專利名稱：用于從廢氣中去除熱能的熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)。更加具體地本發(fā)明涉及渦輪機(jī)的廢氣的冷卻。
背景技術(shù)：
來自渦輪機(jī)例如燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備的廢氣經(jīng)常必須滿足對于釋放到大氣中的廢氣的成分的嚴(yán)格的規(guī)章要求。在廢氣中典型地找到的
并且受管制的成分中之一是NOp為了從排出氣流中去除NOx，經(jīng)常使用例如選擇性催化還原法(SCR )等的技術(shù)。在SCR工藝中，氨(NH3)或類似物與NOx反應(yīng)并且生成氮?dú)?N2)和水(H20) 。 SCR工藝的效率取決于處理的廢氣的溫度。來自渦輪機(jī)的廢氣經(jīng)常大約是華氏1100度，并且必須在SCR之前冷卻以增加SCR的效率以滿足要求。這個(gè)冷卻典型地通過用大型風(fēng)扇系統(tǒng)驅(qū)使較冷的環(huán)境空氣進(jìn)入廢氣氣流而稀釋廢氣來實(shí)現(xiàn)。這些風(fēng)扇系統(tǒng)必須具有高流速和高壓力因而增加了運(yùn)轉(zhuǎn)渦輪機(jī)的復(fù)雜性和成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，渦輪機(jī)包括廢氣沿其被引導(dǎo)并釋放的至少 一個(gè)排氣通路，以及能夠從廢氣中去除管制物質(zhì)的至少 一個(gè)廢氣處理器。多個(gè)熱管至少部分地設(shè)置在該至少一個(gè)廢氣處理器上游的排氣通路中。多個(gè)熱管能夠?qū)崮軓膹U氣傳遞到多個(gè)熱管，因而降低廢氣的溫度以增加該至少 一個(gè)廢氣處理器的效率。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面， 一種用于釋放渦輪機(jī)廢氣的方法，包括驅(qū)使渦輪機(jī)廢氣沿至少一個(gè)排氣通路并且使廢氣流動(dòng)越過多個(gè)熱管。熱能從廢氣傳遞到多個(gè)熱管從而降低廢氣的溫度。廢氣流經(jīng)至少一個(gè)廢氣處理器以在放出廢氣之前從廢氣中去除管制物質(zhì)。
這些和其他的優(yōu)勢和特征將從下列與附圖結(jié)合來看的說明變得更加明顯。


認(rèn)作本發(fā)明的主旨在作為說明書的總結(jié)的權(quán)利要求中具體地指出并且清楚地要求才又利。本發(fā)明前述的和其他的目標(biāo)、特征和優(yōu)勢從下列與附圖結(jié)合來看的說明是明顯可見的，其中
圖1是對于渦輪^L的排氣裝置的實(shí)施例的示意圖；圖2是圖1的排氣裝置的局部透視圖；圖3是對于渦輪機(jī)的排氣裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4是圖l或圖2的排氣裝置的熱管的實(shí)施例的橫截面圖；以及圖5是圖1或圖2的排氣裝置的熱管的另 一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。詳細(xì)說明通過參考附圖的例子的方式說明了本發(fā)明的實(shí)施例，和優(yōu)勢以及特征。
部件列表
10 燃?xì)鉁u輪機(jī)24熱管
12 燃燒器26SCR管道
14 渦輪機(jī)28行
16 廢氣30歹寸
18 排氣管道32陣列
20 煙自34外殼
46 固體介質(zhì)36芯
44 風(fēng)扇38蒸汽腔
40 高溫端 42j氐溫端
22選擇性催化還原法(SCR)系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出的是渦輪機(jī)例如燃?xì)鉁u輪機(jī)10的實(shí)施例的示意圖。燃?xì)鉁u輪機(jī)10包括一個(gè)或多個(gè)燃燒器12,燃料和壓縮空氣在其中混合并且點(diǎn)燃。燃燒的熱氣產(chǎn)物流到渦輪機(jī)14,其從熱氣提取功。在流經(jīng)渦4侖機(jī)14后，熱氣或廢氣16通過排氣管道18流向煙囪20以釋放到大氣中。
為了減少從煙自20釋放到大氣中的NOx的量，廢氣16在釋放到大氣中之前被驅(qū)使通過廢氣處理器，在一些實(shí)施例中是選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)22。如在圖1中示出的，在一些實(shí)施例中SCR系統(tǒng)22是設(shè)置在排氣管道18和煙囪20之間。然而要意識到SCR系統(tǒng)22可設(shè)置在其他位置，例如在排氣管道18或煙囪20中。此外，實(shí)施例不限于一個(gè)SCR系統(tǒng)22的使用，而可包括多個(gè)SCR系統(tǒng)22。 SCR系統(tǒng)22包括一些催化劑和氨(NH3)注入格柵。在催化劑中，NH3與在廢氣16中的NOx反應(yīng)并且生成氮?dú)?N2)和水(H20)從而在釋放廢氣16進(jìn)入大氣之前將管制的NOx從廢氣16中移除。
多個(gè)熱管24在SCR系統(tǒng)22的上游至少部分地延伸進(jìn)入廢氣16。在圖l的實(shí)施例中，多個(gè)熱管24設(shè)置在排氣管道18和SCR系統(tǒng)22之間的SCR管道26中。如在圖2中最佳示出的，多個(gè)熱管24中的每個(gè)熱管24在形成陣列32的多個(gè)行28和列30中大致上水平地延伸通過SCR管道26。然而要意識到多個(gè)熱管24可以其他的配置設(shè)置，例如在圖3中示出的垂直地延伸通過SCR管道26。此外，熱管24的一個(gè)以上陣列32可延伸通過廢氣16。
每個(gè)熱管24配置并且設(shè)置成以從廢氣16中去除熱能并且將熱能散逸到環(huán)境中。熱管24的橫截面圖在圖4中示出。熱管包括限定熱管24的外表面的外殼34。設(shè)置在外殼34內(nèi)側(cè)的是吸收芯36,其圍繞蒸汽腔38。例如水、鈉或其他材料等的流體設(shè)置在蒸汽腔38中。設(shè)置熱管24的高溫端40使得廢氣16流動(dòng)橫過高溫端40,而低溫端42設(shè)置在廢氣16的外面。在高溫端40處，來自廢氣16的熱能傳遞到熱管24引起在高溫端40處芯36中的流體蒸發(fā)成為蒸汽進(jìn)入蒸汽腔38。蒸汽沿蒸汽腔38轉(zhuǎn)移到低溫端42。蒸汽在低溫端42冷凝并且被芯36吸收而釋放熱能。熱能通過設(shè)置低溫端42處的驅(qū)使空氣橫過#^顯端42的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇44散逸到環(huán)境中。流體通過芯36轉(zhuǎn)移到高溫端40。
在一些實(shí)施例中，如在圖5中示出的，每個(gè)熱管24是固態(tài)熱管其中廢氣16的熱能被設(shè)置在腔38中的高導(dǎo)熱固體介質(zhì)46吸收。熱能通過固體介質(zhì)46從高溫端40轉(zhuǎn)移到低溫端42并且通過一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇44散逸到環(huán)境中。
在一些實(shí)施例中，從燃?xì)鉁u輪機(jī)10進(jìn)入排氣管道18的廢氣16的溫度大約是華氏1000-1200度。熱管陣列32配置成以在廢氣16進(jìn)入SCR系統(tǒng)22之前降低廢氣16的溫度到華氏800-900度。降低廢氣16的溫度到那個(gè)范圍增加在通過煙自20釋放廢氣16之前SCR系統(tǒng)22從廢氣中移除NOx的效率。此外，為了 SCR系統(tǒng)22的更高的效率，通過熱管24的陣列32冷卻廢氣16向SCR系統(tǒng)22提供溫度和速度均勻的廢氣16。
盡管已經(jīng)僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地說明了本發(fā)明，應(yīng)該容易理解本發(fā)明不限于這樣的公開的實(shí)施例。反而，本發(fā)明可以被修改以包含任何數(shù)量的在此之前沒有說明的變化、改動(dòng)、代替物或相當(dāng)?shù)脑O(shè)置，但其與本發(fā)明的精神和范圍相稱。另外，盡管已經(jīng)說明了本發(fā)明的各種不同的實(shí)施例，要理解本發(fā)明的方面可只包括說明的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不一見為被前述說明限制，而僅被附加權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)(10)，包括至少一個(gè)排氣通路(18)，廢氣(16)沿其被引導(dǎo)和釋放；至少一個(gè)廢氣處理器(22)，其能夠從所述廢氣(16)中去除管制物質(zhì)；多個(gè)熱管(24)，至少部分地設(shè)置在所述至少一個(gè)廢氣處理器(22)上游的排氣通路(18)中，所述多個(gè)熱管(24)能夠?qū)崮軓乃鰪U氣(16)傳遞到所述多個(gè)熱管(24)因而降低所述廢氣(16)的溫度以增加所述至少一個(gè)廢氣處理器的效率。
2. 如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其中所述至少一個(gè)廢氣 處理器(22)是至少一個(gè)選擇性催化反應(yīng)器。
3. 如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10),其中所述多個(gè)熱管(24) 中的至少一個(gè)熱管包括設(shè)置在蒸汽腔(38)中的一定量的流體；以及能夠吸收所述蒸汽腔(38)中的流體的芯(36),所述廢氣(16) 的熱能通過蒸發(fā)所述芯(36)中的流體到所述蒸汽腔(38)而傳遞到 所述熱管。
4. 如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10),其中所迷多個(gè)熱管(24) 中的至少一個(gè)熱管包括高導(dǎo)熱固體介質(zhì)(46)，所述廢氣(16)的熱 能通過所述高導(dǎo)熱固體介質(zhì)(46)傳遞到所述熱管。
5. 如權(quán)利要求l所述的渦輪機(jī)(10)，其中所述多個(gè)熱管(24) 能夠降低所述廢氣(16)的所述溫度到大約華氏800-900度。
6. —種用于釋放渦輪機(jī)(10)廢氣(16)的方法，包括 使所述廢氣(16)沿至少一個(gè)排氣通路(18)流動(dòng)； 使所述廢氣(16)流動(dòng)越過多個(gè)熱管(24); 將熱能從所述廢氣(16)傳遞到所述多個(gè)熱管(24)從而降低所述廢氣(16)的溫度；使所述廢氣(16)流經(jīng)至少一個(gè)廢氣處理器(22); 通過所述至少一個(gè)廢氣處理器(22)從所述廢氣(16)中去除管 制物質(zhì)；以及放出所述廢氣(16)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，包括通過將包含在所述多個(gè)熱管 (24)的至少一個(gè)熱管的芯(36)內(nèi)的液體蒸發(fā)到所述多個(gè)熱管(24)的所述至少一個(gè)熱管的蒸汽腔(38 )中而從所述廢氣(16 )傳遞熱能。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，包括使所蒸發(fā)的液體從所述至少 一個(gè)熱管的高溫端(40)流動(dòng)到所述至少一個(gè)熱管的低溫端(42)。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，包括從所述廢氣(16)傳遞熱能 到設(shè)置在所述多個(gè)熱管(24)的至少一個(gè)熱管中的高導(dǎo)熱固體介質(zhì)(46)。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中從所述廢氣(16)傳遞熱能 到所述多個(gè)熱管(24)將所述廢氣(16)的溫度降低到大約華氏800-900 度。
全文摘要
本發(fā)明提供用于從廢氣中去除熱能的熱管。公開的是渦輪機(jī)(10)，其包括廢氣(16)沿其被引導(dǎo)并釋放的至少一個(gè)排氣通路(18)，和能夠從廢氣(16)中去除管制物質(zhì)的至少一個(gè)廢氣處理器(22)。多個(gè)熱管(24)至少部分地設(shè)置在至少一個(gè)廢氣處理器(22)上游的排氣通路(18)中。多個(gè)熱管(24)能夠?qū)崮軓膹U氣(16)傳遞到多個(gè)熱管(24)因而降低廢氣(16)的溫度以增加至少一個(gè)廢氣處理器(22)的效率。用于釋放渦輪機(jī)(10)廢氣(16)的方法包括驅(qū)使渦輪機(jī)(10)廢氣(16)沿至少一個(gè)排氣通路(18)并且使廢氣(16)流動(dòng)越過多個(gè)熱管(24)。將熱能從廢氣(16)傳遞到多個(gè)熱管(24)從而降低廢氣(16)的溫度。
文檔編號F02C3/00GK101629516SQ20091016161
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者華 張 申請人:通用電氣公司