燃氣輪機回熱器

1、撤型燃毛輪機回熱賽賣驗糸統(tǒng)建設回熱器研究概述0、微型燃氣輪機及回熱循環(huán)Pratt & Whitney公司的微型燃氣輪機 Rated Power:-ISO day, (592F,15°C): 400kW -Hot day, (95菲35 °C): 333kW Thermal efficiency-/ recuperated : 30%-/ simple cycle: 22%PowerWorks公司70kW的燃氣輪機PowerWorks公司熱電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖-6 Heat To UserElectric Power To UserExhaust *Air InletRe

2、coveWaste HeatRecuperateVV V V"CountenlowGasifierCompressor微型燃氣輪機的主要技術參數生產廠電功率kW效率%壓比進溫c出溫C排溫 c排放NOx功率kWAlliedSignal7528.53.7930650240<25ppm75Bowman4522.54.365030535-200Capstone303.284027024-250Elliott/GE4530316<9ppm45, 80, 200NREC （樣機）70333.387020030-200主要微型燃氣輪機公司產品結構及性能比較公司回熱器功率(kW)發(fā)電效

3、率聯(lián)合循環(huán) 效率估計費 用 a/kw)AlliedSignal平板/肋 片式50 , 70 ,20030%+60-75%350AllisionEngine有回熱50, 25030%225-350Capston圓桿型3026-30%<500Elliott/GE一些型號 有一45 , 60 ,80, 20030%+85%400-600NERC有回熱30-25030%+80%Williams Internati onall有回熱40-400L回熱器運行參數及性能指標1.回熱器運行參數, rbec,PowerWorks, C60等）燃氣進回熱器溫度：600-800°C燃氣出回熱器溫度：

4、240340°C 第空氣預熱溫度可達：500620°C空氣側壓力：3.24.8 bar燃氣側壓力：1.023 bar （約一個大氣壓）2 回熱器的性能指標 T -T7''!'" air.oitt ciir.in回熱有效度:=Tgas,n -Tair.n接近或超過0.9 簽緊湊度高(>700m2/m3),體積小，重量輕 壓力損失<5%可靠性高，熱變形小，壽命長參造價低(不超過原材料價格的1.5倍)鬱加工難易程度參重量二、回熱器的研究現(xiàn)狀冋熱器的結構回熱器的材料1.回熱器的結構潑板翅式主表面型(2)主要的三種主表面型<CC (

5、Corrugated undulated surface)型<CU (Corrugated Undulated surface )型<CW (Cross Wavy surface )型分配壓差的CC型結構已拆微燃機的回熱器表面結構CU型(Cross coirugated Undulated)id丨丨丨丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄婕坡(AAeM ssoo)硼M。Pore 90TM同心管結構2.回熱器的材料回熱器的材料應該滿足以下幾個要求:長時間耐高溫（目前由于采用不銹鋼，最高溫 度局限于600°C-650°C）適宜于熔接或焊接材料的塑造可通過沖壓、模壓或者折疊實現(xiàn)抗熱

6、變形好，抗腐蝕性好費用低目阿的回熱器材料不銹鋼高溫金屬陶瓷材料不銹鋼;I十十十十十十十十十十十“卜十十十十十*347型不銹鋼研究工作正努力使其壽命在600°0 650 °C下，向30000小時接近Utriainen對高溫金屬的實驗(100|jm)/實驗的四種材料321 型不銹鋼(Fe-17%Cr-ll%Ni-0.3%Ti) Incornel 625 (Ni-21%Cr-9%Mo-4%Fe-4%Nb) Haynes 合金214 ( Ni-16%Cr-4%AI-3%Fe) Plansee 合金PM2000 (Fe-19%Cr-5%AI-0.4%Ti-0.5Y2O3)Utriai

7、nen對高溫金屬的實驗（lOOpm）7實驗的結果（以321型不銹鋼為基準）抗熱變形性在750°C的空氣中，壓力為lOOMPa,后三種合金的變 形都很小，特別是PM2000在875°C時也能保持良好的 性能（1300多小時）抗腐蝕性Incornel 625在700-800°C時有足夠的抗氧化能力而Haynes214和PM2000都可以使用在900 °C的環(huán)境下注：PM2000有很多突然失敗的例子3、回熱器的研究工作還應該包括對于金屬材料和陶瓷材料都要改善它們的高溫 性能（對陶瓷材料還應包括抗熱和抗化學腐蝕）尋找新技術以更低成本來制造金屬和陶瓷回熱 器通過減

8、小當量直徑和應用增強熱交換技術來增 加緊湊度以“標準化思想”來設計回熱器部件國外實驗研究的新型主表面式回熱器結構德國研制、并已實驗研究的新型回熱器結構模型的金屬沖壓和折疊過程Rekuperator Svenska AB研制的完全激光焊接的主表面逆流式回熱器7RSAE的主表面逆流式回熱器性能（緊湊度大于1600m2/m3 ）80%空氣室內的流速空氣室內的流速80%空氣室內的流速空氣室內的流速效率0,00050,00100,00150.002090%580%0,00050,00100,00150,00200,00255%4%5 總相對壓損3%2%1%0,002580%空氣室內的流速空氣室內的流速l

9、OOkW熱電聯(lián)供系統(tǒng)的微型 燃氣輪機上的回熱器Pore 90tm回熱器流動簡圖。Low Pressure Flow> High Pressure FlowPowerWorks公司的回熱器外形圖三、實驗裝置上可能做的研究工作研究工作1回熱器效率小時對整個機組效率的提高效果不大， 只是增加了機組的費用，但當回熱器的效率增大到一 定值時，繼續(xù)增大效率會使機組的代價飛速增加。參存在一個最佳的效率值，對提高機組效率而且增加的 費用也合理，另外，增加回熱面積會提高回熱器的效 率，那么在回熱器的面積、傳熱系數以及效率Z間應 該存在一個最優(yōu)值。研究工作2反映回熱器性能的指標有很多，能否找 到一個綜合指標

10、？金若能，如何尋找？如何能反映出應用于 不同情況時的不同的側重要求研究工作3已有的實驗都是只對各種型面的某一種或相似 的某幾種尺寸進行實驗，有的結果還不公開, 現(xiàn)有資料關于記載針對我國具體情況的實驗不 多，因而有必要做一些進一步的實驗研究。研 究傳熱系數K與阻力系數的最佳值。研究工作4j門.y 冷一y .y冷根據國內實際情況，做幾種結構形式的回熱器, 在新建的實驗裝置上進行熱性能實驗。四、回熱器實驗系統(tǒng)設計參數（以60kW為設計依據） 簽燃氣側入口最高設計溫度60CTC 空氣側入口最高設計溫度210°C 設計最大氣流量為0.5kg/s 參系統(tǒng)能承受最大系統(tǒng)阻力50kPa （以壓縮比4

11、.8、 回熱器最大相對壓降5%考慮）高壓側空氣以常壓模擬。 Re: 200-2250Re詔二辺p = R 0TV “p在低壓下只是溫度的函數，維持質量流量 不變即可滿足。丿約每巴增加1%童景山，流體的熱物理性質,中國石化出版社() Powerworks.Preliminaiy Ceramic Rotor Design- case study eCase 4 Case 6Turbine inlet Temp, °C10391006Recuperator inlet Temp (at35 °C ambient)800700Pressure ratio at ISO3.54.8C

12、eramic rotor diameter, mm9595Efficienc* LHV electric0.3700.359Max stress, MPa208160Rotor max temp cC(at inlet)961904*T100 Microturbine CHPSystem微燃機進口參數：950°C, 4.5 Bar參微燃機出口參數：約650°C,環(huán)境壓力回熱器出口溫度：270°C廢氣溫度:< 空氣流量：0.8 kg/s ( 0.9 kg/s for ventilation )第發(fā)電效率：30%；總效率：78%燃料氣體要求：參 壓力（最小/最大

13、）:6.0 / 8.5 Bar；溫度（最小/ 最大）:0 /60°CCapstone 30壓比：3.2第燃料供應壓力：415kPa （表壓）Capstone 60燃料供應壓力：570kPa （表壓）板翅式表面的優(yōu)、缺點7優(yōu)點:可以承受比較大的內部壓差當量直徑比較小 缺點：體積比主表面式大在增強回熱效果的同時帶來很大的壓損有 些情況下得不償失CC型結構的特點實驗結果表明，對于特定的燃氣輪機回 熱器來說，cc型結構的體積最小，重量直波紋式cc型會比較容易通過自動化的 沖壓、鍛壓和折疊而制造CC型結構換熱器的體積將比任何一種目 前商業(yè)領域中可以得到的換熱器體積更 小，重量吏痙CU型結構的特點cu型結構要比簡單的直管型結構的性能好cu型換熱器的性能與結構的幾何參數，比如 波紋和擾動方向之間的夾角以及皺紋的內部 咼度都有很大的關系 CU結構的主要缺點是需要兩種不同的板型, 這使換熱器加工量增加，成本上升CW型結構的特點cw型結構要比簡單的直管型結構的性能 好在生產過程中，波浪型是通過折疊形成的，不能模壓和鍛壓,以免發(fā)生破裂和CW型比較相似的TCW型結構牛門門|冷+y j彳卜一齊+ TCW型的性能要優(yōu)于直管型結構金制作過程的限制（鋒利的拐角不易通過壓制得 至U）,對于小尺寸的管道不大現(xiàn)實 TCW結構的性能，