[发明专利]燃气轮机电站隧道寄生式热管采热装置

说明书

本发明涉及一种电站余热利用装置，特别是涉及一种移动式燃气轮机电站设备中余热锅炉的取代装置。

燃气轮机电站因其电热能转换效率高、移装性能好、基建成本较低及功率大等优点，获得日益广泛的应用。但是，为了提高热能应用率，在其电站设备中通常都要安装余热锅炉，而一般燃气轮机的余热锅炉重量及其占用的空间都要超过燃机主机的重量和其所占用的空间，从而使电站基建投资大为增加。例如，在我国新疆已经投入运行的一个燃气轮机电站，设计安装四台2500千瓦发电机组，其中两台2500千瓦机组已经投入运行。目前是采取简单热循环，热效率仅能达到21-24％。为了能使其热利用率达到60-80％，二期工程将要加装余热锅炉。如果按照以往常规方法加装余热锅炉，就要对原先的厂房建筑进行扩建，以增加其安装空间；由于每台锅炉设备投资约120万元，连同土建费用，这个电站仅增设余热锅炉一项就约需再投资1000万元。而在燃气轮机电站设备里，燃气轮机工作时通过排气隧道排放的大量烟气中，仍然携带有相当丰富的热能，让其白白流入大气里，既是能量的损失，又会给周围环境带来“温室效应”而产生一定的付作用。

利用具有一定真空度的重力热管和水套构成为“一种热管式加热装置”(专利申请号：91231316.1)通过加热水套外侧的蒸发段热管中的液相工质，使其汽化而在热管中产生携带大量潜热的汽相工质，再利用其伸入水套中的冷凝管在汽液的相变过程中迅速进行热交换，将热量迅速传导至水套里的水而使水加热，这种加热水的方式，热效率高且加热设备结构简单。

本发明的目的是提供一种利用热管吸热而加热水的燃气轮机电站隧道寄生式热管采热装置。

本发明是这样实现的：它包括有进(冷)水管、出(热)水管和翅片式热管，其特征在于：在燃气轮机电站的排气水平隧道空间上方平行安装有多根采热支管，每根支管的两端分别设有一个进水口和出水口，并通过法兰或卡箍分别与位于隧道两端的进水汇管和出水汇管相连通，在每个采热支管上间隔安装有多个竖直贯穿其管径的短管，每个短管的内孔与其下方直立安装、两侧装有平板状翅片的热管相连通，这些热管的下部设有可夹紧在支架上的凸颈部，并通过其两侧翅片上的圆孔彼此铆接而连成一个整体。

本发明是将结构非常简单的采热装置寄生在作为寄主的燃气轮机热风排气隧道中而成为其排气隧道的结构组成一部分，利用翅片式热管作为基本采热元件而对燃机排出的废气热能加以回收，把冷水加热成热水、蒸汽。其功能与余热锅炉相同，但省却了锅炉的炉体，相应地可省略炉体占用的空间及其所占用的厂房。在对旧电站进行技术改造时，就不需要扩大厂房，基建费用大为降低；且由于余热利用增加的热回收部分对原系统装置影响小而有利于推广应用。此外，由于本发明装置本身结构简单，其热力学状态容易控制，热耗很少，效率高以及便于维护修理。由于本发明采用翅片式热管作为基本采热元件，而热管又具有热阻小、传热损耗小的特点，可以使它在单位传热面积上的热流量做得比普通锅炉的炉管大得多。本发明是利用大面积翅片的热管工质从低能量密度的烟气中沸腾吸热采集热能后，再将其引入到高能量密度的小空间(支管管径内)，使之冷凝散热进行热交换的技术措施实现的，使得换热空间和结构方面的利用效率大大改善，而且这种热管换热技术，改变了普通锅炉换热面必须承受高压，需要高强度金属材料制造的状况，使设备结构强度设计大大简化并大量节省金属材料。

下面结合附图，具体介绍本发明的结构。

图1是本发明寄生安装在燃气轮机电站排气水平隧道里的结构示意图(A)及水管衔接示意图(B)。

图2是本发明一组采热单体的总成示意图。

参见图1，1是燃气轮机电站的排气水平隧道，燃机工作时排出的热烟气由M箭头所示方向进入，由N箭头所示方向排出至烟囱。在该隧道空间上方平行安装有多根采热支管4，每根支管的两端分别设有一个进水口与出水口，通过法兰或卡箍5与位于隧道1两端的进水汇管2和出水汇管3相连通。在每个采热支管4上间隔安装有多个竖立贯穿其管径的短管6A，每个短管6A的内孔与其下方直立安装、两侧装有平板状翅片6B的热管6相连通，这些热管的下部设有可夹紧在支架8上的凸颈部6C，每个热管6的翅片6B两侧各有两排圆孔，在它们都装配到采热支管4上后，应用铆钉7或螺钉使每组采热单元的翅片全部紧密连接而成为一个整体，加上在支架8上的定位夹紧，可以使翅片、热管在强劲的热气流中不会震动。

从图中可以看出，安装本发明后，燃机水平排气隧道的外观没有发生什么变化(只是安装了两个进出水管)，其烟气在隧道里的通过截面也没有太大的改变，只是将原来一个矩形整体通道分隔成若干个条状通道。根据燃机排气量、排气温度和设定的烟囱出口排气温度可以计算出本发明的热交换容量；再根据热力参数和隧道长度，计算每个采热单体元件的热交换能力以及确定支管长度和每条支管可以安装多少组采热单元，最后，计算总共需要多少条支管进行总体协调。如果隧道空间结构没有问题就可以实施本发明，否则就要适当改变隧道的K度和截面大小。当然，后者是在所设计安装燃机电机时考虑的因素，对于象上述新疆这样已经投运的电站，则是着眼于如何更有效地利用其已有水平隧道中烟气和余热回收即可以了。