DE102012003348A1

DE102012003348A1 - Micro gas turbine plant for peripheral power supply of building, has recuperator into which exhaust gas stream is flowed through radial outlets and radial inlets of recuperator that transfers heat between exhaust stream and air flow

Info

Publication number: DE102012003348A1
Application number: DE201210003348
Authority: DE
Inventors: Frieder Neumann; Karl-Friedrich Schröder; Mathias Born; Heinz Peter Berg
Original assignee: Babcock Borsig Steinmueller GmbH
Current assignee: Babcock Borsig Steinmueller GmbH
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-22

Abstract

The micro gas turbine plant (1) comprises a circular recuperator (9) that transfers heat between an exhaust gas stream (13) and an air flow (8). The exhaust gas stream is flowed into the recuperator through the radial outlets and radial inlets of the recuperator. The radial inlets and radial outlets of the recuperator are arranged axially to each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrogasturbinenanlage mit einem ringförmigen Rekuperator zur Wärmeübertragung von einem Abgasstrom auf einen Luftstrom.The invention relates to a micro gas turbine plant with an annular recuperator for heat transfer from an exhaust gas stream to an air stream.

Mikrogasturbinenanlagen umfassen in der Regel folgende Bauteile:

– einen Generator zur Stromerzeugung,
– einen Verdichter für die Verbrennungsluft,
– eine Brennkammer,
– eine Turbine,
– einen ringförmigen Rekuperator.

Micro gas turbine plants usually comprise the following components:

A generator for generating electricity,
A compressor for the combustion air,
A combustion chamber,
- a turbine,
- An annular recuperator.

Es handelt sich dabei um kompakte Einheiten, die meist transportabel sind. Mikrogasturbinenanlagen sind häufig nur zwei bis drei Meter lang, einen bis zwei Meter breit und einen bis zwei Meter hoch.These are compact units that are mostly transportable. Micro gas turbine plants are often only two to three meters long, one to two meters wide and one to two meters high.

Mikrogasturbinenanlagen werden für eine dezentrale Stromversorgung eingesetzt, wobei die erzeugte elektrische Leistung unter 250 kW liegt. Die Abwärme wird häufig zu Heizzwecken, beispielsweise von Gebäuden, genutzt.Micro gas turbine plants are used for a decentralized power supply, with the generated electrical power being less than 250 kW. The waste heat is often used for heating purposes, such as buildings.

Mikrogasturbinenanlagen sind meist Einwellenmaschinen, bei denen Generator, Verdichter und Turbine auf einer Welle angeordnet sind.Micro gas turbine plants are usually single-shaft machines in which generator, compressor and turbine are arranged on a shaft.

Bei Mikrogasturbinenanlagen wird Luft von dem Verdichter angesaugt und komprimiert. Die Luft wird in dem ringförmigen Rekuperator vorgeheizt und der Brennkammer zugeführt. In der Brennkammer sind Brenner angeordnet, welche ein Brenngas mit der vorgewärmten Luft verbrennen. Die Turbine der Mikrogasturbinenanlage wird mit den heißen Abgasen aus der Brennkammer angetrieben. Der entspannte Abgasstrom wird über den Rekuperator geführt und wärmt den Luftstrom auf.In micro gas turbine systems, air is sucked in from the compressor and compressed. The air is preheated in the annular recuperator and fed to the combustion chamber. In the combustion chamber burners are arranged, which burn a fuel gas with the preheated air. The turbine of the micro gas turbine system is driven by the hot exhaust gases from the combustion chamber. The expanded exhaust gas flow is routed through the recuperator and warms up the air flow.

Ein ganz entscheidender Unterschied zwischen kompakten, transportablen Mikrogasturbinenanlagen und Großkraftwerken mit fest installierten Gasturbinen ist der Einsatz eines ringförmigen Rekuperator. Der ringförmige Rekuperator ist in der Regel hohlzylinderförmig ausgebildet und umschließt einen Teil der Bauteile.A crucial difference between compact, portable micro gas turbine plants and large power plants with permanently installed gas turbines is the use of an annular recuperator. The annular recuperator is usually formed as a hollow cylinder and encloses a portion of the components.

Rekuperatoren sind Wärmetauscher, bei denen Wärme von einem wärmeren Fluidstrom auf einen, davon räumlich getrennten, kälteren Fluidstrom übertragen wird, wobei die beiden Fluide nicht miteinander vermischt werden. In Rekuperatoren von Mikrogasturbinenanlagen wird die Verbrennungsluft durch die heißen Abgase der Turbine vorgewärmt.Recuperators are heat exchangers in which heat is transferred from a warmer fluid stream to a colder fluid stream spatially separate therefrom, the two fluids not being mixed together. In recuperators of micro gas turbine plants, the combustion air is preheated by the hot exhaust gases of the turbine.

In der WO 02/39045 A2 wird eine Mikrogasturbinenanlage mit einem ringförmigen Rekuperator beschrieben. Der heiße Abgasstrom der Turbine strömt über axiale Einlässe in den Rekuperator ein und auf der gegenüberliegenden Seite über axiale Einlässe aus dem Rekuperator aus. Durch diese Art der Abgasführung geht Potential für die Wärmeübertragung verloren. Dies wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad der Mikrogasturbinenanlage aus. Zudem bedingt die Führung des Abgasstroms wichtige konstruktive Merkmale der Mikrogasturbinenanlage. In der WO 02/39045 A2 wird eine Mikrogasturbinenanlage beschrieben, bei der der Rekuperator fest in ein Gehäuse installiert ist und nicht ohne größeren Aufwand ausgetauscht werden kann.In the WO 02/39045 A2 a micro gas turbine plant is described with an annular recuperator. The hot exhaust gas flow of the turbine flows through axial inlets into the recuperator and on the opposite side via axial inlets from the recuperator. Through this type of exhaust system potential for heat transfer is lost. This has a negative effect on the efficiency of the micro gas turbine plant. In addition, the management of the exhaust gas flow important structural features of the micro gas turbine plant. In the WO 02/39045 A2 a micro gas turbine plant is described in which the recuperator is firmly installed in a housing and can not be replaced without much effort.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Mikrogasturbinenanlage mit einem ringförmigen Rekuperator anzugeben, bei dem die Wärmeübertragung zwischen dem Abgasstrom und dem Luftstrom optimiert wird. Dies soll zu einer Steigerung des Wirkungsgrades beitragen. Die einzelnen Bauteile sollen für Wartungsarbeiten gut zugänglich sein. Zudem soll die Mikrogasturbinenanlage leicht montierbar und kostengünstig herzustellen sein. Auch ein zuverlässiger Betrieb soll gewährleistet werden.The object of the invention is to provide a micro gas turbine plant with an annular recuperator in which the heat transfer between the exhaust stream and the air stream is optimized. This should contribute to an increase in efficiency. The individual components should be easily accessible for maintenance work. In addition, the micro gas turbine plant should be easy to install and inexpensive to manufacture. Also a reliable operation should be guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Abgasstrom über radiale Einlässe in den Rekuperator einströmt und/oder über radiale Auslässe aus dem Rekuperator ausströmt.This object is achieved in that the exhaust gas flow flows through radial inlets into the recuperator and / or flows through radial outlets from the recuperator.

Die Begriffe axial und radial sind Richtungsangaben, die sich auf eine Rotationsachse als Bezugssystem beziehen. Diese Rotationsachse wird bei Mikrogasturbinenanlagen von der Welle gebildet.The terms axial and radial are directions that refer to a rotation axis as a reference system. This axis of rotation is formed by the shaft in micro gas turbine plants.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung strömt der Abgasstrom über radiale Einlässe in den Rekuperator ein und aber radiale Auslässe aus dem Rekuperator aus.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the exhaust gas flow via radial inlets into the recuperator and but radial outlets from the recuperator.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikrogasturbinenanlagen erfolgt die Zu- bzw. Abführung des Abgasstroms somit nicht über axiale sondern über radiale Ein- bzw. Auslässe. Dadurch entsteht eine Konstruktion, bei welcher der Rekuperator für Wartungsarbeiten leicht zugänglich ist, da an den axialen Enden des Rekuperators keine Blockierungen durch Abgaszu- bzw. -abführungen vorhanden sind. Zudem ist die neu konstruierte Mikrogasturbinenanlage leicht montierbar und somit kostengünstig herzustellen. Durch diese Abgasführung wird eine gute Wärmeübertragung und ein höherer Wirkungsgrad der Mikrogasturbinenanlage erreicht.In contrast to conventional microturbine systems, the supply and removal of the exhaust gas flow is thus not via axial but via radial inlets and outlets. This results in a construction in which the recuperator is easily accessible for maintenance because there are no blockages by Abgaszu- or -abführungen at the axial ends of the recuperator. In addition, the newly designed micro gas turbine plant is easy to assemble and thus inexpensive to manufacture. Through this exhaust gas duct good heat transfer and a higher efficiency of the micro gas turbine plant is achieved.

Der ringförmige Rekuperator hat vorzugsweise eine hohlzylinderförmige Geometrie. Er erstreckt sich in axialer Richtung und umschließt andere Bauteile der Mikrogasturbinenanlage. insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Rekuperator die Brennkammer umschließt.The annular recuperator preferably has a hollow cylindrical geometry. It extends in the axial direction and encloses other components of the micro gas turbine plant. In particular, it proves to be advantageous if the recuperator encloses the combustion chamber.

Vorzugsweise sind die radialen Einlässe und die radialen Auslässe an einander axial gegenüberliegenden Seiten des Rekuperators angeordnet. Auf diese Weise durchströmt der Abgasstrom zunächst den gesamten Rekuperator in axialer Richtung bevor er diesen wieder verlässt. Durch die höhere Verweilzeit wird der Wärmeaustausch zwischen den beiden Fluidströmen verbessert. Preferably, the radial inlets and the radial outlets are arranged on mutually axially opposite sides of the recuperator. In this way, the exhaust gas stream first flows through the entire recuperator in the axial direction before it leaves it again. Due to the higher residence time, the heat exchange between the two fluid streams is improved.

Bei einer günstigen Ausführung der Erfindung weist der Rekuperator eine innere und äußere Mantelfläche auf. Diese werden vorzugsweise jeweils von einem Rohr gebildet, wobei das innere Rohr axial zentriert in dem äußeren Rohr angeordnet ist. In dem inneren Rohr sind Öffnungen eingebracht, welche die radialen Einlässe für den Abgasstrom bilden. Die Öffnungen sind vorzugsweise als Schlitze ausgebildet. In dem äußeren Rohr sind ebenfalls Öffnungen eingebracht, welche die radialen Auslässe für den Abgasstrom bilden. Diese Öffnungen sind vorzugsweise ebenfalls als Schlitze ausgebildet.In a favorable embodiment of the invention, the recuperator has an inner and outer circumferential surface. These are preferably each formed by a tube, wherein the inner tube is arranged axially centered in the outer tube. In the inner tube openings are introduced, which form the radial inlets for the exhaust gas flow. The openings are preferably formed as slots. In the outer tube also openings are introduced, which form the radial outlets for the exhaust gas flow. These openings are preferably also formed as slots.

Dabei erweist es sich als günstig, wenn die beiden Fluidströme im Rekuperator zumindest teilweise im Gegenstrom zueinander strömen. Dadurch ist die mittlere Temperaturdifferenz zwischen beiden Fluidströmen größer, so dass die übertragene Wärmeleistung im Vergleich zu Kreuz- oder Gleichstromführung zunimmt.It proves to be advantageous if the two fluid streams flow in the recuperator at least partially in countercurrent to each other. As a result, the average temperature difference between the two fluid streams is greater, so that the transmitted heat output increases in comparison to cross or DC flow.

Bei einer Variante der Erfindung strömt der Luftstrom über axiale Einlässe ein- und/oder über axiale Auslässe aus. Vorzugsweise tritt der Luftstrom an einer Stirnseite des hohlzylinderförmigen Rekuperators ein und verlässt den Rekuperator an der gegenüberliegenden Stirnseite.In a variant of the invention, the air flow flows in via axial inlets and / or out via axial outlets. Preferably, the air flow enters an end face of the hollow cylindrical recuperator and leaves the recuperator on the opposite end face.

Der Verbrennungsluftsstrom wird im Rekuperator vorgewärmt bevor er der Brennkammer zugeführt wird. Vorzugsweise wird die Verbrennungsluft zuvor vom Verdichter komprimiert und steht somit unter Druck beim Durchströmen des Rekuperators.The combustion air stream is preheated in the recuperator before it is fed to the combustion chamber. Preferably, the combustion air is previously compressed by the compressor and thus is under pressure when flowing through the recuperator.

Im Rekuperator sind Passagen für den heißen Abgasstrom und Passagen für den Luftstrom benachbart zueinander angeordnet. Dabei wechselt jeweils eine Passage für den Abgasstrom und eine Passage für den Luftstrom ab.In the recuperator passages for the hot exhaust gas flow and passages for the air flow are arranged adjacent to each other. In each case, a passage for the exhaust gas flow and a passage for the air flow alternates.

Benachbarte Passagen sind durch zumindest eine Wandung von einander getrennt. Bei der Wandung kann es sich beispielsweise um ein dünnes metallisches Blech handeln.Adjacent passages are separated by at least one wall. The wall may be, for example, a thin metallic sheet.

Durch die Wandungen werden die Passagen in Kanäle unterteilt, die sich in axialer Richtung erstrecken und entlang des Umfangs des ringförmigen Rekuperators angeordnet sind. Dabei wechselt entlang des Umfangs jeweils ein Kanal für die Abgasströmung und ein Kanal für die Luftströmung ab. Die Kanäle erstrecken sich über die gesamte axiale Länge des Rekuperators.Through the walls, the passages are divided into channels which extend in the axial direction and are arranged along the circumference of the annular recuperator. In this case, a channel for the exhaust gas flow and a channel for the air flow change along the circumference. The channels extend over the entire axial length of the recuperator.

Die Wandungen erstrecken sich zwischen einer inneren Mantelfläche und einer äußeren Mantelfläche des Rekuperators. Vorzugsweise haben die Wandungen einen gekrümmten Verlauf, so dass sich evolent geformte Kanäle bilden. Die Wandungen sind parallel zueinander ausgerichtet und entlang des Umfangs des ringförmigen Rekuperators angeordnet.The walls extend between an inner lateral surface and an outer lateral surface of the recuperator. Preferably, the walls have a curved course, so that evolently shaped channels form. The walls are aligned parallel to one another and arranged along the circumference of the annular recuperator.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to drawings.

Dabei zeigtIt shows

1 einen Axialschnitt durch eine Mikrogasturbinenanlage, 1 an axial section through a micro gas turbine plant,

2 eine perspektivische Darstellung der Mantelflächen des Rekuperators aus Sicht der Lufteintrittsseite, 2 a perspective view of the lateral surfaces of the recuperator from the perspective of the air inlet side,

3 eine perspektivische Darstellung der Mantelflächen des Rekuperators aus Sicht der Luftaustrittsseite, 3 a perspective view of the lateral surfaces of the recuperator from the perspective of the air outlet side,

4 eine vergrößerte Darstellung von abwechselnd zueinander angeordneten Abgas- und Luftpassagen. 4 an enlarged view of alternately arranged exhaust and air passages.

1 zeigt eine Mikrogasturbinenanlage 1. Die Mikrogasturbinenanlage ist im Ausführungsbeispiel 1,6 m lang, 1,7 m breit, hat einen Durchmesser von 0,7 m und eine elektrische Leistung von 100 kW. Die Mikrogasturbinenanlage 1 umfasst eine Turbine 2, welche eine Welle 3 antreibt. Auf der Welle 3 sind ein Verdichter 4 und ein Rotor 5 angeordnet. Bei dem Verdichter 4 handelt es sich um einen einstufigen Radialverdichter. Als Turbine 2 wird eine einstufige Radialturbine eingesetzt. Der Rotor 5 ist von einem Stator 6 umgeben. Rotor 5 und Stator 6 sind Bestandteile eines Generators 7, der zur Stromerzeugung dient. 1 shows a micro gas turbine plant 1 , The micro gas turbine plant is in the exemplary embodiment 1.6 m long, 1.7 m wide, has a diameter of 0.7 m and an electrical power of 100 kW. The micro gas turbine plant 1 includes a turbine 2 which is a wave 3 drives. On the wave 3 are a compressor 4 and a rotor 5 arranged. At the compressor 4 it is a one-stage centrifugal compressor. As a turbine 2 a single-stage radial turbine is used. The rotor 5 is from a stator 6 surround. rotor 5 and stator 6 are components of a generator 7 , which serves to generate electricity.

Vom Verdichter 4 wird Luft angesaugt und komprimiert. Der Luftstrom 8 strömt axial in einen ringförmigen Rekuperator 9 ein und auf der gegenüberliegenden Seite axial aus. Im Rekuperator 9 wird der Luftstrom 8 erwärmt und strömt zu einer Brennkammer 10. Die Brennkammer 10 umfasst Brenner 11 in denen ein Brenngas mit der vorgewärmten Luft zu einem Abgas verbrannt wird. Das Brenngas wird über Zuführungen 12 zu den Brennern 11 geleitet.From the compressor 4 Air is sucked in and compressed. The airflow 8th flows axially into an annular recuperator 9 one and on the opposite side axially out. In the recuperator 9 becomes the airflow 8th heats and flows to a combustion chamber 10 , The combustion chamber 10 includes burner 11 in which a fuel gas is burned with the preheated air to an exhaust gas. The fuel gas is supplied via feeders 12 to the burners 11 directed.

Das Abgas strömt über die Turbine 2 und treibt diese an. Der entspannte Abgasstrom 13 strömt radial in den Rekuperator 9 ein, durchströmt den Rekuperator 9 in axialer Richtung und strömt radial aus dem Rekuperator 9 aus. Im Rekuperator gibt der Abgasstrom 13 Wärme an den Luftstrom 8 ab. Der abgekühlte Abgasstrom 13 strömt in einen ringförmigen Abgassammler 14 und verlässt die Mikrogasturbinenanlage 1 durch einen Abgasschacht 15.The exhaust gas flows over the turbine 2 and drives them. The relaxed exhaust gas flow 13 flows radially into the recuperator 9 a, flows through the recuperator 9 in the axial direction and flows radially out of the recuperator 9 out. In the recuperator, the exhaust gas flow 13 Heat to the airflow 8th from. The cooled exhaust stream 13 flows into an annular exhaust collector 14 and leaves the micro gas turbine plant 1 through an exhaust shaft 15 ,

Der Rekuperator 9 umschließt die Brennkammer 10.The recuperator 9 encloses the combustion chamber 10 ,

2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Mantelflächen 16, 17 eines Rekuperators 9 aus Sicht der Lufteintrittsseite. Die Mantelflächen 16, 17 werden von zwei Rohren gebildet. 2 shows a perspective view of the lateral surfaces 16 . 17 a recuperator 9 from the point of view of the air inlet side. The lateral surfaces 16 . 17 are made of two pipes.

Die innere Mantelfläche 16 weist an einem Ende Öffnungen auf. Die Öffnungen sind als in axialer Richtung verlaufende Längsschlitze ausgebildet. Die Öffnungen bilden radiale innere Einlässe 18 für den Abgasstrom 13.The inner lateral surface 16 has openings at one end. The openings are designed as longitudinal slots extending in the axial direction. The openings form radial inner inlets 18 for the exhaust gas flow 13 ,

Die äußere Mantelfläche 17 weist ebenfalls Öffnungen auf. Die Öffnungen sind als in axialer Richtung verlaufende Längsschlitze ausgebildet. Die Öffnungen bilden radiale äußere Auslässe 19 für den Abgasstrom 13.The outer lateral surface 17 also has openings. The openings are designed as longitudinal slots extending in the axial direction. The openings form radial outer outlets 19 for the exhaust gas flow 13 ,

Der Rekuperator 9 weist Passagen 20 für den Abgasstrom 13 und Passagen 21 für den Luftstrom 8 auf. Die Passagen 20, 21 sind abwechselnd zueinander entlang des Umfangs des ringförmigen Rekuperators 9 angeordnet. Die Passagen 20, 21 füllen den gesamten Raum zwischen der inneren Mantelfläche 16 und der äußeren Mantelfläche 17 des Rekuperators 9 aus. In den 2 und 3 sind exemplarisch lediglich drei dieser Passagen 20, 21 eingezeichnet.The recuperator 9 has passages 20 for the exhaust gas flow 13 and passages 21 for the airflow 8th on. The passages 20 . 21 are alternately to each other along the circumference of the annular recuperator 9 arranged. The passages 20 . 21 fill the entire space between the inner surface 16 and the outer lateral surface 17 of the recuperator 9 out. In the 2 and 3 are exemplary only three of these passages 20 . 21 located.

Die Passagen 20, 21 erstrecken sich in einer in axialer Richtung über die gesamte Länge der Mantelflächen 16. Die Passagen 20, 21 sind räumlich von einander durch Wandungen 22 getrennt, so dass keine Vermischung zwischen dem Luftstrom 8 und dem Abgasstrom 13 auftritt.The passages 20 . 21 extend in an axial direction over the entire length of the lateral surfaces 16 , The passages 20 . 21 are spatially separated from each other by walls 22 separated, so no mixing between the airflow 8th and the exhaust stream 13 occurs.

Die Wandungen 22 haben einen gekrümmten Verlauf und bilden Evolente, die zwischen der inneren Mantelfläche 16 und der äußeren Mantelfläche 17 verlaufen. Die Wandungen 22 sind parallel zueinander angeordnet. Bei allen Wandungen 15 handelt es sich um metallische Folien. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Folien aus einem Stahl, vorzugsweise X6CrNiTi 18-10. Sie haben eine Stärke von 0,125 mm.The walls 22 have a curved course and form evolves between the inner surface 16 and the outer lateral surface 17 run. The walls 22 are arranged parallel to each other. For all walls 15 These are metallic foils. In the exemplary embodiment, the foils consist of a steel, preferably X6CrNiTi 18-10. They have a thickness of 0.125 mm.

Die Passagen 20 für den Abgasstrom 13 sind an den Stirnseiten des Rekuperators 9 von Abdeckelementen 23 verschlossen. Bei den Abdeckelementen 23 handelt es sich um Bleche, die ebenfalls einen gekrümmten Verlauf aufweisen.The passages 20 for the exhaust gas flow 13 are on the front sides of the recuperator 9 of cover elements 23 locked. At the cover elements 23 These are sheets that also have a curved shape.

Die Passagen 21 für den Luftstrom 8 sind an den Stirnseiten des Rekuperators 9 offen. Auf der in 2 dargestellten Stirnseite des Rekuperators 9 tritt der Luftstrom 8 durch axiale Einlässe 24 in den Rekuperator 9 ein, durchströmt die Passagen 21 in axialer Richtung und verlässt den Rekuperator 9 durch axiale Auslässe 25, (dargestellt in 3) auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Rekuperators 9.The passages 21 for the airflow 8th are on the front sides of the recuperator 9 open. On the in 2 illustrated end face of the recuperator 9 the airflow occurs 8th through axial inlets 24 in the recuperator 9 a, flows through the passages 21 in the axial direction and leaves the recuperator 9 through axial outlets 25 , (shown in 3 ) on the opposite end of the recuperator 9 ,

Der heiße Abgasstrom 13 tritt durch die radialen inneren Einlässe 18 in die Passagen 20, durchströmt diese in axialer Richtung und verlässt die Passagen 20 durch die radialen äußeren Auslässe 19. Der aus den radialen äußeren Auslässen 19 austretende Abgasstrom 13 strömt in den ringförmigen Abgassammler 14 (gemäß 1) und verlässt die Mikrogasturbinenanlage 1 durch den Abgasschacht 15.The hot exhaust gas flow 13 passes through the radial inner inlets 18 in the passages 20 , flows through it in the axial direction and leaves the passages 20 through the radial outer outlets 19 , The from the radial outer outlets 19 exiting exhaust gas flow 13 flows into the annular exhaust collector 14 (according to 1 ) and leaves the micro gas turbine plant 1 through the exhaust shaft 15 ,

3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Mantelflächen 16, 17 des Rekuperators 9 aus Sicht der Luftaustrittsseite. Der Luftstrom 8 verlässt die Passagen 21 über die axialen Auslässe 25. Im Rekuperator 9 strömen der Luftstrom 8 und der Abgasstrom 13 zumindest teilweise im Gegenstrom zueinander. Die radialen inneren Einlässe 18 und die radialen äußeren Auslässe 19 sind an einander axial gegenüberliegenden Seiten des Rekuperators 9 angeordnet. 3 shows a perspective view of the lateral surfaces 16 . 17 of the recuperator 9 from the point of view of the air outlet side. The airflow 8th leaves the passages 21 over the axial outlets 25 , In the recuperator 9 stream the airflow 8th and the exhaust stream 13 at least partially in countercurrent to each other. The radial inner inlets 18 and the radial outer outlets 19 are on axially opposite sides of the recuperator 9 arranged.

4 zeigt einen Ausschnitt des ringförmigen Rekuperators mit Passagen 20 für den Abgasstrom 13 und Passagen 21 für den Luftstrom 8. In 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich exemplarisch vier Passagen 20, 21 dargestellt. Die Passagen sind abwechselnd zueinander angeordnet. Sie füllen den gesamten Raum des Rekuperators zwischen der inneren Mantelfläche 16 und der äußeren Mantelfläche 17 aus. Im Ausführungsbeispiel wird die innere Mantelfläche 16 von einem inneren Rohr und die äußere Mantelfläche 17 von einem äußeren Rohr gebildet. 4 shows a section of the annular recuperator with passages 20 for the exhaust gas flow 13 and passages 21 for the airflow 8th , In 4 For reasons of clarity, only four passages are exemplary 20 . 21 shown. The passages are arranged alternately to each other. They fill the entire space of the recuperator between the inner surface 16 and the outer lateral surface 17 out. In the embodiment, the inner circumferential surface 16 from an inner tube and the outer lateral surface 17 formed by an outer tube.

Im Ausführungsbeispiel sind in jeder Passage 20 für den heißen Abgasstrom 13 und in jeder Passage für den Luftstrom 8 Füllungen 26 angeordnet. Die Füllungen 26 für den heißen Abgasstrom werden von Abdeckungen 27 verdeckt und sind somit bei der Darstellung gemäß 4 nicht sichtbar. Die Abdeckungen 27 verschließen die Passagen 20 des Abgasstroms 13 an der vorderen und hinteren Stirnseite des Rekuperators. Die Abdeckungen 27 haben ebenfalls einen gekrümmten Verlauf und sind mit den Wandungen 22 verschweißt.In the embodiment are in each passage 20 for the hot exhaust gas flow 13 and in every passage for the airflow 8th fillings 26 arranged. The fillings 26 for the hot exhaust stream are covered by covers 27 obscured and are thus in the representation according to 4 not visible. The covers 27 close the passages 20 the exhaust stream 13 on the front and rear end of the recuperator. The covers 27 also have a curved course and are with the walls 22 welded.

Die Füllungen 26 bestehen aus einer Drahtanordnung. Diese Drahtanordnung ist als Drahtgewebe ausgeführt, bei der Drähte 28, die sich in radialer Richtung erstrecken, abwechselnd über und unter Drähten 29 geführt werden, die sich in axialer Richtung erstrecken.The fillings 26 consist of a wire arrangement. This wire assembly is designed as a wire mesh, in the wires 28 which extend in the radial direction, alternately above and below wires 29 are guided, which extend in the axial direction.

Das äußere Rohr weist Nuten 30 auf, die sich an seiner Innenseite in axialer Richtung erstrecken. Das innere Rohr weist Nuten 31 auf, die sich an seiner Außenseite in axialer Richtung erstrecken. The outer tube has grooves 30 on, which extend on its inside in the axial direction. The inner tube has grooves 31 on, which extend on its outside in the axial direction.

Bei den Passagen 21 für den Luftstrom 8 sind, zwischen den Nuten 30 des äußeren Rohres und der Füllung 26, Leisten 32 angeordnet. Die Leisten 32 greifen teilweise in die Nuten 30 ein und stützen die Füllung 26 ab. Weiterhin sind in den Passagen 21 für den Luftstrom 8 Leisten 33, zwischen den Nuten 31 des inneren Rohres und den Füllungen 26 angeordnet. Die Leisten 32 greifen teilweise in die Nuten 31 ein und stützen die Füllung 26 ab.At the passages 21 for the airflow 8th are, between the grooves 30 the outer tube and the filling 26 , Afford 32 arranged. The strips 32 partially access the grooves 30 and support the filling 26 from. Furthermore, in the passages 21 for the airflow 8th Afford 33 , between the grooves 31 of the inner tube and the fillings 26 arranged. The strips 32 partially access the grooves 31 and support the filling 26 from.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 02/39045 A2 [0009, 0009]

Claims

Microturbine plant ( 1 ) with an annular recuperator ( 9 ) for heat transfer from an exhaust gas stream ( 13 ) on a stream of air ( 8th ), characterized in that the exhaust gas flow ( 13 ) via radial inlets ( 18 ) in the recuperator ( 9 ) and / or via radial outlets ( 19 ) from the recuperator ( 9 ) flows out.

Microturbine plant according to claim 1, characterized in that the radial inlets ( 18 ) and the radial outlets ( 19 ) on mutually axially opposite sides of the recuperator ( 9 ) are arranged.

Microturbine plant according to claim 1 or 2, characterized in that the recuperator ( 9 ) an inner circumferential surface ( 16 ) and an outer lateral surface ( 17 ), wherein the inner circumferential surface ( 16 ) Has openings, the radial inlets ( 18 ) for the exhaust gas flow ( 13 ) and the outer surface ( 17 ) Has openings, the radial outlets ( 19 ) for the exhaust gas flow ( 13 ) form.

Microturbine plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air flow ( 8th ) via axial inlets ( 24 ) in the recuperator ( 9 ) and / or via axial outlets ( 25 ) from the recuperator ( 9 ) emanates,

Microturbine plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas flow ( 13 ) and the air flow ( 8th ) in the recuperator ( 9 ) are guided at least partially in countercurrent to each other.

Microturbine plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the recuperator ( 9 ) Passages ( 20 ) for the exhaust gas flow ( 13 ) and passages ( 21 ) for the air flow ( 8th ) are arranged alternately to each other, each by at least one wall ( 22 ) are separated from each other.

Microturbine plant according to claim 6, characterized in that the walls ( 22 ) between an inner circumferential surface ( 16 ) and an outer lateral surface ( 17 ).

Microturbine plant according to claim 6 or 7, characterized in that the walls ( 22 ) have a curved course and parallel to each other along the circumference of the annular recuperator ( 9 ) are arranged.