热交换器以及配备了该热交换器的燃气涡轮机设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种热交换器以及配备了热交换器的燃气涡轮机设备。
[0002]依据于2013年2月18日向日本提出专利申请的特愿2013-029472号本申请主张优先权，并在此处援用其内容作为参考。
【背景技术】
[0003]一般来说，作为热交换器而被提出的技术中有，如下述专利文献1，具备设置在胴体内的多个传热管、支撑传热管的多个传热管支撑装置的热交换器。该热交换器，在管内流体和管外流体之间进行热交换，前者在传热管的内部流通，后者在传热管的外部，朝着与管内流体相反的方向流通。
[0004]而且，该热交换器，在传热管支撑装置上，设置了蛋架型乱流促进机构。由此，在传热管外部流通的流体，在传热管与蛋架型乱流促进机构之间的部分流通时，会扰乱流体的层流，因此，在与传热管内部流通的流体之间，进行有效的热交换。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开昭62-166296号公报
【发明内容】
[0008]要解决的技术问题
[0009]像这样，通过上述专利文献I中提到的热交换器，热交换率只是稍微上升，所以，期望能提升更高的热交换率。
[0010]本发明提供能够有效进行热交换的热交换器以及配备了这种热交换器的燃气涡轮机设备。
[0011]技术方案
[0012](I)根据本发明的第一方式，热交换器具备:胴体和多个传热管以及支撑板。所述多个传热管配置在所述胴体内部。所述支撑板在该传热管的长边方向上隔开间隔配置为多个。在所述支撑板形成有用来所述多个传热管所插通的多个管插通孔。在所述多个支撑板中，在所述长边方向上相邻接的两个所述支撑板之间，相对于一个所述传热管的所述管插通孔的形状相互不同。
[0013]根据上述结构，在相对于一个传热管的支撑板上形成的管插通孔形状，在相邻的支撑板之间相互不同。因此，在支撑板的管插通孔与传热管之间所形成的空间部分形状，与相邻的支撑板彼此不同。由此，当传热管外部流通的流体，通过该空间部分时，根据空间部分的形状，来破坏层流。据此，在传热管内部流通的流体和传热管外部流通的流体之间，在传热管整个长边方向上进行有效的热交换。
[0014](2)上述(I)所述的热交换器中，在所述多个传热管束的外周一侧设置有导管，该导管在覆盖这些多个传热管束的同时，在所述长边方向上延伸，且在所述胴体的内周面之间隔开间隔来配置。
[0015]根据上述结构，在传热管内部流通的流体，以下称为管内流体，和传热管外部流通的流体以下称为管外流体之间进行热交换。在这里，即便通过热交换而管外流体温度升高，因为管外流体流过导管内，所以可以抑制存在于导管外部与胴体内周面之间的流体温度上升。由此，由于胴体自身温度不会上升，可以维持作为热交换器的健全状态。
[0016](3)上述(I)或(2)所述的热交换器中，在所述传热管的外周面设置有翅片，该翅片在朝向径向外侧突出的同时，朝向所述长边方向延伸而存在。
[0017]根据上述结构，通过在传热管上设置了翅片，热交换时传热面积增大，能有效地进行热交换。
[0018](4)上述⑴至(3)任一项所述的热交换器中，在所述胴体上设置有将管内流体供给至所述多个所述传热管内的入口集管器配管和将热交换之后的所述管内流体从该传热管排出的出口集管器配管中的至少一个。
[0019]根据上述结构，比如设置了入口集管器配管的情况下，通过入口集管器配管将管内流体供给传热管内，从传热管排出进行了热交换的管内流体。在这里，一般就热交换器而言，有一种热交换器，分别在胴体内设置了将管内流体供给胴体内的喷嘴，以及将热交换之后的管内流体排出胴体的喷嘴。此热交换器，需要设置障壁，来隔断设置了供给一侧喷嘴这一侧的舱室和设置了排出一侧喷嘴这一侧的舱室。另一方面，上述结构的热交换器，通过设置入口集管器配管，不需要设置这样的障壁，就可以分离热交换前后的管内流体。因此，可以削减设置该障壁产生的成本。并且，即便在设置了出口集管器配管的情况下，也和设置了入口集管器配管的情况一样，可以分离热交换前后的管内流体。所以，可以削减设置该障壁所产生的成本。
[0020](5)上述(4)所述的热交换器中，可设置有所述入口集管器配管和所述出口集管器配管。
[0021 ] 根据上述结构，通过入口集管器配管，将管内流体供给传热管内，通过出口加工区配管，将热交换后的管内流体从传热管中排出。在这里，一般就热交换器而言，有的有用于支撑传热管端部的管板，在胴体上设置了供给管内流体的喷嘴以及排出热交换后管内流体的喷嘴。这种热交换器，根据胴体的温度、压力、内径等条件来决定管板的厚度，因此，根据条件不同，需要加厚管板的厚度。另一方面，上述结构的热交换器，通过设置入口集管器配管以及出口集管器配管，不需要这样的管板，就可以分离热交换前后的管内流体。所以，可以削减该管板所产生的成本。
[0022](6)根据本发明第二方式，燃气涡轮机设备具备上述(I)至(5)中任一项中所述的热交换器、空气压缩机、燃烧器以及涡轮。空气压缩机压缩外气而生成压缩空气。燃烧器在压缩空气中燃烧燃料而生成燃气。涡轮通过高温高压燃气来驱动。所述热交换器中供有，作为被加热流体而供给所述燃烧器的燃料。
[0023]根据上述结构，可以对作为被加热流体的燃料进行热交换，使其处于高温状态。由此，将高温燃料供给燃烧器，所以燃烧器可以有效地发生高温燃气。
[0024](7)上述(6)所述的燃气涡轮机设备，可进一步具备废热回收锅炉，其令从所述涡轮机中排出的燃气和水进行热交换，从而产生蒸气。在所述传热管的内部，流通有管内流体。在所述传热管的外部且在所述胴体的内部，管外流体流通。所述管内流体为从所述废热回收锅炉中导出的流体。所述管外流体为供给至所述热交换器的所述燃料，其与所述管内流体进行热交换，从而升温，并被供给至所述燃烧器。
[0025]根据上述结构，热交换器可以对管内流体和管外流体进行热交换，使得作为管外流体的燃料处于高温状态。由此，将高温状态燃料供给燃烧器，因此燃烧器可以有效地发生高温燃烧气体。
[0026]上述6所述的燃气涡轮机设备，可进一步具备废热回收锅炉，其令从所述涡轮机中排出的燃气和水进行热交换，从而产生蒸气。在所述传热管的内部，流通有管内流体。在所述传热管的外部且所述胴体的内部，流通有管外流体。所述管外流体为从所述废热回收锅炉中导出的流体。所述管内流体为供给所述热交换器的所述燃料，与所述管外流体进行热交换，使其温度上升，并供给所述燃烧器。
[0027]根据上述结构，热交换器可以对管内流体和管外流体进行热交换，使得管内流体燃料处于高温状态。由此，将高温状态燃料供给燃烧器，因此燃烧器可以有效地发生高温燃烧气体。
[0028](9)根据本发明第三方式，燃气涡轮机设备具备:上述(I)至上述(5)中任一项所述的热交换器、空气压缩机、燃烧器以及涡轮。空气压缩机压缩外气而生成压缩空气。所述燃烧器在压缩空气中燃烧燃料而生成燃气。涡轮通过高温高压燃气来驱动。在所述热交换器中，供给有作为被加热流体的、供给至所述燃烧器的燃料。
[0029]根据上述结构，可以对作为被冷却流体的冷却用流体进行热交换，使其处于低温状态。由此，将低温状态的冷却用流体供给涡轮机，因此可以有效地冷却涡轮机内部。
[0030](10)上述(9)所述的燃气涡轮机设备可进一步具备了废热回收锅炉、蒸汽涡轮机、冷凝器。所述废热回收锅炉将从所述涡轮机中排出的燃气和水进行热交换，从而发生蒸汽。。所述蒸汽涡轮机，其利用该废热回收锅炉所生成的蒸汽来驱动。所述冷凝器，将驱动该蒸汽涡轮机的蒸汽变回水。在所述传热管的内部，流通有管内流体。在所述传热管的外部且所述胴体的内部，流通有管外流体。所述管内流体为从所述冷凝器中导出的流体。所述管外流体为从所述空气压缩机中抽出的抽气空气，其与所述管内流体进行热交换，从而降温，并被供给至所述涡轮机。
[0031]根据上述结构，热交换器通过对管内流体和管外流体进行热交换，可以使得作为管外流体的抽气空气处于低温状态。由此，将低温状态的抽气空气供给涡轮机，因此可以有效地冷却涡轮机内部。
[0032](11)上述(9)所述的燃气涡轮机设备，可进一步具备废热回收锅炉、蒸汽涡轮机、冷凝器。所述废热回收锅炉将从所述涡轮机中排出的燃气和水进行热交换，从而发生蒸汽。所述蒸汽涡轮机，其利用该废热回收锅炉所生成的蒸汽来驱动。所述冷凝器，将驱动该蒸汽涡轮机的蒸汽变回水。在所述传热管的内部，流通有管内流体。在所述传热管的外部且所述胴体的内部，流通有管外流体。所述管外流体为从所述冷凝器中导出的流体。所述管内流体为从所述空气压缩机中抽出的抽气空气，其与所述管外流体进行热交换，从而降温，并被供给至所述涡轮机。
[0033]根据上述结构，热交换器通过对管内流体和管外流体进行热交换，可以使得作为管内流体的抽气空气处于低温状态。由此，将低温状态的抽气空气供给涡轮机，因此可以有效地冷却涡轮机内部。
[0034]有益效果
[0035]通过所述热交换器以及具备了这种热交换器的燃气涡轮机设备，可以有效地进行热交换。
【附图说明】
[0036]图1是本发明第一实施方式所涉及热交换器整体结构示意图。
[0037]图2是图1的A-A截面图。
[0038]图3是本发明第一实施方式所涉及热交换器上的导管部分截面图。
[0039]图4A是构成本发明第一实施方式所涉及的热交换器的一个支撑板部分截面图。
[0040]图4B是与构成本发明第一实施方式所涉及的热交换器的一个支撑板相邻支撑板部分的截面图。
[0041]图5A是图1的B-B截面图。
[0042]图5B是图5A所示位置上传热管周边的纵截面图。
[0043]图6A是构成本发明第二实施方式所涉及的热交换器的一个支撑板部分截面图。
[0044]图6B是与构成本发明第二实施方式所涉及的热交换器的一个支撑板相邻的支撑板部分的截面图。
[0045]图7A是构成本发明第三实施方式所涉及的热交换器的一个支撑板部分截面图。
[0046]图7B