CH701299A2 - System zur Kühlung und Entfeuchtung von Gasturbineneinlassluft. - Google Patents

Abstract

Ein System enthält einen Luftkühler (133). Der Luftkühler (133) enthält einen Luftpfad (144), einen Wärmetauscher (174), der dazu eingerichtet ist, eine Entfeuchtungsflüssigkeit zu kühlen, und einen Kühler (194), der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit aufzunehmen und diese in unmittelbare Berührung mit dem Luftpfad (144) zu bringen. Darüber hinaus ist die Entfeuchtungsflüssigkeit dazu eingerichtet, Feuchtigkeit aus der Luft in dem Luftpfad (144) zu kühlen und zu entfernen.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die vorliegend beschriebene Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Kühlen von Gasturbineneinlassluft.

[0002] Eine Gasturbine verbrennt ein Gemisch von Brennstoff und Luft, um eine oder mehrere Turbinenstufen anzutreiben. Wie bekannt, saugt die Gasturbine im Allgemeinen Umgebungsluft in einen Verdichter, der die Luft mit Blick auf eine optimale Verbrennung des Brennstoffs in einer Brennkammer bis zu einem geeigneten Druck verdichtet. Ungünstigerweise können die Temperatur und die Feuchtigkeit der Umgebungsluft abhängig von der geographischen Lage, der Jahreszeit und dergleichen bedeutend variieren. Die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kann Komponenten der Gasturbine beschädigen. Beispielsweise kann die Luftfeuchtigkeit Korrosion und Vereisung in dem Gasturbinenverdichter beschleunigen. Darüber hinaus kann die Temperatur der Umgebungsluft die Leistung der Gasturbine mindern. Eine Beeinflussung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit der in die Gasturbine aufgenommenen Luft kann daher die Leistung und die Lebensdauer der Gasturbine wesentlich verbessern.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0003] Im Folgenden sind spezielle Ausführungsbeispiele gemäss dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, vielmehr sollen diese Ausführungsbeispiele lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung geben. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen abdecken, die den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.

[0004] In einem ersten Ausführungsbeispiel enthält ein System eine Turbinenluftreinigungseinrichtung, die einen Entfeuchtungsflüssigkeitspfad, der dazu eingerichtet ist, eine Entfeuchtungsflüssigkeit durch einen Luftstrom zu leiten, der zu einem Turbineneinlass geleitet ist, sowie ein poröses Medium aufweist, das in dem Entfeuchtungsflüssigkeitspfad angeordnet ist, wobei das poröse Medium dazu eingerichtet ist, den Luftstrom eine unmittelbare Berührung mit der Entfeuchtungsflüssigkeit zu vermitteln.

[0005] In einem zweiten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: ein Luftkühler, mit einem Luftpfad, ein Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, eine Entfeuchtungsflüssigkeit zu kühlen, und ein Kühler, der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit aufzunehmen und diese in unmittelbare Berührung mit dem Luftpfad zu bringen, wobei die Entfeuchtungsflüssigkeit dazu eingerichtet ist, Luft in dem Luftpfad zu kühlen und Feuchtigkeit aus diesem zu entfernen.

[0006] In einem dritten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: ein Medienkühler, mit einem Luftpfad, einem Entfeuchtungsflüssigkeitspfad und einem porösen Medium, das sowohl in dem Luftpfad als auch in dem Entfeuchtungsflüssigkeitspfad in dem Medienkühler angeordnet ist, wobei das poröse Medium dazu eingerichtet ist, eine unmittelbare Berührung zwischen der Luft in dem Luftpfad und der Entfeuchtungsflüssigkeit in dem Entfeuchtungsflüssigkeitspfad zu vermitteln.

Kurzbeschreiburig der Zeichnungen

[0007] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind: <tb>Fig. 1<sep>zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer integrierte Kohlevergasung verwendenden Kombinationskraftanlage (IGCC), das eine Luftkühlungseinheit enthält, gemäss einem Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 2<sep>veranschaulicht die Luftkühlungseinheit und die Gasturbine, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, in einem Blockdiagramm, gemäss einem Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 3<sep>veranschaulicht schematisch einen Kühler der in Fig. 2 gezeigten Luftkühlungseinheit, gemäss einem Ausführungsbeispiel; und <tb>Fig. 4<sep>veranschaulicht in einer grafischen Darstellung einen Betrieb der in Fig. 1 veranschaulichten Luftkühlungseinheit, gemäss einem Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0008] Nachfolgend werden ein oder mehrere spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Ausstattungsmerkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte aber klar sein, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche anwendungsspezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, z.B. Konformität mit systembezogenen und wirtschaftlichen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein könnte, jedoch nichtsdestoweniger für den Fachmann, der über den Vorteil dieser Beschreibung verfügt, eine Routinemassnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung bedeuten würde.

[0009] Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel «ein» «eine», bzw. «der, die, das» etc. das Vorhandensein von mehr als einem Element einschliessen. Die Begriffe «umfassen», «enthalten» und «aufweisen» sind als einschliessend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgelisteten Elementen unterscheiden.

[0010] Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, betreffen die offenbarten Ausführungsbeispiele ein System und Verfahren zum Kühlen von Gasturbineneinlassluft mittels eines Entfeuchtungsflüssigkeitszyklus. Insbesondere können die offenbarten Ausführungsbeispiele einen ein Direktkontaktmedium aufweisenden Feuchtigkeitsabsorber/Kühler verwenden, der einen Entfeuchtungsflüssigkeitszyklus nutzt, anstatt Wärmetauscher, die mit mittelbarer Berührung arbeiten (z.B. mit einem in Kühlschlangen isolierten Arbeitsfluid), einen Verdunstungskühler, einen mechanischen Kühler, einen Absorptionskühler oder thermische Energiespeicherungssysteme einzusetzen. Das System weist wenigstens einen Kreislauf für abgekühlte Entfeuchtungsflüssigkeit auf, um Wärme und Feuchtigkeit aus einem Turbineneinlass-luftstrom zu absorbieren, was die Luftbedingung einer Trockentemperatur, die diejenige der Umgebung wesentlich unterschreitet, und eine relative Luftfeuchtigkeit zum Ergebnis hat, die deutlich geringer als 100 % ist. Der Wärme- und Materialübertragungsvorgang findet statt, wenn die Einlassluft einen eine unmittelbare Berührung verwendenden Kühler durchströmt, der stromabwärts eines oder mehrerer Turbineneinlassluftfilter eingebaut sein kann.

[0011] Gekühlte Entfeuchtungsflüssigkeit wird in unmittelbare Berührung mit Luft gebracht, die durch einen in einem Kühler angeordneten Luftpfad strömt. Dies bewirkt, dass die Entfeuchtungsflüssigkeit der Luft Wasser entzieht und selbst mit Wasser verdünnt wird. Darüber hinaus verursacht die unmittelbare Berührung der abgekühlten Entfeuchtungsflüssigkeit mit der Luft eine Wärmeübertragung, die die Luft abkühlt und die Entfeuchtungsflüssigkeit erwärmt. Die Entfeuchtungsflüssigkeit und das Wasser werden aus der Luft über ein (beispielsweise poröses) Medium abgeschieden, und die Entfeuchtungsflüssigkeit und das Wasser werden in einer Auffangwanne des Kühlers gesammelt. Nachdem die verdünnte und erwärmte Entfeuchtungsflüssigkeit die Auffangwanne erreicht hat, wird sie zu wenigstens einem kühlenden Wärmetauscher gepumpt, um die absorbierte Wärme abzuführen, wobei die Temperatur der Entfeuchtungsflüssigkeit wieder auf ihren ursprünglich voreingestellten Pegel reduziert wird, um zu dem Einlassluftkühler zurückgeleitet zu werden. Um eine gewünschte Konzentration der Entfeuchtungsflüssigkeit aufrecht zu erhalten, ist das System mit wenigstens einem Wiederaufbreitungskreislauf ausgerüstet, der einen Nebenstrom der verdünnten und erwärmten Entfeuchtungsflüssigkeit aufnimmt, deren Temperatur mittels wenigstens einer Heizvorrichtung steigert und anschliessend die Entfeuchtungsflüssigkeit dazu veranlasst, die aufgenommene Feuchtigkeit mittels eines Verdunsters freizugeben. Die wiederaufbereitete Entfeuchtungsflüssigkeit wird wieder in die Kühlerauffangwanne eingespeist. Mit Blick auf eine effiziente Nutzung der Energie kann das Heizelement die aus Turbinenabgas wiedergewonnene Wärme oder sonstige verfügbare Wärmequellen verwenden, beispielsweise einen Turbinengehäuse-entlüftungskanalausstoss.

[0012] Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines integrierte Kohlevergasung verwendenden Kombinationskraftanlagen- (IGCC) -Systems 100, das ein Synthesegas, d.h. ein synthetisches Gas, erzeugen und verbrennen kann. Wie nachstehend erläutert, kann das System 100 eine oder mehrere Luftkühlungseinheiten (z.B. 133) verwenden, die einen ein Direktkontaktmedium aufweisenden Feuchtigkeitsabsorber/Kühler nutzen, der einen Entfeuchtungsflüssigkeitszyklus aufweist, wobei jede Luftkühlungseinheit dazu eingerichtet sein kann, gleichzeitig die Temperatur und die Feuchtigkeit der Luft zu reduzieren. Die folgende Beschreibung soll mögliche Anwendungen der offenbarten Luftkühlungseinheiten erläutern. Elemente des IGCC-Systems 100 können eine Brennstoffquelle 102 enthalten, beispielsweise eine Festkörpereinspeisung, die als eine Energiequelle für das IGCC-System verwendet werden kann. Die Brennstoffquelle 102 kann auf Kohle, Erdölkoks, Biomasse, Holzmaterialien, landwirtschaftlichen Abfallprodukten, Teeren, Koksgas und Asphalt, oder auf sonstigen kohlenstoffhaltigen Elementen basieren.

[0013] Der Festbrennstoff der Brennstoffquelle 102 kann zu einer Einsatzmaterialaufbereitungseinheit 104 geleitet werden. Die Einsatzmaterialaufbereitungseinheit 104 kann beispielsweise die Grösse und Form des Materials der Brennstoffquelle 102 durch Zerhacken, Mahlen, Häckseln, Pulverisieren, Verpressen oder Palettieren des Materials der Brennstoffquelle 102 ändern, um ein Einsatzmaterial zu erzeugen. Darüber hinaus können der Brennstoffquelle 102 in der Einsatzmaterialaufbereitungseinheit 104 Wasser oder sonstige geeignete Flüssigkeiten hinzugefügt werden, um ein breiförmiges Einsatzmaterial zu erzeugen. In weiteren Ausführungsbeispielen wird der Brennstoffquelle keine Flüssigkeit hinzugefügt, so dass sich ein trockenes Einsatzmaterial ergibt.

[0014] Das Einsatzmaterial kann von der Einsatzmaterialaufbereitungseinheit 104 zu einer Vergasungseinrichtung 106 geleitet werden. Die Vergasungseinrichtung 106 kann das Einsatzmaterial in ein synthetisches Gas, z.B. in eine Kombination von Kohlen-monoxid und Wasserstoff, umwandeln. Diese Umwandlung kann erreicht werden, indem das Einsatzmaterial einer geregelten/gesteuerten Menge von Dampf und Sauerstoff ausgesetzt wird, die in Abhängigkeit von der Bauart der verwendeten Vergasungseinrichtung 106 hohe Drücke, z.B. im Bereich von etwa 20 Bar bis 85 Bar, und Temperaturen von z.B. etwa 700 Grad Celsius bis 1600 Grad Celsius, aufweisen. Der Vergasungsprozess kann beinhalten, dass das Einsatzmaterial einem Pyrolyseverfahren unterworfen wird, bei dem das Einsatzmaterial erwärmt wird. Die Temperaturen im Inneren der Vergasungseinrichtung 106 können während des Pyrolyseverfahrens abhängig von der Brennstoffquelle 102, die zur Erzeugung des Einsatzmaterials verwendet wird, im Bereich von etwa 150 Grad Celsius bis 700 Grad Celsius liegen. Die Erwärmung des Einsatzmaterials während des Pyrolyseverfahrens kann einen Feststoff (z.B. ein Schwelkoks) und Rückstandsgase (z.B. Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff) erzeugen. Das Gewicht der künstlichen Kohle, die von dem Einsatzmaterial aus dem Pyrolyseverfahren übrig bleibt, beträgt möglicherweise lediglich bis zu etwa 30 % des Gewichts des ursprünglichen Einsatzmaterials.

[0015] Anschliessend kann in der Vergasungseinrichtung 106 ein Verbrennungsprozess stattfinden. Die Verbrennung kann ein Einführen von Sauerstoff zu der künstlichen Kohle und den Rückstandsgasen beinhalten. Der Schwelkoks und die Rückstandsgase können mit dem Sauerstoff reagieren, um Kohlendioxid und Kohlenmonoxid zu bilden, was Wärme für die nachfolgenden Vergasungsreaktionen erzeugt. Die Temperaturen während des Verbrennungsprozesses können im Bereich von etwa 700 Grad Celsius bis 1600 Grad Celsius liegen. Als Nächstes kann während eines Vergasungsschritts Dampf in die Vergasungseinrichtung 106 eingeführt werden. Der Schwelkoks kann mit dem Kohlendioxid und Dampf reagieren, um bei Temperaturen im Bereich von etwa 800 Grad Celsius bis 1100 Grad Celsius Kohlenmonoxid und Wasserstoff hervorzubringen. Im Wesentlichen verwendet die Vergasungseinrichtung Dampf und Sauerstoff, um es einem Teil des Einsatzmaterials zu erlauben, «verbrannt» zu werden, um Kohlenmonoxid hervorzubringen und Energie freizugeben, was eine zweite Reaktion antreibt, die weiteres Einsatzmaterial in Wasserstoff und zusätzliches Kohlendioxid umwandelt.

[0016] Auf diese Weise wird durch die Vergasungseinrichtung 106 ein resultierendes Gas hergestellt. Dieses resultierende Gas kann etwa 85% Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu gleichen Anteilen sowie CH4, HCl, HF, COS, NH3, HCN und (in Abhängigkeit von dem Schwefelanteil des Einsatzmaterials) H2S enthalten. Dieses resultierende Gas kann als unreines Synthesegas bezeichnet werden, da es beispielsweise H2S enthält. Die Vergasungseinrichtung 106 kann ausserdem Abfallprodukte, z.B. Schlacke 108, erzeugen, die ein nasses Aschematerial beinhalten können. Diese Schlacke 108 kann aus der Vergasungseinrichtung 106 entfernt und beispielsweise als Strassenbelag oder als ein sonstiges Baumaterial entsorgt werden. Zur Reinigung des unreinen Synthesegases kann eine Gasreinigungseinheit 110 genutzt werden. Die Gasreinigungseinheit 110 kann das unreine Synthesegas spülen, um das HCl, HF, COS, HCN und H2S aus dem unreinen Synthesegas zu entfernen, was eine Absonderung von Schwefel 111 in einer Schwefelverarbeitungseinheit 112 einschliessen kann, beispielsweise durch ein Verfahren zum Entfernen von saurem Gas in der Schwefelverarbeitungseinheit 112,. Ausserdem kann die Gasreinigungseinheit 110 Salze 113 aus dem unreinen Synthesegas mittels einer Wasseraufbereitungseinheit 114 abscheiden, die Wasserreinigungstechniken nutzen kann, um anhand des unreinen Synthesegases nutzbare Salze 113 zu erzeugen. Danach kann das von der Gasreinigungseinheit 110 ausgegebene Gas ein sauberes synthetisches Gas (wobei z.B. der Schwefel 111 aus dem synthetischen Gas entfernt ist) beinhalten, das Spurenmengen sonstiger chemischer Stoffe, z.B. NH3(Ammoniak) und CH4 (Methan) enthält.

[0017] Eine Gasverarbeitungseinheit 116 kann genutzt werden, um Rückstandsgasbestandteile 117, beispielsweise Ammoniak und Methan, sowie Methanol oder sonstige chemische Reststoffe aus dem sauberen Synthesegas zu entfernen. Allerdings ist die Entfernung von Rückstandsgasbestandteilen 117 aus dem sauberen Synthesegas optional, da das saubere synthetische Gas auch dann als ein Brennstoff genutzt werden kann, wenn die Rückstandsgasbestandteile 117, z.B. Endgas, darin enthalten sind. An dieser Stelle kann das saubere synthetische Gas etwa 3 % CO, etwa 55 % H2 und etwa 40 % CO2 enthalten und im Wesentlichen von H2S befreit sein. Dieses saubere synthetische Gas kann einer Brennkammeranordnung 120, z.B. einem Brennraum einer Gasturbine 118, als verbrennbarer Brennstoff zugeführt werden. In einer Abwandlung kann das CO2 aus dem sauberen Synthesegas vor der Zufuhr zu der Gasturbine entfernt werden.

[0018] Das IGCC-System 100 kann ausserdem eine Luftzerlegungsanlage (LZA) 122 enthalten. Die LZA 122 kann dazu dienen, Luft, beispielsweise mittels Destillationstechniken, in anteilige Gase zu zerlegen. Die LZA 122 kann aus der Luft, die ihr von einem ergänzenden Luftverdichter 123 zugeführt wird, Sauerstoff abscheiden, und die LZA 122 kann den abgesonderten Sauerstoff der Vergasungseinrichtung 106 zuführen. Darüber hinaus kann die LZA 122 einem Verdünnungsstickstoff-(DGAN)-Verdichter 124 abgesonderten Stickstoff zuführen.

[0019] Der DGAN-Verdichter 124 kann den von der LZA 122 her aufgenommenen Stickstoff wenigstens bis zu Druckpegeln verdichten, die mit jenen in der Brennkammer 120 übereinstimmen, um die einwandfreie Verbrennung des Synthesegases nicht zu beeinträchtigen. Daher kann der DGAN-Verdichter 124, nachdem der DGAN-Verdichter 124 den Stickstoff bis zu einem geeigneten Pegel ausreichend verdichtet hat, den verdichteten Stickstoff der Brennkammer 120 der Gasturbine 118 zuführen. Der Stickstoff kann als ein Verdünnungsmittel verwendet werden, um beispielsweise eine Steuerung von Emissionen durchzuführen.

[0020] Wie im Vorausgehenden beschrieben, kann der aus dem DGAN-Verdichter stammende verdichtete Stickstoff 124 der Brennkammer 120 der Gasturbine 118 zugeführt werden. Die Gasturbine 118 kann eine Turbine 130, eine Antriebswelle 131 und einen Verdichter 132 sowie die Brennkammeranordnung 120 enthalten. Die Brennkammer 120 kann Brennstoff, z.B. synthetisches Gas, aufnehmen, der von den Brennstoffdüsen ausgehend mit Druck injiziert werden kann. Dieser Brennstoff kann mit verdichteter Luft sowie mit aus dem DGAN-Verdichter 124 stammenden verdichteten Stickstoff gemischt und in der Brennkammer 120 verbrannt werden. Diese Verbrennung kann heisse unter Druck gesetzte Abgase erzeugen.

[0021] Die Brennkammer 120 kann die Abgase in Richtung eines Abgasauslasses der Turbine 130 lenken. Während die aus der Brennkammer 120 stammenden Abgase die Turbine 130 durchqueren, veranlassen sie, dass in der Turbine 130 angeordnete Turbinenschaufeln die Antriebswelle 131 längs einer Achse der Gasturbine 118 in Drehung versetzen. Wie zu sehen, ist die Antriebswelle 131 mit unterschiedlichen Komponenten der Gasturbine 118 einschliesslich des Verdichters 132 verbunden.

[0022] Die Antriebswelle 131 kann die Turbine 130 mit dem Verdichter 132 verbinden, um ein Laufrad zu bilden. Der Verdichter 132 kann Schaufeln aufweisen, die mit der Antriebswelle 131 verbunden sind. Auf diese Weise kann eine Rotation der in der Turbine 130 angeordneten Turbinenschaufeln bewirken, dass die Antriebswelle 131, die die Turbine 130 mit dem Verdichter 132 verbindet, in dem Verdichter 132 angeordnete Schaufeln drehend antreibt. Diese Rotation der Laufschaufeln in dem Verdichter 132 führt dazu, dass der Verdichter 132 Luft verdichtet, die er über eine Luftansaugöffnung in dem Verdichter 132 aufgenommen hat. Die über die Luftansaugöffnung des Verdichters 132 aufgenommene verdichtete Luft kann von einer Luftkühlungseinheit 133 (z.B. einem Luftkühler) her aufgenommen werden. Die gekühlte Luft kann anschliessend durch den Verdichter 132 verdichtet werden, und die verdichtete Luft kann in die Brennkammer 120 eingespeist und mit Brennstoff und verdichtetem Stickstoff vermischt werden, um eine Steigerung des Wirkungsgrads der Verbrennung zu ermöglichen. Die Antriebswelle 131 kann ausserdem mit einer Last 134 verbunden sein, die eine stationäre Last sein kann, z.B. ein elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischen Stroms, beispielsweise in einem Kraftwerk. In der Tat kann die Last 134 eine beliebige geeignete Einrichtung sein, die durch die Drehmomentausgabe der Gasturbine 118 angetrieben wird.

[0023] Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, enthält ein Ausführungsbeispiel der Luftkühlungseinheit 133 (d.h. der Turbinenluftreinigungseinheit) einen ein Direktkontaktmedium aufweisenden Feuchtigkeitsabsorber/Kühler, der einen Entfeuchtungsflüssigkeitszyklus aufweist, wobei die Luftkühlungseinheit 133 dazu eingerichtet ist, gleichzeitig die Temperatur und die Feuchtigkeit der Luft zu reduzieren. Die Verringerung der Temperatur und der Feuchtigkeit der Luft kann die Leistung und Lebensdauer der Gasturbine 118 verbessern. Beispielsweise kann die reduzierte Temperatur eine durch die Gasturbine 118 ausgegebene Wellenleistung erhöhen, und die Reduzierung der Luftfeuchtigkeit kann die Gefahr einer auf Feuchtigkeit in der Luft zurückzuführenden Korrosion von Komponenten des Triebwerks 118 vermindern. Die Luftkühlungseinheit 133, die einen ein Direktkontaktmedium aufweisenden Feuchtigkeitsabsorber/Kühler, der einen Entfeuchtungsflüssigkeitskreislauf aufweist, nutzt, kühlt in klimatischen Umgebungen sowohl niedriger als auch hoher Luftfeuchtigkeit zufriedenstellend und ist somit nicht, wie beispielsweise Verdunstungskühler, auf klimatische Umgebungen geringer Luftfeuchtigkeit beschränkt. Als ein weiteres Beispiel stellt ein Ausführungsbeispiel der Luftkühlungseinheit 133, das einen ein Direktkontaktmedium aufweisenden Feuchtigkeitsabsorber/Kühler mit einem Entfeuchtungsflüssigkeitszyklus nutzt, mittels eines einfachen Mediums und mittels einer unmittelbaren Berührung mit einer Entfeuchtungsflüssigkeit eine gute Kühlung bereit, anstatt ein Kühlfluid in umfangreichen Kühlschlangen eines Wärmetauschers zu isolieren, die möglicherweise kostspielig sind und einen erheblichen Platzbedarf haben.

[0024] Das IGCC-System 100 kann ferner eine Dampfturbine 136 und ein Wärmerückgewinnungsdampferzeugungs-(HRSG)-System 138 enthalten. Die Dampfturbine 136 kann eine zweite Last 140 antreiben. Die zweite Last 140 kann ebenfalls ein elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischen Stroms sein. Allerdings können sowohl die erste als auch die zweite Last 134, 140 auch andere Arten von Lasten sein, die durch die Gasturbine 118 und durch die Dampfturbine 136 angetrieben werden können. Obwohl die Gasturbine 118 und die Dampfturbine 136, wie in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel gezeigt, unterschiedliche Lasten 134 und 140 antreiben können, können die Gasturbine 118 und die Dampfturbine 136 darüber hinaus auch im Tandem eingesetzt werden, um eine einzige Last über eine einzige Welle anzutreiben. Die speziellen Konstruktionen der Dampfturbine 136 sowie der Gasturbine 118 können anwendungsspezifisch sein und eine beliebige Kombination von Abschnitten aufweisen.

[0025] Das System 100 kann ferner den HRSG 138 enthalten. Erwärmtes Abgas aus der Gasturbine 118 kann in den HRSG 138 geleitet und genutzt werden, um Wasser zu erwärmen und Dampf hervorzubringen, der genutzt wird, um die Dampfturbine 136 anzutreiben. Beispielsweise kann ein Ausstoss eines Niederdruckabschnitts der Dampfturbine 136 in einen Kondensator 142 geleitet werden. Der Kondensator 142 kann einen Kühlturm 128 nutzen, um erwärmtes Wasser gegen gekühltes Wasser auszutauschen. Der Kühlturm 128 dient dazu, dem Kondensator 142 Kühlwasser zuzuführen, um eine Kondensation des Dampfes zu unterstützen, der aus der Dampfturbine 136 zu dem Kondensator 142 geleitet ist. Kondensat aus dem Kondensator 142 kann wiederum in den HRSG 138 geleitet werden. Auch hier kann auch Abgas aus der Gasturbine 118 in den HRSG 138 gelenkt werden, um das aus dem Kondensator 142 stammende Wasser zu erwärmen und Dampf hervorzubringen.

[0026] In kombinierte Zyklen verwendenden Systemen wie dem IGCC-System 100 können heisse Abgase aus der Gasturbine 118 zu dem HRSG 138 strömen, wo sie genutzt werden können, um Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur zu erzeugen. Der durch den HRSG 138 erzeugte Dampf kann anschliessend durch die Dampfturbine 136 hindurch geführt werden, um Strom zu erzeugen. Darüber hinaus kann der erzeugte Dampf auch anderen Verarbeitungsprozessen zugeführt werden, die Dampf nutzen können, z.B. der Vergasungseinrichtung 106. Der Erzeugungszyklus der Gasturbine 118 wird häufig als der «Hochenergiezyklus» bezeichnet, wohingegen der Erzeugungszyklus der Dampfturbine 136 häufig als der «Niedrigenergiezyklus» bezeichnet wird. Die Kombination dieser Maschinen kann eine kombinierte Zyklen verwendende Kraftanlage 143 bilden. Durch eine Kombination dieser beiden Zyklen, wie sie in Fig. 1veranschaulicht ist, kann das IGCC-System 100 die Wirkungsgrade beider Zyklen steigern. Insbesondere kann aus dem Hochenergiezyklus stammende Abgaswärme aufgefangen und genutzt werden, um Dampf für den Einsatz in dem Niedrigenergiezyklus zu erzeugen. Das Abgas aus der Gasturbine kann ausserdem, wie nachfolgend erläutert, in Zusammenhang mit der Luftkühlungseinheit 133 genutzt werden.

[0027] Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Gasturbine 118 und der Luftkühlungseinheit 133. Während lediglich eine einen einfachen Zyklus aufweisende Gasturbine 118 in Fig. 2 veranschaulicht und nachstehend beschrieben ist, sollte beachtet werden, dass die Luftkühlungs-einheit 133 in Zusammenhang mit einem einen einfachen Zyklus aufweisenden Triebwerk in Verbindung mit einem IGCC-System 100 oder unabhängig von einem IGCC-System 100 genutzt werden kann. In ähnlicher Weise kann die Luftkühlungseinheit 133 in Zusammenhang mit einer einen einfachen Zyklus aufweisenden Kraftanlage oder mit einer kombinierte Zyklen verwendenden Kraftanlage 143 entweder in einem IGCC-System 100 oder unabhängig von einem IGCC-System 100 verwendet werden. In der Tat kann die Anwendung einer Luftkühlungseinheit 133, wie nachstehend dargelegt, allgemein für ein beliebiges Turbinensystem verwendet werden.

[0028] Wie zuvor erörtert, enthält die Gasturbine 118 die Brennkammeranordnung 120, die Turbine 130 und die längs einer Achse der Gasturbine 118 angeordnete Antriebswelle 131, die Last 134 und den Verdichter 132. Der Verdichter 132 nimmt entlang des Pfades 144 abgekühlte Luft aus der Luftkühlungseinheit 133 auf. Die Kühlung dieser Luft kann, wie nachfolgend in Zusammenhang mit der Luftkühlungseinheit 133 beschrieben, über einen Kühlungs- und Entfeuchtungsvorgang erreicht werden.

[0029] Wie oben beschrieben, kann die Luftkühlungseinheit 133 dazu dienen, Luft zu kühlen, um sie dem Verdichter 132 zuzuführen. Die Luftkühlungseinheit 133 kann diesen Kühlvorgang durchführen, indem sie Luft längs eines Pfades 144 durch einen Medienkühler 146 leitet. Der Medienkühler 146 kann ein Wärmetauscher sein, der Wärme aus einem Luftstrom abzieht, der entlang des Pfades 144 strömt, um in den Verdichter 132 eingespeist zu werden. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ermöglicht der Medienkühler 146 einer Entfeuchtungsflüssigkeit, entlang eines oder mehrerer Pfade 148 durch einen Vermittler 150 hindurch und/oder über dessen Oberfläche zu strömen, so dass dadurch der entlang des Pfades 144 strömenden Luft erlaubt wird, sowohl mit dem Vermittler 150 als auch mit der Entfeuchtungsflüssigkeit in unmittelbare Berührung zu kommen. Darüber hinaus kann der Medienkühler 146 in einigen Ausführungsbeispielen einen Teil der Entfeuchtungsflüssigkeit auf eine Oberfläche des Vermittlers 150 sprühen, während ein Teil oder der grösste Teil der Entfeuchtungsflüssigkeit unmittelbar in den Vermittler 150 hinein oder entlang dessen Oberfläche geleitet wird. Allerdings können einige Ausführungsbeispiele ein Sprühen der Entfeuchtungsflüssigkeit in den Luftstrom auslassen, und statt dessen ein Leiten (oder Injizieren) der Entfeuchtungsflüssigkeit unmittelbar in den Vermittler 150 hinein und entlang desselben verwenden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Entfeuchtungsflüssigkeit mit dem Luftstrom fortgetragen wird. In beiden Fällen ist die Entfeuchtungsflüssigkeit nicht im Inneren von Rohren oder dgl. gegenüber der Umgebung (z.B. gegenüber dem Luftstrom) isoliert, sondern vielmehr gestattet der Vermittler 150 es dem Luftstrom, die Luft und die Entfeuchtungsflüssigkeit entweder entlang einer Aussenfläche des Mediums 150 oder in seinem porösen Inneren in eine unmittelbare Berührung zu bringen.

[0030] In den offenbarten Ausführungsbeispielen absorbiert die Entfeuchtungsflüssigkeit in Reaktion auf die unmittelbare Berührung zwischen der Luft und der Entfeuchtungsflüssigkeit Feuchtigkeit und Wärme aus der Luft. Die Entfeuchtungsflüssigkeit kann daher aufgrund des Wasseranteils als eine Entfeuchtungsmittellösung erachtet werden. Beispielsweise kann die Entfeuchtungsmittellösung eine hygroskopische Lösung sein (d.h. eine Substanz sein, die Wassermoleküle aus der unmittelbaren Umgebung entweder durch Absorption oder durch Adsorption anzieht), beispielsweise Wasser und Lithiumchlorid (H2O/LiCl), Wasser und Lithiumbromid (H2O/LiBr), und Wasser und Kaliumformiat (H2O/CHKO2). D.h., während die Entfeuchtungsflüssigkeit (oder die Entfeuchtungsmittellösung) in unmittelbare Berührung mit der Luft kommt, die entlang des Pfades 144 strömt, entfernt die Entfeuchtungsflüssigkeit Wasser aus der Luft (d.h. es senkt die Luftfeuchtigkeit), um den Wasseranteil in Bezug auf die Entfeuchtungsflüssigkeit zu steigern. Wie im Vorliegenden erörtert, können die Begriffe Entfeuchtungsflüssigkeit und Entfeuchtungsmittellösung untereinander austauschbar verwendet werden, da der Wasseranteil im Verhältnis zu dem Entfeuchtungsflüssigkeitsanteil ständig variieren kann, während Feuchtigkeit durch die Entfeuchtungsflüssigkeit aufgenommen und anschliessend aus der Entfeuchtungsflüssigkeit entfernt wird.

[0031] Das Medium 150 kann beispielsweise ein poröser, gewellter oder gezackter Kunststoff sein, der mit der Luft/ Entfeuchtungsmittellösung in Berührung kommt. In weiteren Ausführungsbeispielen können Graphit und/oder metallische Verbindungen genutzt werden, um das Medium 150 zu bilden. Das Medium 150 kann strukturiert sein, z.B. ein Querstrommuster aufweisen, oder es kann unstrukturiert sein. Unabhängig von der Struktur des Vermittlers 150 stellt der Vermittler 150 einen Bereich für eine unmittelbare Berührung zwischen Luft und der Entfeuchtungsmittellösung bereit. Dieser Bereich kann als ein Bereich einer unmittelbaren Wechselwirkung von Luft/ Entfeuchtungsmittellösung bezeichnet sein. In diesem Bereich einer unmittelbaren Wechselwirkung kann die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auf dem Vermittler 150 kondensieren und anschliessend in die Entfeuchtungsmittellösung aufgenommen werden, und/oder die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kann von der Entfeuchtungsmittellösung unmittelbar aufgenommen werden. Somit kann die entlang eines oder mehrere Pfade 148 strömende Entfeuchtungsmittellösung zumindest einen Teil der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit auffangen, während sie es der Luft (von der die aufgefangene Feuchtigkeit abgezogen ist) noch erlaubt, weiter entlang des Pfades 144 in den Verdichter 132 zu strömen. In speziellen Ausführungsbeispielen kann der Bereich unmittelbarer Wechselwirkung die Feuchtigkeit der Luft um mindestens etwa 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 oder 90 Prozent verringern, während in der Entfeuchtungsmittellösung eine Steigerung des Wasseranteil herbeigeführt wird. Auf diese Weise wird die Feuchtigkeit (z.B. Wassertröpfchen oder Luftfeuchtigkeit) wenigstens weitgehend aus der den Vermittler 150 durchströmenden Luft abgeschieden (d.h. getrennt). Ausserdem kann die Luft, wie nachfolgend erörtert, durch die Entfeuchtungsmittellösung wesentlich abgekühlt werden. Beispielsweise kann die Entfeuchtungsmittellösung auf eine Temperatur abgekühlt werden, die diejenige der Luft unterschreitet, so dass dadurch Wärme von der Luft in die Entfeuchtungsmittellösung abgeführt werden kann.

[0032] Es ist zu beachten, dass der Vermittler 150 entweder mit verschmutzter oder gefilterter Luft arbeiten kann. Dementsprechend kann stromaufwärts des Vermittlers 150 ein Filter 152 genutzt werden, um von der Luft mitgeführte Verunreinigungen zu entfernen, bevor die Luft im Inneren und/oder auf der Oberfläche des Vermittlers 150 in unmittelbare Berührung mit der Entfeuchtungsmittellösung gebracht wird. In einer Abwandlung kann das Filter 152 aus der Luftkühlungseinheit 133 entfernt sein. Ausserdem kann das Filter 152 mit dem Medienkühler 146 integral oder getrennt von diesem ausgebildet sein.

[0033] Wie oben beschrieben, strömt die Entfeuchtungsmittellösung längs der Pfade 148, während die Luft längs des Pfades 144 strömt. Nachdem die Entfeuchtungsmittellösung Feuchtigkeit aus der Luft aufgenommen hat, kann sie sich (mit einem erhöhten Wasseranteil) in einer Auffangwanne 154 oder auf dem Grund des Medienkühlers 146 ansammeln. Die Entfeuchtungsmittellösung kann mittels einer Pumpe 156 über eine Leitung 158 aus der Auffangwanne 154 entfernt werden. Die Pumpe 156 kann die Entfeuchtungsmittellösung über eine Leitung 162 zu einem Umgehungsventil 160 befördern. Das Umgehungsventil 160 kann beispielsweise die Wiederaufbereitung der Entfeuchtungsflüssigkeit regulieren und die Zufuhr der Entfeuchtungsflüssigkeit zu dem Medienkühler 146 regeln/steuern. In dieser Hinsicht kann das Umgehungsventil 160 einen kleinen Teil, beispielsweise etwa 5, 6, 7, 8, 9 oder 10%, der in der Leitung 162 vorhandenen Entfeuchtungsmittellösung, in die Leitung 164 kanalisieren, um sie einer Wiederaufbereitungseinheit 166 zuzuführen.

[0034] Die Wiederaufbereitungseinheit 166 kann eine von dem Medienkühler 146 unabhängige Einheit sein. Die Wiederaufbereitungseinheit 166 kann beispielsweise Wasser aus der Entfeuchtungsmittellösung automatisch entfernen, um die Konzentration der Entfeuchtungsflüssigkeit bei einem geeigneten Pegel zu halten. D.h., die Wiederaufbereitungseinheit 166 kann dazu dienen, das Wasser aus der Entfeuchtungsmittellösung zu entfernen, um eine konzentrierte Entfeuchtungsflüssigkeit für den Einsatz in dem Medienkühler 146 zu erzeugen. In der Wiederaufbereitungseinheit 166 durchströmt die Entfeuchtungsmittellösung einen Wärmetauscher 168. Der Wärmetauscher 168 erwärmt die Entfeuchtungsmittellösung mittels eines Wärmestroms 170, so dass ihr Wasserdampfdruck denjenigen der Aussenluft 184 bedeutend überschreitet. Der Wärmestrom 170 kann beispielsweise von dem Abgasauslass der Turbine 130 her aufgenommen sein, oder die Wiederaufbereitungseinheit 166 kann andere Wärmequellen, z.B. Dampfkesselwasser, ein elektrisches Heizelement, und so fort, nutzen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Entfeuchtungsmittellösung, wie durch den Richtungspfeil 172 angedeutet, durch eine Verrohrung und/oder durch Kühlschlangen des Wärmetauschers 168 strömen. Der Wärmestrom 170 kann mit der Verrohrung in dem Wärmetauscher 168 in Berührung kommen und kann daher die darin befindliche Entfeuchtungsmittellösung durch Erwärmung der Verrohrung indirekt erwärmen. In einer Abwandlung kann der Wärmestrom 170 mit der Entfeuchtungsmittellösung in dem Wärmetauscher 168 unmittelbar in Berührung kommen, um einen unmittelbaren Wärmeaustausch zu ermöglichen. Unabhängig von dem Verfahren des Wärmeaustausches in dem Wärmetauscher 168 wird Wärme auf die Entfeuchtungsmittellösung in dem Wärmetauscher 168 übertragen. Die auf die Entfeuchtungsmittellösung in dem Wärmetauscher 168 übertragene Wärme bewirkt die Erhöhung des Partialdampfdrucks des Wassers in der Entfeuchtungsmittellösung. In der Tat ist die Wasserdampfdruckdifferenz zwischen der erwärmten Entfeuchtungsmittellösung und der Aussenluft 184, wie nachfolgend erörtert, der Antrieb für die Entfernung der Feuchtigkeit.

[0035] Die Wiederaufbereitungseinheit 166 leitete das Fluid aus dem Wärmetauscher 168 zu einem zweiten Wärmetauscher 174 (z.B. einem Entfeuchtungsmittelkühler) weiter, der dazu eingerichtet ist, das Fluid zu kühlen. Der veranschaulichte Wärmetauscher 174 kann einen Verteiler 176 aufweisen, um das Fluid gleichmässig auf eine oder mehrere Einspeisungseinheiten 178 zu verteilen, die dazu eingerichtet sind, das Fluid in einen Kern 180 hinein fein zu verteilen, der eine Festbettberührungsfläche 182 beinhalten kann. Wie oben erwähnt, überträgt der Wärmetauscher 168 mittels des Wärmestroms 170 Wärme auf die Entfeuchtungsmittellösung, so dass der Wasserdampfdruck des Wassers in der Entfeuchtungsmittellösung erheblich höher ist als derjenige der Aussenluft 184. Aussenluft 184 wird durch die Festbettberührungsfläche 182 geleitet und Wasser verdunstet aus der Entfeuchtungsmittellösung in die Aussenluft 184, so dass die Lösung konzentriert wird. Die heisse, feuchte Luft aus der Wiederaufbereitungseinheit 166 wird mit der Aussenluft 184 ausgestossen, und die nun abgekühlte und konzentrierte Entfeuchtungsflüssigkeit kann längs der Richtungspfeile 186 durch den Kern 180 in die Auffangwanne 188 des Wärmetauschers 174 strömen. Somit kann die Auffangwanne 188 ein Sammelort für die regenerierte Entfeuchtungsflüssigkeit sein. Diese Entfeuchtungsflüssigkeit kann anschliessend über eine Leitung 190 zu der Auffangwanne 154 des Medienkühlers 146 überführt werden. In der Auffangwanne 154 kann sich die Entfeuchtungsflüssigkeit mit der Entfeuchtungsmittellösung vermischen, um das Gesamtverhältnis von Entfeuchtungsmittel zu Wasser in der Auffangwanne 154 anzureichern. Weiter ist zu beachten, dass die Wasserentfernungskapazität der Wiederaufbereitungseinheit 166 geregelt/gesteuert sein kann, um zu der Feuchtigkeitslast des Einlasses des Verdichters 132 zu passen. Dies kann erreicht werden, indem der Wärmestrom 170 zu dem Wärmetauscher 168 reguliert wird, um eine konstante Konzentration der Entfeuchtungsflüssigkeit aufrecht zu erhalten.

[0036] Wie zuvor beschrieben, kann die Entfeuchtungsmittellösung mittels der Pumpe 156 über eine Leitung 158 aus der Auffangwanne 154 entfernt werden. Die Pumpe 156 kann die Entfeuchtungsmittellösung über eine Leitung 162 zu einem Umgehungsventil 160 befördern. Das Umgehungsventil 160 kann die Zufuhr der Entfeuchtungsflüssigkeit zu dem Medienkühler 146 steuern. In dieser Hinsicht kann das Umgehungsventil 160 die Entfeuchtungsmittellösung entlang der Leitung 192 über den Kühler 194 zu dem Medienkühler 146 leiten.

[0037] Der Kühler 194 kann ein kühlender Wärmetauscher sein, der dazu dient, die Wärme der Entfeuchtungsmittellösung zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Temperatur der an den Medienkühler 146 zugeführten Entfeuchtungsmittellösung geringer sein als diejenige der entlang des Pfades 144 eintretenden Luft. Somit kann ein unmittelbares Aussetzen der Luft an die abgekühlte Entfeuchtungsmittellösung, während Feuchtigkeit aus der durch den Medienkühler 146 strömenden Luft entfernt wird, dazu dienen, einen unmittelbaren Wärmeaustausch herbeizuführen, um die Gesamttemperatur der Luft zu verringern, die entlang des Pfades 144 durch den Medienkühler 146 strömt. Die Entfeuchtungsmittellösung, die mit der entlang des Pfades 144 durch den Medienkühler 146 strömenden Luft in Berührung kommt, kann mit der Luft über einen Verteiler 196 in Berührung gebracht werden, der dazu dienen kann, die Entfeuchtungsmittellösung gleichmässig auf eine oder mehrere Einspeisungseinheiten 198 des Medienkühlers 146 zu verteilen. Darüber hinaus kann der Verteiler 196, der auf einem oberen Abschnitt des Vermittlers 150 angeordnet ist, die Entfeuchtungsmittellösung über die Einspeisungseinheiten in einen Innenbereich 199 des Vermittlers 150 leiten. D.h., die Einspeisungseinheiten 198 können die Entfeuchtungsmittellösung in den Medienkühler 146 (z.B. in das Innere des Medienkühlers hinein) fein verteilen (z.B. versprühen), so dass sie mit der entlang des Pfades 144 strömenden Luft unmittelbar in Berührung kommen kann, um, wie im Vorausgehenden beschrieben, die Luft sowohl unmittelbar abzukühlen als auch Feuchtigkeit daraus zu entfernen. Auf diese Weise abgekühlte und entfeuchtete Luft kann zu dem Verdichter 132 strömen, was eine Steigerung der durch die Gasturbine 118 ausgegebenen Wellenleistung sowie eine Verringerung der Aussetzung der Komponenten der Gasturbine 118 an Korrosion durch Wasserdämpfe zur Folge hat.

[0038] Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels des Medienkühlers 146. Wie zuvor beschrieben, kann der Medienkühler 146 dazu dienen, Luft für den Einsatz in einem Verdichter 138 zu kühlen und zu entfeuchten. Wie zu sehen, kann Heissluft entlang von Richtungspfeilen 200 in den Medienkühler 146 strömen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel strömt die Luft in jeden von drei Abschnitten 202, 204 und 206 des Medienkühlers 146. Während drei Abschnitte dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die Gesamtheit des Medienkühlers 146 auf einem oder mehreren Abschnitten basieren kann. Jeder der Abschnitte 202, 204 und 206 enthält einen Verteiler 196, der dazu dienen kann, eine entfeuchtungsmittelreiche Lösung gleichmässig auf eine oder mehrere Einspeisungseinheiten 198 des Medienkühlers 146 zu verteilen. Die Einspeisungseinheiten 196 können die entfeuchtungsmittelreiche Lösung in den Medienkühler 146 fein verteilen (z.B. versprühen oder injizieren), so dass sie mit der entlang des Richtungspfeils 200 strömenden Luft unmittelbar in Berührung kommen kann, um die Luft sowohl unmittelbar zu kühlen als auch Feuchtigkeit daraus zu entfernen. Dem Verteiler 196 kann Entfeuchtungsflüssigkeit über eine Leitung 208 zugeführt werden, die beispielsweise ein Rohr sein kann, das mit dem Kühler 194 von Fig. 2verbunden ist. Darüber hinaus kann eine sekundäre Leitung 210 genutzt werden, um die einen hohen Anteil von Entfeuchtungsmittel aufweisende Lösung in den Medienkühler 146 einzubringen.

[0039] Die sekundäre Leitung 210 kann beispielsweise auch ein Rohr sein, das mit dem Kühler 194 von Fig. 2verbunden ist. Allerdings endet die Leitung 210 nicht an einem Verteiler 196. Statt dessen kann die Leitung 210 Einspeisungskanäle 212 aufweisen, die einen Nebel von entfeuchtungsmittelreicher Lösung unmittelbar in den Medienkühler 146 versprühen (oder injizieren) können, um mit der Luft in Berührung zu kommen, die längs der Richtungspfeile 200 durch den Medienkühler strömt. D.h., die Einspeisungskanäle 212 können die Entfeuchtungsflüssigkeit in Richtung einer Einlassseite 213 des Vermittlers 150 in den Luftstrom sprühen. Es ist zu beachten, dass die Leitungen 208 und 210 in Zusammenwirkung genutzt werden können, um eine gleichmässigere Verteilung der entfeuchtungsmittelreichen Lösung auf die Luft in dem Medienkühler 146 vorzusehen. In einer Abwandlung kann entweder die Leitung 208 oder 210 beispielsweise einzeln genutzt werden, um die Gesamtkosten des Medienkühlers 146 zu reduzieren.

[0040] Während die Entfeuchtungsflüssigkeit mit der Feuchtigkeit in Berührung kommt, die in der entlang der Richtungspfeile 200 strömenden Luft enthalten ist, nimmt die Entfeuchtungsflüssigkeit Wasser aus der Luft auf und befördert es in dem Vermittler 150 fort. Wie zuvor festgestellt, stellt der Vermittler 150 einen Berührungsbereich bereit, um eine unmittelbare Berührung zwischen der Luft und der Entfeuchtungsmittellösung zu erlauben, während es ausserdem ein Strömungspfad bereitstellt, um die Entfeuchtungsmittellösung fortzutragen, nachdem es die Luft abgekühlt und die Feuchtigkeit daraus entfernt hat. Wie bekannt, kann die Entfeuchtungsflüssigkeit im Vergleich zu der Luft wesentlich stärker abgekühlt sein, z.B. 10, 20, 30, 40 oder 50 Grad Fahrenheit kühler sein als die Luft. Die Temperaturdifferenz kann somit bewirken, dass die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auf dem Vermittler 150 kondensiert, wobei die Entfeuchtungsflüssigkeit das kondensierte Wasser aufnehmen und forttragen kann. Allerdings kann die Temperaturdifferenz ausserdem bewirken, dass die Feuchtigkeit in der Luft unmittelbar auf der Entfeuchtungsflüssigkeit kondensiert oder sich darauf sammelt, z.B. auf den Tröpfchen des Entfeuchtungsflüssigkeitsprühstrahls und/oder auf dem Strom von Entfeuchtungsflüssigkeit in dem Vermittler 150. In jedem Fall kühlt die Entfeuchtungsflüssigkeit den Luftstrom, während es ausserdem über eine unmittelbare Luft/Entfeuchtungsflüssigkeits-Berührung Feuchtigkeit aus dem Luftstrom entfernt. Die Entfeuchtungsmittellösung wiederum strömt (zusammen mit der aufgenommenen Feuchtigkeit) durch den Vermittler 150 von dem Luftstrom fort, während der Luftstrom sich zunehmend von dem Vermittler 150 entfernt. Die Entfeuchtungsmittellösung entfernt somit einen wesentlichen Teil der Feuchtigkeit (z.B. den Wasseranteil) der Luft, die den Vermittler 150 durchquert. Die Entfeuchtungsmittellösung kann sich in einem Sammelbereich 214 ansammeln, um über eine Leitung 216 in die Auffangwanne 154 des Medienkühlers 146 abgeführt zu werden. Von dort aus, kann die einen hohen Wassergehalt aufweisende Entfeuchtungsmittellösung über eine Leitung 158 aus dem Medienkühler 146 entfernt werden, um, wie zuvor beschrieben, in den Kreislauf zurückgeführt bzw. wiederaufbereitet zu werden.

[0041] Die Luft, deren Wasseranteil nun verringert ist, und die anhand der unmittelbaren Berührung mit der zuvor abgekühlten Entfeuchtungsmittellösung abgekühlt ist, strömt entlang der Richtungspfeile 218 von dem Vermittler 150 fort. An dieser Stelle kann die entlang der Richtungspfeile 218 strömende Luft stromabwärts des Vermittlers 150 auf einen Dunstbeseitiger 220 treffen. Der Dunstbeseitiger 220 kann dazu dienen, jeden überschüssigen Dampf/Sprühnebel (z.B. Fluid) aus der entlang der Richtungspfeile 218 strömenden Luft vor der Überführung zu dem Verdichter 132 zu entfernen. Beispielsweise kann der Dunstbeseitiger 220 eventuelle Reste des aus den Einspeisungskanälen 212 stammenden Entfeuchtungsflüssigkeitsprühnebels auffangen. Der Dunstbeseitiger 220 kann beispielsweise ein Filter sein, das Feuchtigkeit den Durchgang versperrt, während es für Luft durchlässig ist. Weiter ist zu beachten, dass der Dunstbeseitiger 220 auf der Grundlage der Luftgeschwindigkeiten und der Fähigkeit der Entfeuchtungsflüssigkeit und des Vermittlers 150, Wasser aus der durch den Medienkühler 146 strömenden Luft zu entfernen, optional von dem Medienkühler 146 entfernt werden kann.

[0042] Fig. 4 zeigt in einer grafischen Darstellung die Wirkungen eines Einsatzes eines Luftkühlers 133, wie er im Vorausgehenden beschrieben ist. Insbesondere veranschaulicht Fig. 4grafisch einen Vergleich zwischen dem offenbarten Luftkühler 133 gegenüber anderen Kühltechniken, und zeigt damit die auf den Luftkühler 133 zurückzuführende verbesserte Leistung. Speziell repräsentiert ein Graph 222 eine Verdunstungskühlungstechnik, ein Graph 224 repräsentiert eine Abkühltechnik, und ein Graph 226 repräsentiert eine kombinierte Entfeuchtungs- und Kühltechnik gemäss speziellen Ausführungsbeispielen des offenbarten Luftkühlers 133. Jeder dieser Graphen 222, 224 und 226 beginnt an einem gemeinsamen Ausgangspunkt 228 von etwa 100 Grad Fahrenheit, etwa 20% relativer Luftfeuchtigkeit und etwa 0,008 spezifischer Feuchtigkeit. Wie zu sehen, weichen diese Graphen 222, 224 und 226 mit Blick auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit erheblich von dem gemeinsamen Ausgangspunkt 228 ab. Beispielsweise zeigt der Verdunstungskühlungsgraph 222 ein Absinken der Lufttemperatur auf etwa 75 Grad Fahrenheit, zeigt allerdings auch eine wesentliche Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit bis über 60% und einer spezifischen Feuchtigkeit bis etwa 0,015. Diese gesteigerten Luftfeuchtigkeitspegel können dazu führen, dass sich die Ansaugöffnung des Verdichters 132 mit Eis überzieht, und können an Komponenten der Gasturbine 118 Korrosion hervorrufen. Der Kühlungsgraph 224 zeigt ein Absinken der Lufttemperatur bis auf etwa 50 Grad Fahrenheit mit einer wesentlichen Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit bis zu etwa 90 Prozent. Obwohl der Kühlungsgraph 224 bis etwa 60 Grad Fahrenheit eine im Wesentlichen konstante spezifische Feuchtigkeit anzeigt, fällt die spezifische Feuchtigkeit bei etwa 50 Grad Fahrenheit auf einen Wert von etwa 0,007.

[0043] Im Gegensatz dazu kann die die Luftkühlungseinheit 133 durchquerende Luft, indem die unmittelbare Berührung mit abgekühlter Entfeuchtungsflüssigkeit und der Vermittler 150, wie oben erörtert, in Kombination eingesetzt werden, wie durch den Graph 226 gezeigt, sowohl Entfeuchtungs- als auch Kühlvorgänge erfahren. Die im Vorausgehenden in Zusammenhang mit der Luftkühlungseinheit 133 beschriebenen Techniken können die Verringerung der Temperatur der Luft auf weniger als etwa 60 Grad Fahrenheit bewirken. Während die Luft bis zu dieser Temperatur abgekühlt wird, kann die spezifische Feuchte der Luft auf etwa 0,0025 reduziert werden, während die relative Luftfeuchtigkeit bei etwa 30 Prozent verbleiben kann. Dementsprechend können mittels des Einsatzes abgekühlter Entfeuchtungsmittel und des Vermittlers 150 in einem Medienkühler 146, ähnliche Temperatursenkungen, wie sie in Luftkühlern zu erfahren sind, jedoch bei niedrigeren Luftfeuchtigkeitspegeln, erzielt werden, was zu einer Steigerung der Wellenleistungsabgabe für die Gasturbine 118 sowie zu einer Verringerung der Korrosion führt, die aufgrund von Einlassluftfeuchtigkeit an den Komponenten der Gasturbine auftritt.

[0044] Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich des besten Modus zu beschreiben, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.

[0045] Ein System enthält einen Luftkühler 133. Der Luftkühler 133 enthält einen Luftpfad 144, einen Wärmetauscher 174, der dazu eingerichtet ist, eine Entfeuchtungsflüssigkeit zu kühlen, und einen Kühler 194, der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit aufzunehmen und diese in unmittelbare Berührung mit dem Luftpfad 144 zu bringen.. Darüber hinaus ist die Entfeuchtungsflüssigkeit dazu eingerichtet, Feuchtigkeit aus der Luft in dem Luftpfad 144 zu kühlen und zu entfernen.

Bezugszeichenliste

[0046] <tb>100<sep>integrierte Kohlevergasung verwendendes Kombinationskraftwerks-(IGCC)-System <tb>102<sep>Brennstoffquelle <tb>104<sep>Einsatzmaterialaufbereitungseinheit <tb>106<sep>Vergasungseinrichtung <tb>108<sep>Schlacke <tb>110<sep>Gasreinigungseinheit <tb>111<sep>Schwefel <tb>112<sep>Schwefelverarbeitungseinheit <tb>113<sep>Salze <tb>114<sep>Wasseraufbereitungseinheit <tb>116<sep>Gasverarbeitungseinheit <tb>117<sep>Rückstandsgasbestandteile <tb>118<sep>Gasturbine <tb>120<sep>Brennkammer <tb>122<sep>Luftzerlegungsanlage <tb>123<sep>Luftverdichter <tb>124<sep>Verdünnungsstickstoffgas-(DGAN)-Verdichter <tb>130<sep>Turbine <tb>131<sep>Antriebswelle <tb>132<sep>Verdichter <tb>133<sep>Luftkühlungseinheit <tb>134<sep>Last <tb>136<sep>Dampfturbine <tb>138<sep>Wärmerückgewinnungsdampferzeugungs-(HRSG)-System <tb>140<sep>Last <tb>142<sep>Kondensator <tb>143<sep>kombinierte Zyklen verwendende Kraftanlage <tb>144<sep>Pfad <tb>146<sep>Medienkühler <tb>148<sep>Pfad <tb>150<sep>Medien <tb>152<sep>Filter <tb>154<sep>Auffangwanne <tb>156<sep>Pumpe <tb>158<sep>Leitung <tb>160<sep>Umgehungsventil <tb>162<sep>Leitung <tb>164<sep>Leitung <tb>166<sep>Wiederaufbereitungseinheit <tb>168<sep>Wärmetauscher <tb>170<sep>Wärmeström <tb>172<sep>Richtungspfeil <tb>174<sep>Wärmetauscher <tb>176<sep>Verteiler <tb>178<sep>Einspeisungseinheiten <tb>180<sep>Kern <tb>182<sep>Berührungsfläche <tb>184<sep>Umgebungsluft <tb>186<sep>Schaufeldurchlasskanal <tb>188<sep>Auffangwanne <tb>190<sep>Leitung <tb>192<sep>Leitung <tb>194<sep>Kühler <tb>196<sep>Verteiler <tb>198<sep>Einspeisungseinheiten <tb>199<sep>Innenbereich <tb>200<sep>Leitung <tb>202<sep>Abschnitt <tb>204<sep>Abschnitt <tb>206<sep>Abschnitt <tb>208<sep>Leitung <tb>210<sep>Leitung <tb>212<sep>Einspeisungskanäle <tb>213<sep>Einlassseite <tb>214<sep>Sammelbereich <tb>216<sep>Leitung <tb>218<sep>Richtungspfeil <tb>220<sep>Dunstbeseitiger <tb>222<sep>grafische Darstellung <tb>224<sep>grafische Darstellung <tb>226<sep>grafische Darstellung <tb>228<sep>Ausgangspunkt

Claims (10)

1. System, aufweisend: einen Luftkühler (133), mit: einem Luftpfad (144); einem Wärmetauscher (174), der dazu eingerichtet ist, eine Entfeuchtungsflüssigkeit zu kühlen; und einem Kühler (194), der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit aufzunehmen und die Entfeuchtungsflüssigkeit in direkten Kontakt mit dem Luftpfad (144) fliessen zu lassen, wobei die Entfeuchtungsflüssigkeit dazu eingerichtet ist, die Luft in dem Luftpfad (144) zu kühlen und Feuchtigkeit aus ihr zu entfernen.

2. System nach Anspruch 1, mit einem Vermittler (150), der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit durch den Luftpfad (144) strömen zu lassen.

3. System nach Anspruch 2, wobei der Vermittler (150) ein poröses Mittel beinhaltet, das dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit in unmittelbare Berührung mit der Luft in dem Luftpfad (144) zu bringen.

4. System nach Anspruch 2, mit einem Sprühinjektor (198), der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit auf den Vermittler (150) zu versprühen.

5. System nach Anspruch 2, mit einem Dunstbeseitiger (220), der in dem Luftpfad (144) stromabwärts des Vermittlers (150) angeordnet ist, wobei der Dunstbeseitiger (220) dazu eingerichtet ist, Fluid aus der Luft in dem Luftpfad (144) zu entfernen.

6. System nach Anspruch 2, mit einer Entfeuchtungsflüssigkeits-Wiederaufbereitungsvorrichtung (166), die dazu eingerichtet ist, Feuchtigkeit aus der Entfeuchtungsflüssigkeit zu entfernen.

7. System nach Anspruch 1, mit einem Sprühinjektor (212), der dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit in den Luftpfad (144) zu versprühen.

8. System nach Anspruch 1, zu dem gehören: eine Auffangwanne (154), die dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit zu sammeln, und eine Pumpe (156), die dazu eingerichtet ist, die Entfeuchtungsflüssigkeit aus der Auffangwanne (154) zu dem Entfeuchtungsflüssigkeitskühler (194) zu leiten.

9. System nach Anspruch 2, wobei der Vermittler (150) Kunststoff, Graphit oder eine metallische Verbindung beinhaltet.

10. System nach Anspruch 1, wobei die Entfeuchtungsflüssigkeit Lithiumchlorid, Lithiumbromid oder Kaliumformiat enthält.