[发明专利]基于透平膨胀机的换热装置

说明书

技术领域

本发明涉及透平膨胀机，尤其涉及一种基于透平膨胀机的换热装置。

背景技术

现有透平膨胀机制动风机结构大多采用开式循环，即从大气中吸气，经过消音过滤器进入制动风机机壳内对透平转子系统进行制动，制动后的气体温度升高，经排气管道及排气消音器进入大气。由于采用自然冷却，风机壳温度常常高达七八十度。在这种情况下，由于风机壳温度过高，容易加速设备老化。同时，由于膨胀端及制动端温差过大，轴向导热比较严重，会导致透平冷量的流失，降低透平效率。再者，从大气中吸气不能保证气体的洁净度及湿度的要求，使得灰尘液滴等容易进入透平膨胀机，对透平膨胀机造成损坏。自然冷却技术由于结构简单，成本低廉而广泛应用于空气透平膨胀机。

对于其他工质的透平膨胀机，需要采用闭式循环来切断工质与空气之间的连通，此时自然冷却不满足风机壳内气体的循环要求，需要加置外置水冷换热器。外置水冷却方案使得透平膨胀机部件增多，占地增加。

发明内容

本发明为解决现有透平膨胀机换热装置结构复杂且效率低下的问题，提供一种基于透平膨胀机的换热装置，包括制动风机，所述制动风机包括内部的风机蜗壳以及围绕所述风机蜗壳设置的外部的风机轮盖，其还包括套设于风机轮盖外围的集成式换热器，所述换热器与所述风机轮盖用法兰连接且分体，所述法兰包括连接所述换热器的下连接法兰以及连接所述风机轮盖的上连接法兰。

优选地，所述换热器为翅片管绕管式换热器或者光管绕管式换热器。

优选地，还包括进气管，所述进气管设有外壁，所述风机蜗壳设有内壁，在所述内壁及所述外壁之间设置所述换热器。

本发明换热器与风机轮盖分体，用法兰连接，方便拆装检修，且结构紧凑，制动气体可以保持清洁干燥，噪音小，同时机壳温度可以维持在较低温度，减少整机的轴向导热。

附图说明

图1为本发明基于透平膨胀机的换热装置换热器部位示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明基于透平膨胀机的换热装置换热器部位示意图，包括制动风机（未标示）、进气管2、冷却水进口4和冷却水出口5，所述制动风机包括内部的风机蜗壳3以及围绕所述风机蜗壳3设置的外部的风机轮盖（未图示），其还包括套设于风机轮盖外围的集成式换热器1，所述换热器1与所述风机轮盖用法兰（未标示）连接且分体，所述法兰包括连接所述换热器1的下连接法兰以及连接所述风机轮盖的上连接法兰。所述进气管2设有外壁21，所述风机蜗壳3设有内壁31，所述换热器1设置在所述内壁31及所述外壁21之间。所述换热器为逆流布置（亦可顺流，顺流的话水的流向相反），冷却水从冷却水进口4进入顶部积水层，经过集成式换热器1与制动气体换热，从下部积水层流经冷却水出口5排出。

在上述实施例中，所述换热器1为翅片管绕管式换热器。

本发明涉及透平膨胀机，具体地说是一种基于闭式循环制动透平膨胀机的换热装置，所述透平膨胀机由膨胀机冷端机体、制动风机及中间机体三部分组成。膨胀机通流部分是获得低温的主要部件，由涡壳、喷嘴环、工作轮、及扩压器组成。制冷工质从入口管线进入膨胀机的蜗壳，把气流均匀地分配给喷嘴环。气流在喷嘴环的喷嘴中第一次膨胀，把一部分焓降转换成动能，因而推动工作轮输出外功。同时，剩余的一部分焓降也因气流在工作轮中继续膨胀而转换成外功输出。膨胀后的低温工质经过扩压器排至出口低温管线中。制动气体从进气管2进入制动风机，吸收轴功后气体速度增加，温度升高，压力微升，制动风机进口由于风机轮高速旋转吸气形成负压，使得气体沿风机蜗壳3内壁31及进气管2外壁21形成的气腔回到进气管2入口。在风机蜗壳3内壁31及进气管2外壁21间布置翅片管，上述翅片管采用螺旋式绕管方式布满气体回气流程，在翅片管的管内走水，对气体进行冷却，可以降低管内冷热端的温差，减少热传导从而减少冷损失。根据换热量要求，可以布置多根空心柱体铜管并分层布置，换热器1与风机轮盖分体，用法兰连接，方便拆装检修。

在另一实施例中，所述换热器为光管绕管式换热器，在风机蜗壳内壁及进气管外壁间布置光管，在光管的管内走水，对气体进行冷却。

本发明使得透平膨胀机结构紧凑，制动气体可以保持清洁干燥，噪音小，同时机壳温度可以维持在较低温度，减少整机的轴向导热，由于做为轴热端的制动端温度降低，从而使得轴向导热变少，减少轴向温降。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。