DE102008006259A1 - Integriertes Kraftwerkskühlsystem - Google Patents

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Abstract

Es wird ein integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein durch eine Gasturbine (105) angetriebenes, Strom erzeugendes Kraftwerk zur Verfügung gestellt. Das integrierte Kühlsystem umfasst eine dem Kraftwerk entnommene Wärmequelle (158) und eine Absorptionskältemaschine (160), die Energie der Wärmequelle (158) benutzt, um ein Kühlmedium (170) zu kühlen. Ein integrierter Kühlskid umfasst die Wärmeabfuhrvorrichtungen (110, 115, 120, 125, 140) für eine Vielzahl von Kraftwerkskomponenten. Das von der Absorptionskältemaschine (10) abgegebene Kühlmittel (170) wird für die Kraftwerkskomponente des intergrierten Kühlskids zu den Wärmeabfuhrvorrichtungen (110, 115, 120, 125, 140) geleitet. Das Kraftwerkskühlwasser (145) kann Wärme aus der Absorptionskältemaschine (160) abführen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Kraftwerkskühlsystem für die Ausrüstung von Kraftwerken und insbesondere auf ein integriertes Kraftwerkskühlsystem, das mehrere Verfahren zur Erzeugung eines Kühlmediums zur Wärmeabfuhr aus einem integrierten Skid aus Kraftwerkskühlkomponenten verwendet. Zu den erforderlichen Kühlmaßnahmen eines Kraftwerks gehören: Generatorkühlung, Schmierölkühlung, Transformatorkühlung, Turbineneinlasskühlung, Turbineneinlassluftkühlung und Zwischenkühlung sowie die Kühlung verschiedener anderer Komponenten.
  • Viele Kraftwerkskomponenten wie Generatoren, Schmierölsysteme und Transformatoren erfordern Kühlung, um die Verlustwärme (Lüftungsverlust, Lager, elektrische Heizung) abzuführen, während zusätzliche Kühlfunktionen sich direkt auf die Kraftwerksleistung auswirken, wie beispielsweise die Turbineneinlassluftkühlung, die Verdichtereinlassluftkühlung oder die Verdichterzwischenkühlung. Einzelne Kühlkomponenten für diese Komponenten verwenden typischerweise luft- oder wassergekühlte Wärmetauscher. Die Generatorkühlung wird bei existierenden Konfigurationen durch die Zuführung von Wasser oder Luft mit Umgebungstemperatur erzielt. Für die Schmierölsysteme werden für gewöhnlich große luftgekühlte Wärmetauscher benutzt. Verdichterzwischenkühler verwenden Wasser mit Umgebungstemperatur. Transformatoröle werden gekühlt, indem sie unter Verwendung luftgekühlter Wärmetauscher Wärme an die Atmosphäre abgeben.
  • Zur Realisierung der oben erwähnten Kühlmaßnahmen werden oft unabhängige Kühlskids benutzt. Selbst wenn die Ausrüstung durch ein gemeinsames Kühlsystem mit Kühlmittel versorgt wird, sind die Ausrüstung und die Kühlvorrichtungen für die höchste Umgebungsbedingung ausgelegt. Dieses Hochtemperatur-Kühlfluid (Luft und Wasser mit Umgebungstemperatur) erfordert eine große Wärmetauscheroberfläche und wirkt sich nachteilig auf die Gesamteffizienz und die Gesamtkosten des Kraftwerks aus.
  • Verschiedene Mittel werden üblicherweise für die Kühlung von Kraftwerkskomponenten eingesetzt. Diese Mittel bestehen in unabhängigen Kühlskids mit individuellen Steuersystemen. 1 zeigt unabhängige Kühlskids, die in Kraftwerkskühlsystemen nach dem Stand der Technik eingesetzt werden. Ein Kraftwerk 5 kann umfassen: einen Luftverdichter 10, eine Gasturbine 15, einen Generator 20 und einen Transformator 25, der den Generator 20 zur Stromversorgung mit dem Stromnetz 30 verbindet.
  • Der Gasturbine wird bei 16 Treibstoff und bei 17 verdichtete Luft zugeführt. Abgase verlassen die Gasturbine bei 18.
  • Umgebungsluft 35 wird durch das Turbineneinlass-Kühlskid 40 gekühlt und bei dem Luftverdichtereinlass 45 bereitgestellt. Heiße verdichtete Luft 50 wird aus einer Zwischenstufe 52 des Luftverdichters 10 entnommen und durch den Verdichter-Zwischenkühlskid 55 geführt. Die gekühlte Luft 56 wird einer nachfolgenden Zwischenstufe 58 des Luftverdichters 10 zugeführt. Schmieröl aus dem Verdichter 10, der Gasturbine 15 und dem Generator 20 wird durch den Schmieröl-Kühlskid 60 gekühlt. Die Wärmeabfuhr von dem Schmieröl durch den Kühlskid 60 wird durch einen luftgekühlten Wärmetauscher bewirkt, der Luft mit Umgebungstemperatur benutzt 65. Generatorkühlwasser 22 zirkuliert in einem separaten Kühlskid 23, der einen luftgekühlten Wärmetauscher benutzt, der Umgebungsluft 24 aufnimmt. Für die Kühlung des Transformators 25 sorgt typischerweise das Transformatoröl 26, das durch einen luftgekühlten Wärmetauscher strömt, der Umgebungsluft 27 benutzt, wobei der Wärmetauscher auf einem separaten Transformator-Kühlskid angebracht ist. Für die Turbineneinlasskühlung kann gekühltes Wasser verwendet werden, das durch einen unabhängigen mechanischen Verdichter (nicht gezeigt) bereitgestellt wird. In einigen Fällen können Skids auch teil-integrierte Systeme mit gemeinsamer Wasserversorgung (ungekühlt) sein.
  • Bei kraftwerksbezogenen Ermittlungen trifft es immer zu, dass die Kühlanforderungen eines jeden zugehörigen Systems eine Funktion der standortspezifischen Bedingungen und Betriebsbedingungen, der möglichen Leistung eines jeden konkurrierenden Systems und der Implementierungs- und Betriebskosten sind.
  • Dementsprechend existiert ein Bedarf an einem alternativen und kosteneffizienten Verfahren zur Integration der unabhängigen Kraftwerkskühlskids in ein einziges Kühlsystem, das eine mechanische oder Absorptionskältemaschine verwendet, die gekühltes Wasser für alle kühlbedürftige Anlagenausrüstung liefert, wobei Kühlfluid mit geregelter niedriger Temperatur (gekühltes Wasser) wesentliche Einsparungen und eine Vereinfachung des Kraftwerksbetriebes bewirken wird und außerdem eine verlässliche Quelle eines Kühlmediums darstellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Kraftwerkskühlsystem, das mehrere Verfahren zur Erzeugung eines gekühlten Kühlmediums anwendet, um dem Kühlbedarf des Kraftwerks zu entsprechen, wobei die Kraftwerkskomponenten in eine effiziente und effektive Kühlbaugruppe integriert sind.
  • Kurz gesagt, stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein integriertes Kraftwerkskühlsystem für ein durch eine Gasturbine angetriebenes Strom erzeugendes Kraftwerk zur Verfügung, um die Kraftwerkskomponenten zu kühlen. Das integrierte Kühlsystem umfasst eine dem Kraftwerk entnommene Wärmequelle und eine Absorptionskältemaschine, die Energie aus der Wärmequelle benutzt, um ein Kühlmedium zu kühlen. Weiter werden Mittel zur Wärmeabfuhr aus der Absorptionskältemaschine bereitgestellt. Ein integriertes Kühlskid umfasst Wärmeabfuhrvorrichtungen für eine Anzahl von Kraftwerkskomponenten. Es werden Mittel zur Verbreitung des abgegebenen Kühlmediums von der Absorptionskältemaschine zu den Wärmeabfuhrvorrichtungen des integrierten Kühlskids für die Kraftwerkskomponenten und wieder zurück bereitgestellt. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein integriertes Kraftwerkskühlsystem für ein von einer Gasturbine angetriebenes Strom erzeugendes Kraftwerk zur Kühlung der Kraftwerkskomponenten zur Verfügung gestellt. Das integrierte Kraftwerkskühlsystem verfügt über einen von der Gasturbine ausgehenden Abgasweg, der eine Energiequelle und eine Absorptionskältemaschine bereitstellt, wobei die Absorptionskältemaschine die Energie der Turbinenabgase zur Kühlung eines Kühlmediums benutzt. Es werden Mittel zur Wärmeabfuhr und zur Abgasabfuhr aus der Absorptionskältemaschine bereitgestellt. Ein integriertes Kühlskid umfasst Wärmeabfuhrvorrichtungen für eine Vielzahl von Kraftwerkskomponenten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein integriertes Kraftwerkskühlsystem für ein von einer Gasturbine angetriebenes Strom erzeugendes Kraftwerk zur Kühlung der Kraftwerkskomponenten zur Verfügung gestellt. Das integrierte Kraftwerkskühlsystem umfasst eine Gasturbine mit einem Luftverdichter, einen von der Gasturbine angetriebenen elektrischen Generator, der elektrischen Strom abgibt, wobei der elektrische Strom eine mechanische Kältemaschine speist, Mittel zur Wärmeabfuhr aus der mechanischen Kältemaschine, Mittel zur Verbreitung des von der mechanischen Kältemaschine abgegebenen Kühlmediums zu den Kraftwerkskomponenten des integrierten Kühlskids und wieder zurück sowie ein integriertes Kühlskid mit Wärmeabfuhrvorrichtungen für eine Vielzahl von Kraftwerkskomponenten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind besser zu verstehen, wenn die folgende detaillierte Beschreibung Bezug nehmend auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche Teile bezeichnen.
  • 1 stellt unabhängige Kühlkomponenten dar, wie sie in Kraftwerkskühlsystemen nach dem Stand der Technik zur Kühlung verwendet werden.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine zur Verfügung stellt, die durch heiße Zwischenstufen-Luft aus dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird, und die eine integrierte Kühlkomponente (cooling skid) für Kraftwerkskomponenten versorgt.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch heiße Zwischenstufen-Luft aus dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird, und einen ersten Zwischenkühler, wobei beide eine integrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgen.
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch heiße Zwischenstufen-Luft aus dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird, und einen ersten und zweiten Zwischenkühler, die eine integrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgen.
  • 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine zur Verfügung stellt, die durch Gasturbinenabgase mit Energie versorgt wird, und eine integrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgt.
  • 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine zur Verfügung stellt, die durch Gasturbinenabgase mit Energie versorgt wird, welche durch einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator gewonnen und aus einer Dampfturbine abgezapft werden, wobei die Absorptionskältemaschine eine in tegrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgt und
  • 7 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine zur Verfügung stellt, die durch Gasturbinenabgase mit Energie versorgt wird, wie sie durch einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) gewonnen werden, und die eine integrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgt.
  • 8 zeigt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine mechanische Kältemaschine zur Verfügung stellt, die durch die elektrische Ausgangsleistung eines durch eine Gasturbine angetriebenen Generators oder durch eine andere Stromversorgung mit Energie versorgt wird, und die eine integrierte Kühlkomponente für Kraftwerkskomponenten versorgt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen viele Vorteile auf, darunter: die Bereitstellung eines kosteneffizienten Verfahrens zur Integration der unabhängigen Kraftwerkskühlskids in ein einziges Kühlsystem, das eine mechanische oder Absorptionskältemaschine benutzt, die ein Kühlmedium für alle kühlbedürftige Kraftwerksausrüstung zur Verfügung stellt, wobei das Kühlmedium mit geregelter niedriger Temperatur wesentliche Einsparungen bewirken, den Kraftwerksbetrieb vereinfachen und eine verlässliche Quelle des Kühlmediums bereitstellen wird.
  • Die folgenden Aspekte sind sowohl für die Nachrüstung existierender Kraftwerke als auch für die Konstruktion neu er Kraftwerke gedacht. Die folgenden beispielhaften Systemkonfigurationen für einfache und GuD-Anwendungen verwenden einen käuflichen Absorptions-Flüssigkeits-Kühlsatz (ALC, absorption liquid chiller) zur Bereitstellung gekühlter Flüssigkeit für die integrierte Anlagenkühleinrichtung. Dieses könnte mit vielen Konfigurationen und auf viele Weisen erreicht werden, wie in 2–7 beschrieben wird. Alternativ kann eine mechanische Kältemaschine zur Kühlung des integrierten Kraftwerkskühlsystems verwendet werden, wie in 8 dargestellt ist.
  • Ein Gasturbinenverdichter verfügt über mehrere Verdichtungsstufen, die in den 1–7 durch die Buchstaben A bis J repräsentiert werden. Durch eine Neukonstruktion des Verdichters kann Heißluft aus dem Verdichter im Prinzip aus jeder der Zwischenstufen entnommen werden. Die von dem Verdichter abgezogene Luftstrommenge und die Auswahl der Luftentnahmestufe sind eine Funktion der Kühl-Anforderungen der Kraftwerksausrüstung, der Thermodynamik des Kreisprozesses und der Ausrüstungswirtschaftlichkeit. Während es für die beispielhaften Zwecke in 2–7 so dargestellt ist, dass die Luft aus der Zwischenstufe D abgezogen und der Zwischenstufe E wieder zugeführt wird, sind die Entnahme und Wiederzuführung nicht auf diese Stufen beschränkt.
  • Die nun folgenden beispielhaften Ausführungsformen bestimmen ein integriertes Kühlskid für die Kühlung einer Vielzahl von Kraftwerkskomponenten durch die Zirkulation von Gasen und Flüssigkeiten zwischen Kältemaschinen und Wärmeabfuhrvorrichtungen, für gewöhnliche Wärmetauscher, auf dem Skid. Obwohl diese eine Vielzahl von Wärmetauschern, Pumpen, Ventilen, Rohrleitungen und elektrischen Steuerungen umfassen können, sind die Details der Wärmetau scher, Rohrleitungen und Leitungen in der Fachwelt bekannt und werden hier nicht detaillierter beschrieben, um Unklarheiten bezüglich der Erfindung zu vermeiden.
  • Während ferner die folgenden beispielhaften Ausführungsformen Auf GE-Gasturbinen bezogene Konfigurationen zeigen, kann die Erfindung allgemein auf Gasturbinenkomponenten und -systeme angewendet werden.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine bereitstellt, die durch heiße Zwischenstufen-Luft von dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird und einen integrierten Kühlskid für Kraftwerkskomponenten versorgt. Das integrierte Kühlskid kann den Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 110, den Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 115, den Generatorkühlungs-Wärmetauscher 120, den Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 125 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 140 in einem auf dem Skid 150 gehaltenen System vereinen. Eine Absorptionskältemaschine 160 liefert das für dieses integrierte System erforderliche gekühlte Wasser. Die Wärmequelle für die Absorptionskältemaschine 160 ist heiße verdichtete Luft 158, die durch Entnahme aus der Zwischenstufe D des Verdichters 155 bereitgestellt wird. Die relativ kalte Luft 155 aus der Absorptionskältemaschine wird in eine nachfolgende Zwischenstufe E des Verdichters 155 zurückgeführt. Gekühltes Wasser 170 wird zu dem integrierten Kühlskid geleitet und Rücklaufwasser 185 wird zu der Absorptionskältemaschine 160 unter Anwendung in der Fachwelt bekannter mechanischer Systeme zurückgeführt. Kühlwasser 145 aus dem Kraftwerk bildet einen Kühlkörper für die Wärme aus der Absorptionskältemaschine 160.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch heiße verdichtete Zwischenstufen-Luft aus dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird, und einen ersten Zwischenkühler, wobei beide ein integriertes Kühlskid für Kraftwerkskomponenten versorgen. Das integrierte Kühlskid 250 kann einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 210, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 215, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 220, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 225 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 240 umfassen.
  • Heiße verdichtete Luft 258 wird aus einer Zwischenstufe D des Verdichters 255 entnommen und zu der Absorptionskältemaschine 260 geführt, um ein Erwärmungsfluid für die ALC-Kühlung des Kühlmediums bereitzustellen. Das Kühlmedium, das gekühlte Wasser 270, wird zu dem integrierten Kühlskid 250 geleitet. Die zurückströmende kühle Luft 265 aus der Absorptionskältemaschine 260 wird durch einen ersten Zwischenkühler 275 geleitet, um die Temperatur der kalten, zu der Zwischenstufe E des Verdichters 255 zurückströmenden Luft 280 weiter zu senken, wodurch ein geringerer Energieverbrauch des Verdichters erzielt wird. Das für den ersten Zwischenkühler 270 verwendete Kühlmedium ist das Rücklaufwasser 285 aus dem dem integrierten Kühlskid 250 zugeführten gekühlten Wasser 270. Nach der Wärmeabsorption in dem Zwischenkühler strömt das heiße Wasser 290 zu der Absorptionskältemaschine 260 zurück. Das Kühlwasser 245 und das Kühlwasser 247 können entsprechend ein Kühlmittel für die Absorptionskältemaschine 260 und den ersten Zwischenkühler 275 darstellen.
  • Eine weitere Alternative innerhalb der Ausführungsform 2 ist die, dass die Zwischenkühlung durch eine Kühlwasserversorgung 247 erfolgen kann, wenn der Absorptionskältemaschine auf Grund hoher Kühlanforderungen von Seiten anderer Kraftwerksausrüstung eine hohe Leistung abverlangt wird.
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch heiße verdichtete Zwischenstufen-Luft aus dem Luftverdichter mit Energie versorgt wird, und einen ersten Zwischenkühler und einen zweiten Zwischenkühler, die einen integrierten Kühlskid für Kraftwerkskomponenten versorgen. Das integrierte Kühlskid 350 kann einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 310, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 315, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 320, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 325 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 340 umfassen.
  • Die Ausführungsform 3 beschreibt die Konfiguration, bei der heiße verdichtete Luft 358 aus der Zwischenstufe D des Verdichters 355 durch einen ersten Zwischenkühler 375 geleitet wird. Der erste Zwischenkühler 375 ist dafür konstruiert, heißes Wasser 362 mit hohen Temperaturen zur Anwendung als Erwärmungsfluid für die Absorptionskältemaschine 360 zu erzeugen. Das Rücklaufwasser 364 aus der Absorptionskältemaschine 360 liefert die Kühlung für den ersten Zwischenkühler 375. Die Absorptionskältemaschine 360 liefert wiederum dem integrierten Kühlskid 350 gekühltes Wasser 370 zur Kühlung der Kraftwerkskomponenten. Der Absorptionskältemaschine 360 kann Wärme durch das Kühlwasser 345 entzogen werden. Die den ersten Zwischenkühler 375 verlas sende mittelwarme Luft 359 wird zur weiteren Kühlung durch einen zweiten Zwischenkühler 390 geleitet. Der zweite Zwischenkühler 390 wird durch den Wasserrücklauf 385 aus dem integrierten Kühlskid 350 gekühlt, in einer Rücklaufleitung zu der Absorptionskältemaschine 360. Kalte Rückluft 380 wird zu der Zwischenstufe E des Verdichters 355 geführt, wodurch der Energieverbrauch des Verdichters reduziert wird. Der zweite Zwischenkühler 390 kann alternativ mit Kühlwasser mit Umgebungstemperatur versorgt werden, wenn der Absorptionskältemaschine eine hohe Leistung abverlangt wird.
  • 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch die Gasturbinenabgase mit Energie versorgt wird und ein integriertes Kühlskid für Kraftwerkskomponenten versorgt. Die Ausführungsform 4 beschreibt eine vollkommen integrierte Kraftwerkskühleinrichtung, zu der ein integriertes Kühlskid 450 gehört, der einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 410, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 415, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 420, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 425, einen Verdichter-Zwischenkühler 430 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 440 umfassen kann.
  • Diese Konfiguration kann in einfachen Zyklen und in GuD-Zyklen verwendet werden, wo ein Teil der Turbinenabgase in die Absorptionskältemaschine geleitet werden kann. In der beispielhaften Ausführungsform benutzt die Absorptionskältemaschine 460 die Energie aus einem gewissen Prozentsatz der Abgase 418, die aus der Gasturbine 405 abgeleitet werden. Die Absorptionskältemaschine entzieht dann Wärme aus einem Kühlmedium, das in dieser Ausführungsform als Rücklaufwasser 485 dargestellt ist, um gekühltes Wasser 470 für die Kühlanforderungen des integrierten Kühlskids 450 zu liefern. Das Kühlwasser 445 kann der Absorptionskältemaschine 460 Wärme entziehen.
  • Obwohl nicht dargestellt, kann der Verdichter-Zwischenkühler 440 heiße verdichtete Luft aufnehmen, die ihm aus der Zwischenstufe D des Verdichters 455 zugeführt wird. Nach ihrer Kühlung in dem Verdichter-Zwischenkühler 440 wird die heiße verdichtete Luft zu einer nachfolgenden Stufe E des Verdichters zurückgeführt, wodurch für einen geringeren Energieverbrauch des Verdichters gesorgt wird. Nachdem die aus der Turbine 405 erhaltenen Abgase 418 die Absorptionskältemaschine 460 mit Energie versorgt haben, werden sie als Abgase 470 ausgelassen.
  • 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Absorptionskältemaschine bereitstellt, die durch die Energie von Gasturbinenabgasen mit Energie versorgt wird, wobei die Abgase durch einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) gewonnen und einer Dampfturbine abgezapft werden, und wobei auch ein integrierter Kühlskid für Kraftwerkskomponenten zur Verfügung gestellt wird. Die Ausführungsform 5 beschreibt die Modifikation der Ausführungsform 4. Wieder kann der integrierte Kühlskid 550 einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 510, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 515, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 520, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 525, einen Verdichter-Zwischenkühler 530 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 540, die von der Absorptionskältemaschine 560 geliefertes gekühltes Wasser 570 verwenden, umfassen. Das Rücklaufwasser 585 aus dem integrierten Kühlskid 550 wird zu der Absorptionskältemaschine 560 zurückgeführt. Der Absorptionskältemaschine kann durch das Kühlwasser 545 Wärme entzogen werden.
  • Die Energie für die Absorptionskältemaschine 560 wird durch die Abgase 518 aus der Turbine 505 geliefert, wobei die Abgase zu einem Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator 565 geleitet werden, der als Teil eines GuD-Kraftwerks Dampf 568 an die Dampfturbine 575 liefert. Minderwertiger Anzapfdampf 590 wird aus einer Dampfturbine 575 entnommen, um die Absorptionskältemaschine 560 mit Energie zu versorgen. Die Abgase 598 von der Dampfturbine 575 und das Kondensat 595 aus der Absorptionskältemaschine 560 werden in den Dampfkreislauf zurückgeführt.
  • 7 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Folgendes zur Verfügung stellt: eine Absorptionskältemaschine, die durch die Gasturbinenabgase 518 mit Energie versorgt wird, wobei die Abgase durch einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) 565 gewonnen werden, und wobei die Absorptionskältemaschine einen integrierten Kühlskid 550 für die Kraftwerksausrüstung versorgt. Der Dampf 58 aus dem HRSG liefert der Absorptionskältemaschine Energie und kann auch für andere Anlagenfunktionen genutzt werden. Wieder umfasst der integrierte Kühlskid 550 einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 510, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 515, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 520, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 525, einen Verdichter-Zwischenkühler 530 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 540. Das integrierte Kühlskid 550 verwendet für die Kühlung der Wärmeabfuhrvorrichtungen von der Absorpti onskältemaschine 560 gekühltes Wasser 570. Das Rücklaufwasser 585 wird zu der Absorptionskältemaschine 560 zurückgeführt. Das Kühlwasser 545 kann die Wärme der Absorptionskältemaschine 560 abführen.
  • Ein Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator 565, der durch die Abgase 565 der Turbine 505 mit Energie versorgt wird, liefert Dampf 568 zur Versorgung der Absorptionskältemaschine 560 mit Energie. Das Dampfkondensat 959 aus der Absorptionskältemaschine 560 wird in den Dampfkreislauf zurückgeführt.
  • 8 zeigt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine mechanische Dampfverdichtungskältemaschine (vapor compression chiller) die Kühlanforderungen des integrierten Kraftwerks-Kühlskids erfüllt. Der integrierte Kühlskid 650 umfasst einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher 610, einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher 615, einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher 620, einen Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher 625, einen Verdichter-Zwischenkühler 630 sowie andere Wärmetauscher für verschiedene kühlbedürftige Kraftwerkskomponenten 640.
  • Die Turbine 605 treibt den Generator 630 an, um eine elektrische Ausgangsleistung 695 zu erzeugen. Die elektrische Ausgangsleistung 595 kann elektrischen Strom liefern, um die mechanische Kältemaschine 660 anzutreiben. Die mechanische Kältemaschine 660 liefert das gekühlte Wasser 670 für das integrierte Kühlskid 650. Das Kühlwasser 645 führt Wärme von der mechanischen Kältemaschine 660 ab. Alternativ kann die mechanische Kältemaschine 660 auch aus einer anderen Quelle im Kraftwerk oder aus einer externen Quelle mit Strom versorgt werden.
  • Während hier nur bestimmte Eigenschaften der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleuten viele mögliche Modifikationen und Änderungen einfallen. Es ist daher zu beachten, dass es beabsichtigt ist, dass die angefügten Patentansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken, soweit sie innerhalb des wahren Geistes der Erfindung liegen.
  • Es wird ein integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein durch eine Gasturbine 105 angetriebenes Strom erzeugendes Kraftwerk zur Verfügung gestellt. Das integrierte Kühlsystem umfasst eine dem Kraftwerk entnommene Wärmequelle 158 und eine Absorptionskältemaschine 160, die Energie der Wärmequelle 158 benutzt, um ein Kühlmedium 170 zu kühlen. Ein integriertes Kühlskid umfasst die Wärmeabfuhrvorrichtungen 110, 115, 120, 125, 140 für eine Vielzahl von Kraftwerkskomponenten. Das von der Absorptionskältemaschine 10 abgegebene Kühlmittel 170 wird für die Kraftwerkskomponenten des integrierten Kühlskids zu den Wärmeabfuhrvorrichtungen 110, 115, 120, 125, 140 geleitet. Das Kraftwerkskühlwasser 145 kann Wärme aus der Absorptionskältemaschine 160 abführen.
    • 5
    Kraftwerksanlage
    10
    Luftverdichter
    15
    Gasturbine
    16
    Treibstoffzufuhr zur Gasturbine
    17
    Luftzufuhr zur Gasturbine
    18
    Turbinenabgase
    20
    Generator
    22
    Generatorkühlwasser
    23
    Generator-Kühlskid/Kühlbaugruppe
    24
    Umgebungsluft
    25
    Transformator
    26
    Transformatorluft
    27
    Umgebungsluft
    28
    Transformator-Kühlskid/Kühlbaugruppe
    30
    Stromnetz
    35
    Umgebungsluft
    40
    Verdichtereinlass-Kühlskid/Kühlbaugruppe
    45
    Luftverdichtereinlass
    50
    heiße verdichtete Luft
    52
    Kühlwasser
    55
    Verdichter-Zwischenkühlskid/Kühlbaugruppe
    56
    Kaltluftrücklauf zur Verdichter-Zwischenstufe
    57
    Kühlwasser
    58
    folgende Zwischenstufe
    60
    Schmieröl-Kühlskid/Kühlbaugruppe
    65
    Umgebungsluft
    105
    Gasturbine
    110
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    115
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    120
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    125
    Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher
    140
    andere Kraftwerkskomponenten
    145
    Kühlwasser
    150
    integrierter Kühlskid/Kühlbaugruppe
    155
    Luftverdichter
    158
    heiße verdichtete Luft
    160
    Absorptionskältemaschine
    165
    Kaltluft strömt zur folgenden Stufe des Luftverdichters zurück
    170
    gekühltes Wasser
    185
    Wasserrücklauf
    205
    Gasturbine
    210
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    215
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    220
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    225
    Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher
    240
    andere Kraftwerkskomponenten
    245
    Kühlwasser zur Absorptionskältemaschine
    247
    Kühlwasser zum ersten Zwischenkühler
    250
    integrierter Kühlskid/Kühlbaugruppe
    255
    Luftverdichter
    258
    heiße verdichtete Luft
    260
    Absorptionskältemaschine
    265
    Kaltluft von der Absorptionskältemaschine zum ersten Zwischenkühler
    270
    gekühltes Wasser
    275
    erster Zwischenkühler
    280
    Kaltluft strömt zur folgenden Stufe des Verdichters zurück
    285
    Wasserrücklauf
    290
    Heißwasser strömt zur Absorptionskältemaschine zurück
    305
    Gasturbine
    310
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    315
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    320
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    325
    Turbineneinlasskühlungs-Wärmetauscher
    340
    andere Kraftwerkskomponenten
    349
    Kühlwasser für den zweiten Zwischenkühler
    355
    Luftverdichter
    358
    heiße verdichtete Luft
    359
    mittelwarme Luft zum zweiten Zwischenkühler
    360
    Absorptionskältemaschine
    362
    Heißwasser zur Absorptionskältemaschine
    364
    Wärmemittelrücklauf von der Absorptionskältemaschine
    370
    gekühltes Wasser
    375
    erster Zwischenkühler
    380
    Kaltluft strömt zur folgenden Stufe des Verdichters zurück
    385
    Wasserrücklauf
    390
    zweiter Zwischenkühler
    405
    Gasturbine
    410
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    415
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    418
    Abgase
    420
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    425
    andere Kraftwerkskomponenten
    430
    Generator
    435
    Verdichtereinlasskühlung-Wärmetauscher
    440
    Verdichter-Zwischenkühler
    445
    Kühlwasser für die Absorptionskältemaschine
    450
    integriertes Kühlskid/Kühlbaugruppe
    455
    Luftverdichter
    458
    heiße verdichtete Luft aus der Verdichterzwischenstufe
    460
    Absorptionskältemaschine
    470
    Abgase aus der Absorptionskältemaschine
    480
    Kaltluft strömt zur folgenden Zwischenstufe des Verdichters zurück
    485
    Wasserrücklauf aus dem integrierten Kühlskid/Kühlbaugruppe
    505
    Gasturbine
    510
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    515
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    518
    Abgas vom Turbinenauslass
    520
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    525
    andere Kraftwerkskomponenten
    530
    Generator
    535
    Verdichtereinlasskühlung-Wärmetauscher
    540
    Verdichter-Zwischenkühler
    545
    Kühlwasser
    548
    heiße verdichtete Luft
    550
    integrierter Kühlskid/Kühlbaugruppe
    555
    Luftverdichter
    558
    heiße verdichtete Luft
    560
    Absorptionskältemaschine
    565
    Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator
    570
    gekühltes Wasser
    575
    Dampfturbine
    580
    Kaltluft strömt zur folgenden Zwischenstufe des Verdichters zurück
    585
    Wasserrücklauf von dem integrierten Kühlskid/Kühlbaugruppe
    590
    Anzapfdampf
    595
    Kondensat von der Absorptionskältemaschine zum Kondensator
    598
    Kondensat von der Dampfturbine zum Kondensator
    605
    Gasturbine
    610
    Schmierölkühlungs-Wärmetauscher
    615
    Transformatorkühlungs-Wärmetauscher
    618
    Abgase aus dem Turbinenauslass
    620
    Generatorkühlungs-Wärmetauscher
    625
    andere Anlagenkomponenten
    630
    Generator
    635
    Verdichtereinlasskühlung-Wärmetauscher
    640
    Verdichter-Zwischenkühler
    645
    Kühlwasser
    648
    heiße verdichtete Luft
    650
    integriertes Kühlskid 650/Kühlbaugruppe
    655
    Luftverdichter
    660
    mechanische Kältemaschine
    665
    Stromversorgung der mechanischen Kältemaschine
    670
    gekühltes Wasser
    685
    Wasserrücklauf

Claims (10)

  1. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine 105 angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk, wobei das integrierte Kühlsystem umfasst: eine dem Kraftwerk entnommene Wärmequelle (158); eine Absorptionskältemaschine (160), die Energie aus der Wärmequelle (158) zur Kühlung eines Kühlmediums (170) benutzt; Mittel zur Abfuhr von Wärme (145) aus der Absorptionskältemaschine (160); eine integrierte Kühlbaugruppe (150), die den Wärmeabfuhrvorrichtungen (110, 115, 120, 125, 140) für eine Anzahl von Kraftwerkskomponenten aufweist, und Mittel zur Leitung des von der Absorptionskältemaschine (160) abgegebenen Kühlmediums (170) zu den Wärmeabfuhrvorrichtungen (110, 115, 120, 125, 140) für die Kraftwerkskomponenten der integrierten Kühlbaugruppe (150).
  2. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Wärmequelle umfasst: einen Entnahme-Strömungsweg für die heiße verdichtete Luft (158) aus zumindest einer Zwischenstufe eines Gasturbinenverdichters (105) und einen Rücklaufweg für die heiße verdichtete Luft (158), nach deren Kühlung, zu einer nachfolgenden Stufe des Gasturbinenverdichters (155).
  3. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 2, wobei die Wärmeabfuhrvorrichtungen für die Kraftwerkskomponenten des integrierten Kühlskids zumindest eine der folgenden umfassen: einen Schmierölkühlungs-Wärmetauscher (110); einen Generatorkühlungs-Wärmetauscher (120); einen Transformatorkühlungs-Wärmetauscher (115); einen Turbineneinlass-Wärmetauscher (125) und Wärmetauscher für andere Kraftwerkskomponenten (140).
  4. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 2, wobei zu den Wärmeabfuhrvorrichtungen für die Kraftwerkskomponenten der integrierten Kühlbaugruppe gehören: mindestens ein Schmierölkühlungs-Wärmetauscher (110); mindestens ein Generatorkühlungs-Wärmetauscher (120); mindestens ein Transformatorkühlungs-Wärmetauscher (115); mindestens ein Turbineneinlass-Wärmetauscher (125) und Wärmetauscher für andere Kraftwerkskomponenten (140).
  5. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 3, wobei das Kühlmedium umfasst: gekühltes Wasser (170).
  6. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 5, wobei die Mittel zur Wärmeabfuhr aus der Absorptionskältemaschine umfassen: eine Kühlwasserquelle und einen Kühlkörper (145) für die Absorptionskältemaschine (160).
  7. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (105) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 3, wobei der Entnahme-Strömungsweg für heiße verdichte Luft (158) von zumindest einer Zwischenstufe eines Gasturbinenverdichters (158) und der Rücklaufweg für die heiße verdichtete Luft (165) umfassen: einen direkten Verbindungsweg zwischen dem Gasturbinenverdichter (155) und der Absorptionskältemaschine (160).
  8. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (205) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 3, ferner einen ersten Zwischenkühler (275) umfassend.
  9. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (205) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 8, wobei der Entnahme-Strömungsweg für heiße verdichte Luft (258) von zumindest einer Zwischenstufe eines Gasturbinenverdichters (255) direkt mit der Absorptionskältemaschine (260) verbunden ist; der Rücklaufweg für die heiße verdichtete Luft (280) mit einer nachfolgenden Stufe des Luftverdichters (255) durch den ersten Zwischenkühler (275) verbunden ist, wobei die heiße verdichtete Luft (258) in der Absorptionskältemaschine (260) gekühlt wird und in dem ersten Zwischenkühler (275) weiter gekühlt wird und das von der integrierten Kraftwerkskühlbaugruppe zu der Absorptionskältemaschine (260) zurückströmende Kühlmedium (285) durch den ersten Zwischenkühler (275) zirkuliert, wobei die heiße verdichtete Luft (265), die aus der Absorptionskältemaschine (260) zu der nachfolgenden Stufe des Luftverdichters (280) zurückströmt, weiter gekühlt wird.
  10. Integriertes Kraftwerkskühlsystem zur Kühlung von Kraftwerkskomponenten für ein von einer Gasturbine (205) angetriebenes stromerzeugendes Kraftwerk nach Anspruch 3, ferner umfassend einen ersten Zwischenkühler (375) und einen zweiten Zwischenkühler (390).
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