CN102128085A - 用于燃气涡轮机功率增大的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于燃气涡轮机功率增大的系统和方法，具体而言，提供了一种燃气涡轮机功率增大系统及方法。该系统包括制冷机，控制器，热交换器以及燃气涡轮机入口空气流。制冷机可操作以使用来自热源的能量来制冷冷却剂流。控制器可操作地连接到制冷机上，并配置成与至少一个环境条件相关而调整制冷机的操作。热交换器可与该制冷机成流体连通，并配置成允许冷却剂流通过热交换器。燃气涡轮机入口空气流可在进入燃气涡轮机入口前被引导通过热交换器，允许空气流与冷却剂流相互作用，从而冷却该空气流。

Description

用于燃气涡轮机功率增大的系统和方法

技术领域

本文公开的主题一般地涉及燃气涡轮机，且更具体地，涉及用于操作燃气涡轮机的方法和装置。

背景技术

燃气涡轮机广泛地应用于诸如发电的领域。常规的燃气涡轮机系统包括压缩机，其压缩周围空气；燃烧室，其用于将压缩空气与燃料混合并燃烧该混合物；以及涡轮，其被燃烧混合物驱动以产生功率和排气。

本领域已知用于增加燃气涡轮机能够产生的功率的量的各种策略。增加燃气涡轮机的功率输出的一种方式是通过在压缩机中压缩入口空气之前对其进行冷却。冷却导致空气具有更高的密度，从而产生进入压缩机的更高的质量流率。进入压缩机的空气的更高的质量流率允许压缩更多的空气，从而允许燃气涡轮机产生更多功率。此外，冷却入口空气温度增加了燃气涡轮机的效率。

已经设计并实施了各种系统和方法来冷却入口空气，用于有效而高效的燃气涡轮机操作。一种此类系统通过隐藏(即蒸发性)冷却来冷却空气。通过使水在腔室内的板或格状介质上流动且然后通过该腔室抽吸空气，此类系统使用环境温度下的水来冷却空气。蒸发性冷却可将进入空气冷却至其湿球温度附近。蒸发性冷却可以是冷却入口空气的高效方法，因为仅需要最小量的寄生功率来操作蒸发性冷却系统。

然而，在很多情况下，蒸发性冷却对于冷却涡轮机入口空气并不是有效而高效的方法。例如，蒸发性冷却在相对潮湿的气候中并非工作良好。此外，使用蒸发性冷却方法用周围水可形成的冷却的量与其它方法相比可能是最小的，因而导致由燃气涡轮机产生的功率的增长较小。

其它此类系统通过可察觉冷却来冷却空气。这些类型的系统典型地使用机械制冷机来制冷水，并随后使该水流过入口制冷机盘管。空气被抽吸过该盘管以使空气冷却。这些系统可以是有效的，因为它们可以将入口空气冷却至远低于使用隐藏冷却方法所能达到的水平的水平，例如低于湿球温度，从而允许燃气涡轮机产生多得多的功率。此外，这些系统可用在相对潮湿的气候中。

然而，在很多情况下，可察觉冷却方法对于冷却涡轮机入口空气并不是有效而高效的方法。例如，需要用来操作机械制冷机和入口制冷机盘管系统的寄生功率会很可观。因此，由使用该系统所导致的一定量的增加的燃气涡轮机功率生产将需要用来驱动该系统。此外，大到足以应对通过燃气涡轮机的空气的流率的用于机械制冷机设备以及入口制冷机盘管系统的资本成本很可观，并且可能是高得无法承受的。另外，制冷机盘管系统典型地需要被冷却至40°F以下温度的冷却物质流，以便提供对入口空气的充分冷却。最后，制冷机盘管在燃气涡轮机入口流上强加了相当大的压降，这代表了当盘管未操作时相当大的功率发生损耗。

因此，这样一种系统会是有益的，其能够在多种环境条件下有效地冷却入口空气，不需要高得无法承受的资本成本，强加较小的压降，并且不需要相当大的寄生功率来操作。此外，按需要使用隐藏冷却或可察觉冷却，从而在多种环境条件下提供最优燃气涡轮机效果和效率的用于冷却燃气涡轮机入口空气的系统和方法也会是有益的。

发明内容

在以下描述中将部分地陈述本发明的多个方面和优点，或者可从该描述变得明显，或者可通过本发明的实践而获悉。

在一个实施例中，提供了一种燃气涡轮机功率增大系统，其包括制冷机、控制器、热交换器以及燃气涡轮机入口空气流。制冷机可操作以使用来自热源的能量来制冷冷却剂流。控制器可以可操作地连接到制冷机上，并配置成与至少一个环境条件相关而调整制冷机的操作。调整制冷机的操作可包括当环境条件处在第一环境条件水平时操作制冷机以制冷冷却剂流，而当环境条件处在第二环境条件水平时不操作制冷机来制冷冷却剂流。热交换器可与制冷机成流体连通，并配置成允许冷却剂流通过该热交换器。燃气涡轮机入口空气流可在进入燃气涡轮机入口前被引导通过热交换器，允许空气流与冷却剂流相互作用，从而冷却该空气流。

在另一个实施例中，提供了一种用于燃气涡轮机功率增大的方法，其包括测量至少一个环境条件，与该至少一个环境条件相关而调整制冷机的操作，其中该制冷机的操作使用来自热源的能量来制冷冷却剂流，以及通过热交换器传送该冷却剂流。调整制冷机的操作包括当环境条件处在第一环境条件水平时操作制冷机以制冷冷却剂流，而当环境条件处在第二环境条件水平时不操作制冷机来制冷冷却剂流。热交换器可配置成允许燃气涡轮机入口空气流通过该热交换器以与冷却剂流相互作用，从而在空气流进入燃气涡轮机入口之前冷却该空气流。

参考以下描述及所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在本说明书中针对本领域技术人员陈述了本发明的完整的且能够实施的公开，包括其最佳模式，其参考了附图，其中：

图1提供了本发明的燃气涡轮机功率增大系统的示意性图表。

部件列表

参考标号      部件

10            燃气涡轮机功率增大系统

12            燃气涡轮机

13            缩机

14            燃烧器

15            涡轮

16            燃气涡轮机入口

17            燃气涡轮机排气出口

18            燃气涡轮机入口空气流

19            排气流

20            制冷机

21            冷却剂入口

22            冷却剂出口

23            热流入口

24            热流出口

25            冷却剂流

26            热流

27            热流旁通

28            冷却剂旁通

29            热源

30            热交换器

31            冷却剂入口

32            冷却剂出口

33            漂浮物清除器

34            补充冷却剂流

35            独立冷却剂源

41            排气抽吸装置

42            空气泄放装置

43            旁通阀

45            过滤器

46            泵

47            阀

48            阀

50            控制器

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，在图中图示了其一个或多个示例。各示例作为本发明的解释而不是本发明的限制提供。实际上，对本领域技术人员将会明显的是在本发明中可以做出多种改型和变型，而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用而产生又再一个实施例。因此，其意图在于本发明覆盖在所附权利要求书及其等价物的范围内的此类改型和变型。

图1是燃气涡轮机功率增大系统10的示意性图表，该系统可操作地连接到燃气涡轮机12上。燃气涡轮机12可包括压缩机13、燃烧器14以及涡轮15。燃气涡轮机12例如还可包括多于一个压缩机、多于一个燃烧器以及多于一个涡轮(未示出)。燃气涡轮机12可包括燃气涡轮机入口16。该入口16可构造成接收燃气涡轮机入口空气流18。例如，在一个实施例中，入口16可为燃气涡轮机入口外壳。燃气涡轮机12还可包括燃气涡轮机排放出口17。该出口17可构造成排放燃气涡轮机排气流19。在一个实施例中，排气流19可被引向热回收蒸汽发生器(“HRSG”)(未示出)。在另一个实施例中，排气流19可消散至环境空气中。在另一个实施例中，排气流可被引导至制冷机20。

燃气涡轮机功率增大系统10可包括制冷机20。制冷机20可包括冷却剂入口21和冷却剂出口22，用于接收和排放冷却剂流25。制冷机20还可包括热流入口23和热流出口24，用于接收和排放来自热源29的热流26。旁通阀43可沿热流26的方向设置在制冷机20的上游。旁通阀43可与热流旁通27连通。热流旁通27可与制冷机20下游的热流26连通。

制冷机20可操作以制冷冷却剂流25。例如，制冷机20可使用来自热源29的能量以制冷冷却剂流25。在一个实施例中，制冷机20可为吸收式制冷机。吸收式制冷机使用热量而不是机械能来提供冷却，并利用溶剂和盐的混合物来实现制冷循环。例如，水可用作制冷剂，并且该制冷机可依靠水和溴化锂溶液之间的强亲和性来实现制冷循环。被制冷的冷却剂可为纯水，或可为包含乙二醇、腐蚀性抑制剂或其它添加剂的水。但是应该理解的是，该物质不限于水，并且可为本领域中已知的任何其它流体，例如轻油。

吸收式制冷机与机械和电气制冷机相比通常具有低功率需求，并且例如当废热被用作热源时是节能的。例如，在一个实施例中，热源29可由燃气涡轮机12产生。例如，热源29可为燃气涡轮机排气19。在另一个实施例中，热源29可由HRSG产生。例如，热源29可为HRSG水或HRSG蒸汽。在其它实施例中，热源29可为任何废蒸汽，诸如蒸汽涡轮机密封蒸汽、废热水、发电机冷却水或由任何放热过程产生的热流。应该懂得热源29不限于废热和排放热源，而是可通过任何加热方法供应，诸如例如太阳能加热、辅助锅炉加热或地热加热。

应该理解的是制冷机20不限于吸收式制冷机。例如，制冷机可为通过蒸汽压缩循环从液体移除热量的任何制冷机器。

在一个实施例中，排气抽吸装置41可沿热流26的方向设置在制冷机20的下游。排气抽吸装置41可配置成通过制冷机20传送热流26。在一个实施例中，空气泄放装置42可沿热流26的方向设置在制冷机20的下游以及排气抽吸装置41的上游。空气泄放装置42可配置成允许热流在到达排气抽吸装置41之前消散。因此，空气泄放装置42可起作用以提供低于进入热流26的温度的排气抽吸装置41工作温度，确保排气抽吸装置41的可靠性和长寿命。

燃气涡轮机功率增大系统10还可包括热交换器30。该热交换器30可与吸收式制冷机20成流体连通。在一个实施例中，热交换器30可配置成允许冷却剂流25通过热交换器30。例如，热交换器30可包括冷却剂入口31和冷却剂出口32。在一个实施例中，冷却剂入口31可为喷嘴。在另一个实施例中，冷却剂入口31可为多个冷却剂入口31。例如，冷却剂入口31可为多个喷嘴。冷却剂入口31可起作用以将冷却剂流25传送至热交换器30。

在一个实施例的一个示例性方面，冷却剂出口32可为沿冷却剂流25的方向设置在热交换器30的下游的贮槽。该贮槽可构造成在冷却剂流25通过热交换器30后收集该冷却剂流25，包括来自冷却过程的任何因而产生的冷凝物。

热交换器30可构造成接纳入口空气流18。例如，在一个实施例中，热交换器30可沿入口空气流18的方向位于燃气涡轮机入口16的上游。在一个实施例中，热交换器30可位于燃气涡轮机入口16的附近。在另一个实施例中，热交换器30可位于燃气涡轮机入口16内。入口空气流18可在进入燃气涡轮机入口16或压缩机13前被引导通过热交换器30。

热交换器30可被配置成当入口空气流18通过热交换器30时冷却入口空气流18。例如，热交换器30可配置成允许通过热交换器30的入口空气流18与冷却剂流25相互作用，从而冷却入口空气流18。在一个实施例中，入口空气流18可被引导通过冷却剂流25，使得热量从入口空气流18传输至冷却剂流25，从而冷却入口空气流18。

在一个实施例的另一个示例性方面，热交换器30可为直接接触式热交换器。例如，热交换器30可为介质型直接接触式热交换器。该介质可布置成结构化图案、随机图案或本领域中任何已知的图案。该介质可包括基于纤维素的机制、基于塑料的介质、基于金属的介质、基于陶瓷的介质或本领域中已知的任何介质或介质的组合。在一个实施例中，冷却剂流25可沿大致向下游的方向在介质表面上被引导。在一个实施例中，入口空气流18可沿大致垂直于冷却剂流25的方向的方向被引导通过热交换器30。

在一个实施例的又一示例性方面，过滤器45可沿入口空气流18的方向设置在热交换器30的上游。过滤器45可配置成在入口空气流18进入热交换器30和燃气涡轮机12之前从入口空气流18去除微粒。在另一个实施例中，过滤器45可沿入口空气流18的方向设置在热交换器30的下游。过滤器45可配置成在入口空气流18进入燃气涡轮机12之前从入口空气流18去除微粒。在一个实施例中，漂浮物清除器33可沿入口空气流18的方向设置在热交换器30的下游。漂浮物清除器33可起作用以在燃气涡轮机入口空气流18进入燃气涡轮机12之前从燃气涡轮机入口空气流18去除冷却剂的小滴。在一个实施例中，泵46可沿冷却剂流25的方向设置在热交换器30的下游。泵46可配置成将冷却剂流25从热交换器30传送至制冷机20。

燃气涡轮机功率增大系统10可配置成使得与一定的条件相关而调整系统10的操作。例如，控制器50可以可操作地连接到燃气涡轮机功率增大系统10上以调整该系统。在一个实施例中，控制器50可以可操作地连接到制冷机20上并被配置成调整制冷机20的操作。控制器50可用各种控制算法以及控制线路来编程以便操作并调整燃气涡轮机功率增大系统10和制冷机20。

控制器50还可以可操作地连接到燃气涡轮机功率增大系统10或燃气涡轮机12的其它元件上。在一个实施例中，控制器50可以可操作地连接到旁通阀43上。在其它实施例中，控制器50可以可操作地连接到排气抽吸装置41、空气泄放装置42以及泵46上。控制器50可配置成操作排气抽吸装置41、空气泄放装置42、旁通阀43以及泵46上，从而最大化燃气涡轮机12的输出或效率。在其它实施例中，控制器50可以可操作地连接到燃气涡轮机功率增大系统10或燃气涡轮机12的其它部件上，从而最大化燃气涡轮机12的输出或效率。

控制器50可配置成监视至少一个环境条件。控制器50还可配置成与该至少一个环境条件相关而调整制冷机20的操作。例如，在一个实施例中，制冷机20的操作可与环绕燃气涡轮机12的空气的周围相对湿度相关而被调整。调整制冷机20的操作可包括当环境条件处在第一环境条件水平时操作制冷机20以制冷冷却剂流25，而当环境条件处在第二环境条件水平时不操作制冷机20来制冷冷却剂流25。例如，在一个实施例中，第一环境条件水平可为第一周围相对湿度水平，而第二环境条件水平可为第二周围相对湿度水平。因此，在一个实施例的示例性方面，控制器50可调整制冷机20的操作，使得当周围相对湿度处在第一周围相对湿度水平时，制冷机20被操作以制冷冷却剂流25，而当周围相对湿度处在第二周围相对湿度水平时，制冷机20不被操作以制冷冷却剂流25。在一个实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在50％或高于50％的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于50％的周围相对湿度。在其它实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在或高于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度。

在一个实施例的另一个示例性方面，可调整制冷机20的操作，使得当周围相对湿度处在或高于固定的周围相对湿度水平时，制冷机20被操作以制冷冷却剂流25，而当周围相对湿度处在固定的周围相对湿度水平之下时，制冷机20不被操作以制冷冷却剂流25。在一个实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为50％。在其它实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为在从40％到60％的范围中的任何相对湿度水平。

在一个实施例的一个示例性方面，可调整制冷机20，使得当环境条件处在第一环境条件水平时，通过热交换器30的入口空气流18主要通过可察觉冷却而被冷却，而当环境条件处在第二环境条件水平时，通过热交换器30的入口空气流18主要通过隐藏冷却而被冷却。例如，在一个实施例中，可调整制冷机20的操作，使得当周围相对湿度处在第一周围相对湿度水平时，操作制冷机20以制冷冷却剂流25。在这些条件期间，通过热交换器30的入口空气流18可主要通过可察觉冷却而被冷却。此外，当周围相对湿度处在第二周围相对湿度水平时，制冷机20可不被操作以制冷该冷却剂流25。在这些条件期间，通过热交换器30的入口空气流18可主要通过隐藏冷却而被冷却。在一个实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在50％或高于50％的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于50％的周围相对湿度。在其它实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在或高于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度。

在一个实施例的另一示例性方面中，可调整制冷机20的操作，使得当周围相对湿度处在或高于固定的周围相对湿度水平时，操作制冷机20以制冷冷却剂流25。在这些条件期间，通过热交换器30的入口空气流18可主要通过可察觉冷却而被冷却。此外，当周围相对湿度低于固定的周围相对湿度水平时，制冷机20可不被操作以制冷该冷却剂流25。在这些条件期间，通过热交换器30的入口空气流18可主要通过隐藏冷却而被冷却。在一个实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为50％。在其它实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为在从40％到60％的范围中的任何相对湿度水平。

可察觉冷却指的是一种冷却方法，此处热量被从空气去除，导致空气的干球温度和湿球温度上的变化。可察觉冷却可涉及制冷冷却物质且然后使用该被制冷的物质来冷却空气。例如，当环境条件处在第一环境条件水平时，制冷机20的操作可被调整，使得制冷机20被操作以制冷冷却剂流25。在制冷机20操作以制冷冷却剂流25的情况下，冷却剂流25可在低于周围的温度下操作。例如，在一个实施例中，冷却剂流25可为被制冷的水。由于冷却剂流25通过热交换器30被传送，冷却剂流25可与入口空气流18相互作用。在低于周围的温度下操作的冷却剂流25可起作用以通过可察觉冷却来冷却入口空气流18。

隐藏冷却指的是一种冷却方法，此处热量被从空气去除，导致空气的湿量上的变化。隐藏冷却，即蒸发式冷却，可涉及液体物质在周围温度下的蒸发以冷却空气。例如，当环境条件处在第二环境条件水平时，制冷机20的操作可被调整，使得制冷机20不被操作以制冷冷却剂流25。在一个实施例中，热流26可通过旁通阀43传送至旁通制冷机20，从而阻止制冷机20的制冷操作。在另一个实施例中，制冷机20可被停止操作，使得冷却剂流25流过制冷机20，但是热流26并不制冷冷却剂流25。在又另一个实施例中，冷却剂流25可经由阀47绕过制冷机20，并且可流过冷却剂旁通28以及阀48流向冷却剂入口31。因为冷却剂流25可与入口空气流18相互作用，蒸发到入口空气流18中，可从独立的冷却剂源35将补充冷却剂流34加入冷却剂流25，以弥补冷却剂25的损失。在制冷机20不操作以制冷冷却剂流25的情况下，冷却剂流25可在周围温度下操作。例如，在一个实施例中，冷却剂流25可为周围温度下的水。由于冷却剂流25通过热交换器30被传送，冷却剂流25可与入口空气流18相互作用。在周围温度下操作的冷却剂流25可起作用以通过隐藏冷却即蒸发式冷却来冷却入口空气流18。

应该理解的是隐藏冷却和可察觉冷却不是互相排斥的冷却方法。例如，在一个实施例中，当冷却剂流25被制冷至低于周围的温度时，入口空气流18可仅通过可察觉冷却来被冷却。在另一个实施例中，当冷却剂流25处在周围温度时，入口空气流18可仅通过隐藏冷却来被冷却。在另一个实施例中，例如在冷却剂流25的温度从低于周围到周围或从周围到低于周围的过渡期间，例如正好在制冷机20被操作前或正好在制冷机20被操作后，入口空气流18可通过可察觉冷却和隐藏冷却两者而被冷却。因此，本公开的燃气涡轮机功率增大系统10可提供入口空气流18的可察觉冷却和隐藏冷却两者，并且这些方法可被单独应用或组合应用。

燃气涡轮机功率增大系统10以及制冷机20的调整不限于与空气的周围相对湿度相关而调整。例如，燃气涡轮机功率增大系统10和制冷机20可与热交换器30下游的入口空气流18的温度相关而调整。在一个实施例的示例性方面，制冷机20可被调整以将热交换器30下游的入口空气流18的温度调节或维持在期望的温度范围中。例如，制冷机20可被调整，使得通过热交换器30的入口空气流18在热交换器30下游的空气的温度处在第一水平时可主要通过可察觉冷却来冷却，而在热交换器30下游的空气的温度处在第二水平时主要通过隐藏冷却来冷却。

此外，燃气涡轮机功率增大系统10和制冷机20的调整可包括调整制冷机20以提供对冷却剂流25的各种制冷水平。例如，在一个实施例中，可调整制冷机20的操作以控制冷却剂流25的温度。在另一个实施例中，可调整制冷机20的操作以控制冷却剂流25的流率。因此，例如，冷却剂流25的温度和流率可以被调节，使得热交换器30下游的入口空气流18可以主要通过可察觉冷却被冷却到设定点温度，而不管热交换器30上游的入口空气流18的周围相对湿度上的变化如何。此外，在一个实施例中，可以调整制冷机20的操作来控制冷却剂流25的流率，使得例如热交换器30下游的入口空气流18可以主要通过隐藏冷却被冷却到设定点温度，而不管热交换器30上游的入口空气流18的周围相对湿度上的变化如何。

在一个实施例的示例性方面，可以使通过控制器50对燃气涡轮机功率增大系统10和制冷机20进行的调整被超驰而管理操作条件。例如，可使制冷机20的调整被超驰来管理电网稳定性，例如发电设备的电网。例如，在一个实施例中，可使制冷机20的调整被超驰来操作以在任何环境条件下制冷冷却剂流25，使得冷却剂流25起作用来在任何环境条件下主要通过可察觉冷却来冷却入口空气流18。在此实施例中，燃气涡轮机12可持续地产生大量功率，尽管当存在一定的环境条件时会是低效的。此功率可被用来维持电网稳定性。在另一个实施例中，可使制冷机20被超驰来不操作以在任何环境条件下制冷冷却剂流25，使得冷却剂流25起作用来在任何环境条件下主要通过隐藏冷却来冷却入口空气流18。

本公开还提供了一种用于增大燃气涡轮机功率的方法。该方法可包括测量至少一个环境条件。如以上所讨论的，在一个实施例中该环境条件可为热交换器30的上游的空气的周围相对湿度。在另一个实施例中该环境条件可为热交换器30下游的入口空气流18的温度。

该方法还可包括与该至少一个环境条件相关而调整制冷机20的操作。如以上所讨论的，制冷机20的操作可制冷冷却剂流25。在一个实施例中，制冷机20可为吸收式制冷机。在一个实施例中，冷却剂可为水。在一个实施例中，制冷机20可使用来自热源29的能量以制冷冷却剂流25。如以上所讨论的，热源29例如可为HRSG水或HRSG蒸汽。在其它实施例中，热源29可为任何废蒸汽，诸如蒸汽涡轮机密封蒸汽、废热水、发电机冷却水或由任何放热过程产生的热流。

如以上所讨论的，调整制冷机20的操作可包括当环境条件处在第一环境条件水平时操作制冷机20以制冷冷却剂流25，而当环境条件处在第二环境条件水平时不操作制冷机20来制冷冷却剂流25。例如，在一个实施例中，该环境条件可为热交换器的上游的空气的周围相对湿度。在一个实施例中，第一环境条件水平可为第一周围相对湿度水平，而第二环境条件水平可为第二周围相对湿度水平。在一个实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在50％或高于50％的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于50％的周围相对湿度。在其它实施例中，第一周围相对湿度水平可为处在或高于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度，而第二周围相对湿度水平可为低于从40％到60％范围中的任何相对湿度水平的周围相对湿度。

在一个实施例的示例性方面，调整制冷机20的操作可包括当周围相对湿度处在或高于固定的周围相对湿度水平时，制冷机20被操作以制冷冷却剂流25，而当周围相对湿度处在固定的周围相对湿度水平之下时，制冷机20不被操作以制冷冷却剂流25。在一个实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为50％。在其它实施例中，该固定的周围相对湿度水平可为在从40％到60％的范围中的任何相对湿度水平。

该方法还可包括通过热交换器30传送冷却剂流25。如以上所讨论的，热交换器30可位于燃气涡轮机入口16附近或其内。热交换器30可配置成允许通过热交换器30的入口空气流18与冷却剂流25相互作用，从而在空气流18进入燃气涡轮机入口16或压缩机13前冷却该入口空气流18。例如，在一个实施例中，热交换器30可为直接接触式热交换器。

如以上所讨论的，在一个实施例的示例性方面，通过控制器50对制冷机20的操作的调整可以被超驰。例如，制冷机20的操作的调整可以被超驰以管理操作条件，例如电网稳定性。

通过在单个燃气涡轮机功率增大系统10中提供制冷机20和热交换器30，燃气涡轮机入口空气流18可按环境条件所决定的在一个系统中使用隐藏冷却和可察觉冷却来冷却。此布置给燃气涡轮机功率增大系统提供了相当大的灵活性，因为一个系统能够使用适当的冷却方法来冷却燃气涡轮机入口空气流18，从而优化燃气涡轮机12的操作，并在所有环境条件下提供最大的燃气涡轮机效率。

例如，在一个实施例的示例性方面，当空气的周围相对湿度相对低，例如低于50％时，燃气涡轮机功率增大系统10可主要通过隐藏冷却来冷却入口空气流18。隐藏冷却可在这些条件下提供最大的燃气涡轮机效率，因为例如与可察觉冷却相反，仅需要最少量的寄生功率来提供隐藏冷却，因此在净燃气涡轮机功率发生效率上有提升。

然而，在诸如当空气的周围相对湿度相对高(例如高于50％)的其它条件下，隐藏冷却不是那么有效。因此，在一个实施例中，当空气的周围相对湿度相对高，例如高于50％时，燃气涡轮机功率增大系统10可主要通过可察觉冷却来冷却入口空气流18。可察觉冷却可在这些条件下提供最大的燃气涡轮机效率，因为例如在高相对湿度条件下隐藏冷却不是有效的，而可察觉冷却可以将入口空气流18冷却至远低于用隐藏冷却所能达到的水平的水平，例如低于湿球温度，因此在净燃气涡轮机功率输出上有提升。

此外，制冷机20和热交换器30的组合可降低入口空气流18在燃气涡轮机入口16处相对于入口制冷机盘管构造的压降。例如，在一个实施例中，压降可被降低大约0.5英寸水柱(“w.c.”)。

另外，在单个燃气涡轮机功率增大系统10中提供制冷机20和热交换器30允许在高于入口制冷机盘管所要求的那些温度的温度下使用冷却剂流25来冷却燃气涡轮机入口空气流18。机械盘管冷却系统典型地需要被冷却至低于35°F的温度的冷却物质流。机械制冷机设备和盘管系统的资本成本是可观的并且可能是高得无法承受的。然而，如上提供的带有制冷机20和热交换器30的单个燃气涡轮机功率增大系统10仅需要被冷却至高于35°F的温度的冷却物质流，例如介于35°F和50°F之间，例如介于40°F和45°F之间，例如大约43°F。例如，在一个实施例中，吸收式制冷机20和直接接触式热交换器30可使用处在高于35°F的温度下的冷却剂流25来对入口空气流18提供足够的冷却，例如介于35°F和50°F之间，例如介于40°F和45°F之间，例如大约43°F。此系统10提供与燃气涡轮机功率增大系统相关的资本成本方面的明显降低。

本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何结合的方法。本发明可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有无异于权利要求书的字面语言的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言并无实质性区别的等价结构性元件，则此类其它示例意在处在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮机功率增大系统(10)，包括：

制冷机(20)，所述制冷机(20)可操作以使用来自热源(29)的能量制冷冷却剂流(25)；

控制器(50)，其可操作地连接到所述制冷机(20)上，并配置成与至少一个环境条件相关而调整所述制冷机(20)的操作，其中，调整所述制冷机(20)的操作包括当所述环境条件处在第一环境条件水平时操作所述制冷机(20)以制冷所述冷却剂流(25)，而当所述环境条件处在第二环境条件水平时不操作所述制冷机(20)以制冷所述冷却剂流(25)；

热交换器(30)，其与所述制冷机(20)成流体连通，并配置成允许所述冷却剂流(25)通过所述热交换器(30)；以及

燃气涡轮机入口空气流(18)，其中所述空气流(18)在进入燃气涡轮机入口(16)前被引导通过所述热交换器(30)，允许所述空气流(18)与所述冷却剂流(25)相互作用，从而冷却所述空气流(18)。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，所述环境条件是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，所述第一环境条件水平是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度处于或高于50％，而所述第二环境条件水平是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度低于50％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，通过所述控制器(50)与至少一个环境条件相关对所述制冷机(20)的操作进行的调整能够被超驰，以管理至少一个操作条件。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，当所述环境条件处于所述第一环境条件水平时，所述空气流(18)主要通过可察觉冷却来冷却，而当所述环境条件处于第二环境条件水平时，所述空气流(18)主要通过隐藏冷却来冷却。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，所述制冷机(20)是吸收式制冷机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的燃气涡轮机功率增大系统(10)，其特征在于，所述热交换器(30)是直接接触式热交换器。

8.一种用于增大燃气涡轮机功率的方法，包括：

测量至少一个环境条件；

与所述至少一个环境条件相关而调整制冷机(20)的操作，其中所述制冷机(20)的操作使用来自热源(29)的能量制冷冷却剂流，并且其中调整所述制冷机(20)的操作包括当所述环境条件处在第一环境条件水平时操作所述制冷机(20)来制冷所述冷却剂流(25)，而当所述环境条件处在第二环境条件水平时不操作所述制冷机(20)来制冷所述冷却剂流(25)；以及

通过热交换器(30)传送所述冷却剂流(25)，其中，所述热交换器(30)配置成允许通过所述热交换器(30)的燃气涡轮机入口空气流(18)与所述冷却剂流(25)相互作用，从而在所述空气流(18)进入燃气涡轮机入口(16)前冷却所述空气流(18)。

9.根据权利要求8所述的增大燃气涡轮机功率的方法，其特征在于，所述环境条件是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的增大燃气涡轮机功率的方法，其特征在于，所述第一环境条件水平是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度处于或高于50％，而所述第二环境条件水平是所述热交换器的上游的空气的周围相对湿度低于50％。

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