16、微型涡轮机发电系统的全面解析

微型涡轮机发电系统的全面解析

1. 回热器（Recuperator）

1.1 基本原理与作用

热交换器用于将涡轮机排气流中的热量传递到发电循环中，回热器和再生器是两种主要的热交换器类型。回热器基于直接热交换原理工作，每种流体都有独立的流道，它们同时流经热交换器。简单来说，回热器就是将涡轮机排出的高温气体热量传递给较冷的压缩空气的热交换器。

微型涡轮机（MT）需要配备回热器以实现理想的热力学效率。向压缩空气添加热量可减少涡轮机提升气体温度所需的燃料量，因此回热器对于降低燃料消耗和成本、提高效率至关重要。然而，回热器会导致额外的压力损失，从而降低整体效率。所以，回热器对输出效率既有积极影响也有消极影响，需要进行平衡。

1.2 设计挑战与关键因素

回热器与压缩机排气、膨胀涡轮机排气、燃烧室入口和系统排气都有连接，因此其配置设计是一项巨大挑战，需要降低压力损失、降低制造成本并提高高温下的可靠性。回热器的主要因素包括高有效性、低压力损失、最小体积和重量、高可靠性和耐久性以及低成本。

1.3 类型与优势

回热器分为环形环绕式和后置立方体式。环形回热器的优点包括紧凑设计、良好的气动气体流道、低压降、无需外部管道以及较低的声学特征。立方体回热器的优点是热电联产时热气旁路简单，并且可以使用外部燃烧室处理各种脏燃料。

1.4 材料选择

回热器设计对于限制变形和热疲劳至关重要，不锈钢是回热器的典型材料，能提供长寿命和高效率。一些用于回热器结构的材料包括300系列不锈钢、Inconel 625、Inconel 803、Haynes 120、Haynes 214和PM20