[發明專利]改進的熱交換器管和空氣對空氣中間冷卻器

無效

• 申請號: 200980122022.2
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN102084202A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 魯斯·L·亨德森;克里斯托弗·B·容格斯
• 申請（專利權）人: 基伊埃雷尼公司
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明通常涉及一種用于燃氣輪機的空氣對空氣(air-to-air)中間冷卻器。更具體地，本發明涉及一種在空氣對空氣中間冷卻器中使用的改進的管。

背景技術

如今，燃氣輪機的使用在工業中變得普遍。用來驅動發電機的燃氣輪機變得特別普遍。可在建立燒煤的發電站或核電站所必需的時間的一小部分內并以其成本的一小部分建立由燃氣輪機點火的發電站。其也具有其它電源(例如，水電和風力發電)所沒有的優點：其本質上可位于任何地方。燃氣輪機壓縮空氣。此壓縮大幅增加空氣的溫度。然后，將空氣與燃料混合并燃燒。從此燃燒產生的力用來旋轉渦輪機。為了減少各種污染物的排放，并且為了增加渦輪機效率，在第二級壓縮之前用中間冷卻器來冷卻所壓縮的空氣。

用于燃氣輪機的現有技術冷卻系統包括中間冷卻器和二級冷卻器。中間冷卻器典型地是殼體和管型熱交換器。將從燃氣輪機抽出的熱壓縮空氣通過熱交換器的殼體側循環。將來自二級冷卻器的冷水通過熱交換器的管循環。將來自熱空氣和氣體的熱量傳遞至冷卻水。然后，將冷卻的壓縮空氣循環至燃氣輪機，在那里，將壓縮空氣引導至第二級壓縮器，最終與燃料混合并燃燒。二級冷卻器典型地是翅片式熱交換器。將已經在中間冷卻器中加熱的水通過二級冷卻器中的多根管循環。一個或多個風扇在管的外側上產生周圍空氣的氣流。這導致將熱量從水傳遞至周圍空氣。然后，將冷卻的水通過中間冷卻器循環，以冷卻來自渦輪機的熱壓縮空氣。這是目前最可行的解決方案。

減少燃氣輪機所必需的裝配和維修的量的理想解決方案將是，用空氣對空氣中間冷卻器直接將其冷卻，但是，一個很大的挑戰是，空氣無法運送像水一樣多的熱量。這樣，將使用非常大的空氣對空氣中間冷卻器，以驅散在燃氣輪機中產生的熱量。因為使用傳統管的中間冷卻器的內部體積過大，并在停機過程中對渦輪機產生危險，但是目前可獲得的空氣對空氣熱交換器在小型單元中無法提供足夠的表面積，而使此選擇似乎是合理的。

在燃氣輪機和熱交換器工業中需要的是，在緊湊包裝中可提供足夠的表面積以冷卻燃氣輪機的燃燒空氣的空氣對空氣熱交換器。

在燃氣輪機和熱交換器工業中進一步需要的是，能夠不用二級冷卻器便可冷卻燃氣輪機的空氣對空氣中間冷卻器。

發明內容

本發明是一種可在空氣對空氣中間冷卻器或其它空氣對空氣熱交換器中使用的改進的冷卻管。冷卻管由兩個嵌套的圓形物(circles)組成，兩個嵌套的圓形物經由在擠壓過程中形成的扁平金屬條連接在一起。多個翅片位于第一管的外表面上。翅片可采用單個圓形翅片的形式，或者一個或多個螺旋翅片的形式。

改進的冷卻管提供足夠的表面積，以用作不使用二級冷卻器的用于燃氣輪機的中間冷卻器。本發明的其它實施方式提供一種燃氣輪機系統，其中，在空氣對空氣中間冷卻器中使用管的設計。

附圖說明

現在將進一步詳細地描述本發明的優選實施方式。通過以下詳細描述、所附權利要求和附圖(其未按比例繪制)，本發明的其它特征、方面和優點將變得更好理解，其中：

圖1是使用中間冷卻器和二級冷卻器的現有技術燃氣輪機系統的示意圖。

圖2是使用本發明的改進的冷卻管的燃氣輪機和空氣對空氣中間冷卻器的透視圖。

圖3是改進的冷卻管的透視截面圖。

圖4是改進的冷卻管的橫截面端視圖。

圖5是示出了包含在A形框設計強制通風中間冷卻器中的本發明的示意圖。

圖6是示出了包含在V形框設計誘導通風中間冷卻器中的本發明的示意圖。

圖7是示出了以U形框設計誘導通風中間冷卻器的方式使用的本發明的示意圖。

圖8是包含在U形框設計強制通風中間冷卻器中的本發明的示意圖。

具體實施方式

現在參照附圖，其中，在所有圖中，相同的參考符號表示相同或相似的零件，圖1示出了現有技術的系統，其中，中間冷卻器20和二級冷卻器22用于冷卻用于燃氣輪機24的壓縮的燃燒空氣。燃氣輪機24典型地用來運行發電機26。將來自燃氣輪機24的熱壓縮空氣通過中間冷卻器20循環。中間冷卻器20典型地是殼體和管式熱交換器。熱壓縮空氣流過中間冷卻器20的殼體側。中間冷卻器的管運送已由二級冷卻器22冷卻的水。來自熱壓縮空氣的熱量被傳遞至水中。將冷卻的壓縮空氣傳遞回至燃氣輪機，在那里，將壓縮空氣引導至第二級壓縮器，最終與燃料混合并燃燒。