伸的連接管部39連接。通過調(diào)節(jié)直線狀的連接管部39的長度，使排氣G2流入偏轉(zhuǎn)部35的導(dǎo)入部35a的高度位置設(shè)定為低于再生熱交換器7的下端7a的高度位置。通過這樣設(shè)定偏轉(zhuǎn)部35的導(dǎo)入部35a的高度位置，由于能夠斷開自然對流，因此能夠切實地抑制再生熱交換器7的溫度降低。
[0029]折返部33只要是能夠確保從再生熱交換器7向上