[发明专利]热交换器的蓄热机构

说明书

相关申请

本申请要求2013年5月8日申请的日本专利申请2013-098450的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种机构，用于在设置有热交换器的设备，例如再生式燃气轮机运转停止时存储该热交换器的热量。

背景技术

近年来，作为环境问题和能源问题的解决对策，提出了有效利用太阳能发电和风力发电等自然能源的方案。然而，在使用自然能源发电的情况下，由于发电量根据自然环境变动大，因此为了稳定地供给电力，作为用于补偿供给电力变动的负载响应性高，且高效的发电方式，考虑并用具备再生热交换器的再生式燃气轮机。在再生式燃气轮机中，将来自涡轮的高温排气作为加热介质来利用，加热来自压缩机的压缩空气，通过将该压缩空气导入燃烧器来提高热效率(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2006-052738号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

在设置于再生式燃气轮机中的再生热交换器中，由于在来自压缩机的压缩空气侧(低温高压侧)与排气侧(高温低压侧)的工作流体间进行热交换，因此再生热交换器内的温度分布变得不均匀，由此在再生热交换器中产生热应力。特别是在燃气轮机间歇运转的情况下，在燃气轮机再启动时，再生热交换器由低温状态达到额定温度产生大的热应力，成为使再生热交换器的使用次数寿命降低的原因。而且，为了实现高效率优选使用大型的再生热交换器，但是由于大型的再生热交换器热容量大，因此在从低温状态再启动的情况下，从低的热效率开始，达到额定的高效率需要较长时间。

因此，本发明的目的在于为了解决上述技术问题，提供一种热交换器的蓄热机构，其在使用热交换器的设备间歇运转的情况下，也不会折损热交换器的寿命，并且抑制了设备再启动时的效率降低。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的热交换器的蓄热机构用于在设置有热交换器的设备运转停止时存储该热交换器的热量，在向外部排出该热交换器的加热介质的排气通路上设置有防止流出构件，该防止流出构件在所述设备运转停止时防止所述加热介质向外部流出。上述设备例如为具备再生热交换器的再生式燃气轮机，所述再生热交换器将来自涡轮的排气作为加热介质来加热来自压缩机的压缩空气，并导入燃烧器。

根据该结构，由于防止了在设备运转停止中高温的加热介质向外部流出，并滞留在热交换器的附近，因此能够利用设备的排热来抑制运转停止中的热交换器的温度降低。由此，由于防止了设备再启动时热交换器中产生大的热应力，因此即使在反复间歇运转的情况下也能够抑制热交换器的使用次数寿命的消耗。此外，能够缩短热交换器达到额定温度的时间，抑制效率降低。

在本发明的一个实施方式的热交换器的蓄热机构中，所述防止流出构件可以设置于所述排气通路上，具有折返部和偏转部，其中，所述折返部使通过所述热交换器朝向上方的排气折返而朝向下方；所述偏转部设置于所述折返部的下游侧，使朝向下方的来自所述折返部的排气偏转而朝向水平方向或上方。根据该结构，通过在折返部下游侧(下方)的偏转部滞留的低温空气，能够使高温的排气切实滞留在折返部，因此仅通过在热交换器下游部追加简单的构造，就能够有效抑制运转停止时的热交换器的温度降低。

在本发明的一个实施方式的热交换器的蓄热机构中，作为所述偏转部的排气流入的部分的导入部的高度位置可以设定为低于所述热交换器下端。

在本发明的一个实施方式的热交换器的蓄热机构中，优选在所述偏转部上设置空气导入阀，该空气导入阀在设备运转停止时被打开，将外部空气导入该偏转部。根据该结构，由于能够根据需要向偏转部导入低温空气，因此能够更加切实地使高温的加热介质滞留在折返部。

在本发明的一个实施方式的热交换器的蓄热机构中，所述防止流出构件可以具有开闭阀，其配置于所述排气通路中的所述热交换器的下游侧，在运转停止时关闭所述排气通路。根据该结构，能够抑制设备整体的尺寸增大，并且抑制运转停止时热交换器的温度降低。

权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合，均包含在本发明中。特别是权利要求书的各权利要求的两项以上的任意组合，也包含在本发明中。

附图说明