DE102009044027A1 - System and method for cooling using a system outlet - Google Patents

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George Martin Gilchrist
Amit Toprani
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General Electric Co
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Abstract

Geschaffen ist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems (10, 40), das mehrere Fluidströme (14) und mehrere Komponenten (16) aufweist, die eine Einrichtung (12) enthalten. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Trennen eines Kühlfluids (22) von einem Abgasstrom (18), der aus einer Einrichtung (12) ausgestoßen wird, und Übertragen von Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme (14) und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten (16) auf das Kühlfluid (22). Geschaffen ist ein System (10), zu dem gehören: mehrere Fluidströme (14), mehrere Komponenten (16), die eine Einrichtung enthalten (12), die einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms (18) aufweist, ein Separator (20) zum Trennen eines Kühlfluids (22) von dem Abgasstrom (18) und ein Wärmetauscher (32). Der Wärmetauscher (32) überträgt Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme (14) und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten (16) auf das Kühlfluid (22).What is provided is a method of operating a system (10, 40) comprising a plurality of fluid streams (14) and a plurality of components (16) including means (12). The method includes the steps of: separating a cooling fluid (22) from an exhaust gas stream (18) expelled from a device (12) and transferring heat from at least one of the plurality of fluid streams (14) and / or at least one of a plurality of components (16) to the cooling fluid (22). What is provided is a system (10) including: a plurality of fluid streams (14), a plurality of components (16) including means (12) having an outlet for expelling an exhaust stream (18), a separator (20) for Separating a cooling fluid (22) from the exhaust stream (18) and a heat exchanger (32). The heat exchanger (32) transfers heat from at least one of the plurality of fluid streams (14) and / or from at least one of the plurality of components (16) to the cooling fluid (22).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Offenbarung betrifft allgemein Kühlsysteme, die einen Systemauslass aufweisen.These Disclosure generally relates to cooling systems, which have a system outlet.

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

In vielfältigen Anwendungen werden möglicherweise Beiprodukt- oder Abfallströme erzeugt, die für die primäre Aufgabe der Anwendungen nicht von Nutzen sind. Beispielsweise kann in einigen Anwendungen die Emission von Treibhausgasen, z. B. Kohlendioxid, ein wachsendes Problem sein. Vielfältige Techniken zur Verringerung und/oder Isolierung von Treibhausgasen wurden in dieser Hinsicht vorgeschlagen. Beispielsweise wurden in konzeptionellen Konstruktionen die Nutzung aufgefangenen Kohlendioxids für Lebensmittelanwendungen (z. B. als flüssiges Kohlendioxid oder ”Trockeneis”), die Extraktion einer natürlichen Ressource, und weitere Nutzungsmöglichkeiten vorgeschlagen.In diverse Applications may become By-product or waste streams generated for the primary Task of the applications are not useful. For example, can in some applications, the emission of greenhouse gases, e.g. B. carbon dioxide, be a growing problem. Various techniques for reduction and / or insulation of greenhouse gases were in this regard proposed. For example, in conceptual constructions the use of collected carbon dioxide for food applications (eg. B. as a liquid Carbon dioxide or "dry ice"), the Extraction of a natural Resource, and other uses proposed.

Dementsprechend besteht ein Bedarf nach verbesserten Verfahren zur Nutzung von Beiprodukt- und/oder Abfallströmen.Accordingly There is a need for improved methods of using by-products and / or Waste streams.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Diese Offenbarung schafft ein Verfahren zum Betrieb eines Systems, das mehrere Fluidströme und mehrere Komponenten aufweist, die eine Einrichtung enthalten. Zu dem Verfahren geh ren die Schritte: Trennen eines Kühlfluids von einem Abgasstrom, der aus einer Einrichtung ausgestoßen wird, und Übertragen von Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten auf das Kühlfluid.These Disclosure provides a method of operating a system that several fluid streams and a plurality of components including a device. The method includes the steps of: separating a cooling fluid from an exhaust gas stream emitted from a device, and transferring of heat at least one of the plurality of fluid streams and / or at least one of the several components on the cooling fluid.

Diese Offenbarung schafft ferner ein System, zu dem gehören: mehrere Fluidströme, mehrere Komponenten, die eine Einrichtung enthalten, mehrere Komponenten, die eine Einrichtung enthalten, die einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms aufweist, ein Separator zum Trennen eines Kühlfluids von dem Abgasstrom und ein Wärmetauscher. Der Wärmetauscher überträgt Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme und/oder von mindestens einem der mehreren Komponenten auf das Kühlfluid.These Disclosure also provides a system that includes: multiple Fluid streams, multiple components that contain one device, multiple components, which contain a device that has an outlet for expelling a Exhaust gas stream, a separator for separating a cooling fluid from the exhaust stream and a heat exchanger. The heat exchanger transfers heat from at least one of the plurality of fluid streams and / or of at least one of the plurality of components to the cooling fluid.

Diese Offenbarung schafft ferner ein System, zu dem gehören: mehrere Fluidströme, mehrere Komponenten, die eine Einrichtung enthalten, mehrere Komponenten, die eine Einrichtung enthalten, die einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms aufweisen, ein Separator zum Trennen eines Kühlfluids von dem Abgasstrom, und wenigstens ein Fluidstromeinlass. Der wenigstens eine Fluidstromeinlass dient dazu, das Kühlfluid mindestens einem der mehreren Fluidströme und/oder mindestens einer der mehreren Komponenten hinzuzufügen.These Disclosure also provides a system that includes: multiple Fluid streams, multiple components that contain one device, multiple components, which contain a device that has an outlet for expelling a Have exhaust stream, a separator for separating a cooling fluid from the exhaust stream, and at least one fluid flow inlet. The least a fluid flow inlet serves to at least one of the cooling fluid several fluid streams and / or at least one of the multiple components.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüche offenkundig.Further Objects, features and advantages of this invention will become apparent from the The following detailed description, drawings and claims will be apparent.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 veranschaulicht schematisch ein Gasturbinensystem 10, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. 1 schematically illustrates a gas turbine system 10 manufactured according to an embodiment of the present invention.

2 veranschaulicht schematisch ein weiteres Gasturbinensystem 40, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. 2 schematically illustrates another gas turbine system 40 manufactured according to an embodiment of the present invention.

3 veranschaulicht schematisch noch ein weiteres Gasturbinensystem 50, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. 3 schematically illustrates yet another gas turbine system 50 manufactured according to an embodiment of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLES

Wie im Vorausgehenden zusammengefasst beschrieben, umfasst diese Offenbarung ein Verfahren und Systeme, die mehrere Fluidströme und mehrere Komponenten aufweisen. Ausführungsbeispiele des Verfahrens und Ausführungsbeispiele der Systeme sind nachstehend beschrieben und in 1–3 veranschaulicht. Obwohl 1–3 anhand von Ausführungsbeispielen für ein Gasturbinensystem veranschaulicht und beschrieben sind, sollte es klar sein, dass ein beliebiges System (z. B. andere Turbinensysteme, die Turbinensysteme des GE-H-Systems, Turbomaschinensysteme, Elektromaschinensysteme) mit mehreren Fluidströmen und mehreren Komponenten, das einen Systemauslass aufweist und mit einem Kühlfluid gekühlt werden kann, durch veränderte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung in ähnlicher Weise verwendet oder hergestellt werden kann.As described in summary above, this disclosure includes a method and systems that include multiple fluid streams and multiple components. Embodiments of the method and embodiments of the systems are described below and in FIG 1 - 3 illustrated. Even though 1 - 3 With reference to embodiments of a gas turbine system illustrated and described, it should be understood that any system (eg, other turbine systems, the GE-H system turbine systems, turbo machinery systems, and electric machine systems) having multiple fluid streams and multiple components may include one Having system outlet and can be cooled with a cooling fluid can be used or manufactured by modified embodiments of the present disclosure in a similar manner.

1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, das ein Gasturbinensystem 10 ist, das eine Einrichtung 12 enthält. Das Gasturbinensystem 10 enthält ferner mehrere Fluidströme 14 und zusätzlich zu der Einrich tung 12 mehrere andere Komponenten 16. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Einrichtung 12 eine Gasturbine, die einen Fluidstrom 14 und mehrere Komponenten 16 aufweist. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung 12, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, andere Turbinen, Turbinentriebwerke, elektrische Maschinen, oder dergleichen beinhalten. In 1 weist die Gasturbine 12 einen Auslass auf, der einen Abgasstrom 18 ausstößt. 1 FIG. 12 illustrates an embodiment of the present disclosure that includes a gas turbine system 10 is that a facility 12 contains. The gas turbine system 10 also contains several fluid streams 14 and in addition to the device 12 several other components 16 , In the embodiment according to the invention according to 1 is the device 12 a gas turbine, which is a fluid stream 14 and several components 16 having. In further embodiments, the device 12 but without intending to be limited to include other turbines, turbine engines, electrical machines, or the like. In 1 has the gas turbine 12 an outlet on which an exhaust gas flow 18 ejects.

In abgewandelten Ausführungsbeispielen können sonstige Fluidströme 14, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, Einlassluftströme, Brennstoffströme, oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Komponenten 16, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Turbinenschaufeln, Laufräder, Statoren, Turbinenschaufeln, Turbinenleitapparate, Wärmetauscher, Luftverdichter, Brenner, Brennkammern, Antriebswellen, oder dergleichen umfassen.In modified embodiments, other fluid streams 14 but not limited to include intake air streams, fuel streams, or the like. In some embodiments, the components may be 16 but including, but not limited to, turbine blades, impellers, stators, turbine blades, turbine nozzles, heat exchangers, air compressors, burners, combustors, drive shafts, or the like.

Der Abgasstrom 18 wird auf einen Separator 20 gelenkt, der dazu dient, ein Kühlfluid 22 von dem Abgasstrom abzusondern. In speziellen Ausführungsbeispielen kann der Separator 20, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, ein Kühlfluid-Adsorber/Desorber, ein Kondensator, ein Kühler oder dergleichen sein. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Kühlfluid 22 Kohlendioxid. Es ist jedoch selbstverständlich, dass das Kühlfluid 22 in anderen Ausführungsbeispielen andere Gasen oder Flüssigkeiten, z. B. flüssiges Wasser oder Wasserdampf, Luft oder Wasserstoff, umfassen kann.The exhaust gas flow 18 is on a separator 20 directed, which serves a cooling fluid 22 to separate from the exhaust stream. In specific embodiments, the separator 20 but not to be limited to, a cooling fluid adsorber / desorber, a condenser, a cooler or the like. In the embodiment according to the invention according to 1 is the cooling fluid 22 Carbon dioxide. However, it is understood that the cooling fluid 22 in other embodiments, other gases or liquids, e.g. As liquid water or water vapor, air or hydrogen, may include.

Die Temperatur, der Druck und/oder die Phase des Kohlendioxids 22 wird anschließend in der Kühlfluidmodifizierungseinrichtung 30 verändert oder angepasst. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Kühlfluidmodifizierungseinrichtung 30 ein Verdichter. Es sollte allerdings klar sein, dass in weiteren Ausführungsbeispielen eine beliebige Kühlfluidmodifizierungseinrichtung 30 verwendet werden kann, um die Temperatur, den Druck und/oder die Phase des Kühlfluids 22 zu ändern. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird das Kohlendioxid 22 ausgehend von einem Auslassdruck auf einen höheren zweiten Druck verdichtet. In einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Druck 2000 psia betragen. Einem Fachmann sollte klar sein, dass das Kohlendioxid 22 in anderen Ausführungsbeispielen ausgehend von einem ersten Druck auf einen beliebigen geeigneten Druck komprimiert werden kann, um in einem speziellen System als ein Kühlfluid genutzt zu werden.The temperature, the pressure and / or the phase of the carbon dioxide 22 is subsequently in the Kühlfluidmodifizierungsseinrichtung 30 changed or adapted. In the embodiment according to the invention according to 1 is the cooling fluid modification device 30 a compressor. It should be understood, however, that in other embodiments, any cooling fluid modifying device 30 can be used to determine the temperature, pressure and / or phase of the cooling fluid 22 to change. In this particular embodiment, the carbon dioxide becomes 22 compressed from an outlet pressure to a higher second pressure. In one embodiment, the second pressure may be 2000 psia. It should be clear to a person skilled in the art that the carbon dioxide 22 in other embodiments, may be compressed from a first pressure to any suitable pressure to be used as a cooling fluid in a particular system.

In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Temperatur und/oder der Druck des Kühlfluids 22 gesenkt werden. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Phase des Kühlfluids 22 von einem Gas in eine Flüssigkeit oder in einen Feststoff umgewandelt werden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Temperatur, der Druck und/oder die Phase des Kühlfluids 22 modifiziert werden, um eine optimale Kühlung eines Fluidstroms 14 oder einer Komponente 16 zu erreichen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass ein Fachmann in der Lage ist, die Temperatur, den Druck und die Phase des Kühlfluids 22 geeignet auszuwählen, um einen Fluidstrom 14 oder eine Komponente 16 zu kühlen (z. B. eine Temperatur, die geringer ist als diejenige des Fluidstroms oder der Komponente, so dass Wärme auf das Kühlfluid 22 übertragen wird). Beispielsweise kann in einigen Ausführungsbeispielen das Kohlendioxid 22 genutzt werden, um Wärme von einer Einspeisung für hereinkommende Luft auf eine Einlassvorrichtung der Gasturbine 12 zu übertragen, um die Dichte der Luft und den zugeordneten Massendurchsatz zu erhöhen, um dadurch die Leistungsabgabe der Gasturbine 12 zu steigern.In modified embodiments, the temperature and / or the pressure of the cooling fluid 22 be lowered. In specific embodiments, the phase of the cooling fluid 22 be converted from a gas into a liquid or a solid. In further embodiments, the temperature, the pressure and / or the phase of the cooling fluid 22 modified to provide optimal cooling of a fluid stream 14 or a component 16 to reach. However, it is understood that one skilled in the art will be able to understand the temperature, pressure and phase of the cooling fluid 22 suitable to select a fluid flow 14 or a component 16 to cool (eg, a temperature lower than that of the fluid stream or component, such that heat is transferred to the cooling fluid 22 is transferred). For example, in some embodiments, the carbon dioxide 22 used to transfer heat from an incoming air feed to an inlet device of the gas turbine 12 to increase the density of the air and the associated mass flow rate, thereby reducing the power output of the gas turbine 12 to increase.

In 1 wird das Kohlendioxid 22 aus dem Verdichter 30 in einen Wärmetauscher 24 eingespeist, der in Wärmeaustauschverbindung mit einer Komponente 16 der Gasturbine 12 steht. Insbesondere erlaubt der Wärmetauscher 24 dem Kohlendioxid 22 die Komponente 16 zu durchströmen, so dass Wärme von der Komponente auf das Kohlendioxid übertragen wird, wobei dadurch die Temperatur der Komponente gesenkt wird. In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann der Wärmetauscher 24 einen beliebigen Wärmetauscher umfassen, beispielsweise einen Parallelstromwärmetauscher, einen Gegenstromwärmetauscher, einen Phasenumwandlungswärmetauscher, einen Gehäuse-Rohr-Wärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher, einen regenerativen Wärmetauscher, einen adiabatischen Radwärmetauscher, einen Fluidwärmetauscher, einen dynamischen Dünnschichtwärmetauscher, oder dergleichen. In abgewandelten Ausführungsbeispielen könnte das Kühlfluid 22 anstelle von gewöhnlich verwendeten Kühlfluiden, z. B. Luft und dergleichen, verwendet werden.In 1 becomes the carbon dioxide 22 from the compressor 30 in a heat exchanger 24 fed in heat exchange connection with a component 16 the gas turbine 12 stands. In particular, the heat exchanger allows 24 the carbon dioxide 22 the component 16 to flow through, so that heat is transferred from the component to the carbon dioxide, thereby lowering the temperature of the component. In modified embodiments, the heat exchanger 24 any heat exchanger, for example, a parallel flow heat exchanger, a countercurrent heat exchanger, a phase change heat exchanger, a housing-tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a regenerative heat exchanger, an adiabatic wheel heat exchanger, a fluid heat exchanger, a dynamic thin-film heat exchanger, or the like. In modified embodiments, the cooling fluid 22 instead of commonly used cooling fluids, e.g. As air and the like can be used.

Wie in 1 dargestellt, kann ein Teil des Kohlendioxids 22 in einem Vorratsbehälter 28 gespeichert werden. Es ist selbstverständlich, dass das Kühlfluid 22 in abgewandelten Ausführungsbeispielen in einem beliebigen bekannten Behälter aus dem Stand der Technik gespeichert werden kann, der sich zur Speicherung des Kühlfluids eignet. In abgewandelten Ausführungsbeispielen ist der Vorratsbehälter 28 möglicherweise nicht vorhanden und das Kühlfluid 22 kann in anderen Verarbeitungsprozessen oder Anwendungen genutzt oder in diesen verbraucht werden. In speziellen Ausführungsbeispielen kann das Gasturbinensystem 10 geeignet konstruiert sein, um einen Teil des Kohlendioxids 22 oder eines beliebigen sonstigen Kühlfluids von der Außenumgebung 26 zu isolieren. Somit könnten derartige Ausführungsbeispiele das Kohlendioxid 22 in einem geschlossenen Kühlkreislaufpfad nutzen, so dass im Wesentlichen der gesamte Kohlenstoff von der Außenumgebung 26 isoliert werden könnte.As in 1 represented, part of the carbon dioxide 22 in a storage container 28 get saved. It goes without saying that the cooling fluid 22 in modified embodiments can be stored in any known prior art container suitable for storing the cooling fluid. In modified embodiments, the reservoir 28 possibly not present and the cooling fluid 22 can be used or consumed in other processing or applications. In specific embodiments, the gas turbine system 10 suitably constructed to be a part of the carbon dioxide 22 or any other cooling fluid from the outside environment 26 to isolate. Thus, such embodiments could be the carbon dioxide 22 use in a closed cooling cycle path, leaving essentially all of the carbon from the outside environment 26 could be isolated.

Das Gasturbinensystem 10 enthält zusätzlich andere Komponenten 16, beispielsweise einen Wärmetauscher 32, der dazu dient, einen Brennstoffstrom zu kühlen oder zu erwärmen oder, beispielsweise unter Verwendung des Kohlendioxids 22 Dampf zu erzeugen. Nachdem das Kohlendioxid 22 den Wärmetauscher 32 durchströmt hat, wird es in dem Verdichter 30 von neuem verdichtet, um in dem Vorratsbehälter 28 gespeichert zu werden.The gas turbine system 10 contains additional components 16 , for example one heat exchangers 32 which serves to cool or heat a fuel stream or, for example, using the carbon dioxide 22 To generate steam. After the carbon dioxide 22 the heat exchanger 32 it flows through the compressor 30 compressed anew to in the reservoir 28 to be saved.

2 veranschaulicht noch ein Ausführungsbeispiel eines Gasturbinensystems 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Ähnliche Elemente in 1 und 2 sind mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Gasturbinensystem 40 enthält einen Fluidstromeinlass 34, der dazu dient, das Kohlendioxid 22 dem Fluidstrom 14 hinzuzufügen, um den Fluidstrom zu kühlen. Es ist selbstverständlich, dass das Kühlfluid 22 in abgewandelten Ausführungsbeispielen einem beliebigen Fluidstrom 14 in dem System 10 (hinzugefügt) werden könnte, um den Fluidstrom zu kühlen, solange das Kühlfluid geeignet ist, um im Betrieb des Systems mit dem Fluidstrom vermischt zu werden. 2 illustrates yet another embodiment of a gas turbine system 40 according to an embodiment of the present disclosure. Similar elements in 1 and 2 are denoted by similar reference numerals. The gas turbine system 40 contains a fluid flow inlet 34 that serves to carbon dioxide 22 the fluid flow 14 to cool the fluid stream. It goes without saying that the cooling fluid 22 in modified embodiments, any fluid flow 14 in the system 10 (added) could be to cool the fluid flow, as long as the cooling fluid is suitable to be mixed with the fluid flow during operation of the system.

3 veranschaulicht noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasturbinensystems 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 1 und 3 sind ähnliche Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Gasturbinensystem 50 enthält zusätzliche Komponenten 16, nämlich zusätzliche Verdichter 36 und 38. Der Verdichter 36 kann genutzt werden, um das Kühlfluid 22 für eine Speicherung in dem Vorratsbehälter 28 zusätzlich zu verdichten. Der Verdichter 38 kann verwendet werden, um das Kühlfluid 22 erneut zu verdichten, um eine eventuelle Druckdifferenz auszugleichen, die zwischen dem Kühlfluid, auf das von der Komponente 16 keine Wärme übertragen wurde, und dem Kühlfluid besteht, das von dem Wär metauscher 24 zurückkehrt, der mit der Komponente 16 und dem Wärmetauscher 32 in Wärmeaustauschverbindung steht. 3 illustrates yet another embodiment of a gas turbine system 50 according to an embodiment of the present invention. In 1 and 3 are similar elements with similar reference numerals. The gas turbine system 50 contains additional components 16 namely additional compressors 36 and 38 , The compressor 36 Can be used to cool the cooling fluid 22 for storage in the reservoir 28 in addition to compact. The compressor 38 Can be used to cool the cooling fluid 22 recompressed to compensate for any pressure difference between the cooling fluid and that of the component 16 no heat has been transferred, and the cooling fluid consists of the heat exchanger 24 returns with the component 16 and the heat exchanger 32 is in heat exchange connection.

Die vorliegende Offenbarung schafft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Systems, das mehrere Fluidströme und mehrere Komponenten aufweist, die eine Einrichtung enthalten. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Trennen eines Kühlfluids von einem Abgasstrom, der aus einer Einrichtung ausgestoßen wird, und Übertragen von Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten auf das Kühlfluid. Gemäß speziellen Ausführungsbeispielen können das System, Fluidströme, Komponenten, Einrichtungen, Kühlfluid und Abgasstrom den oben beschriebenen Systemen, Fluidströmen, Komponenten, Einrichtungen, Kühlfluids und Abgasströmen ähneln.The The present disclosure further provides a method of operation a system that has multiple fluid streams and multiple components comprising a device. The method includes the Steps: Separating a cooling fluid from an exhaust gas stream emitted from a device, and transferring of heat at least one of the plurality of fluid streams and / or at least one of the several components on the cooling fluid. According to special embodiments can the system, fluid flows, components, Facilities, cooling fluid and exhaust flow to the systems described above, fluid flows, components, Facilities, cooling fluids and exhaust flows are similar.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner den Schritt der Isolierung wenigstens eines Teils des Kühlfluids von einer äußeren Umgebung des Systems beinhalten. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner den Schritt beinhalten, das Kühlfluid zu speichern.According to some embodiments the method may further comprise the step of isolating at least a part of the cooling fluid from an external environment of the system. According to others embodiments For example, the method may further include the step of cooling fluid save.

Gemäß speziellen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner beinhalten, vor dem Schritt der Wärmeübertragung die Temperatur, den Druck und/oder die Phase des Kühlfluids zu ändern. In speziellen Ausführungsbeispielen umfasst der Schritt des Veränderns eine Senkung der Temperatur und/oder des Drucks des Kühlfluids. In noch weiteren Ausführungsbeispielen umfasst der Schritt der Wärmeübertragung, das Kühlfluid wenigstens einem der mehreren Fluidströme hinzuzufügen. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Schritt der Wärmeübertragung, das Kühlfluid in einen Wärmetauscher zu leiten, der mit mindestens einem der mehreren Fluidströme und/oder mit mindestens einer der mehreren Komponenten in Wärmeaustauschverbindung steht.According to special Embodiments can the method further include, before the step of heat transfer the temperature, pressure and / or phase of the cooling fluid to change. In specific embodiments includes the step of changing a lowering of the temperature and / or the pressure of the cooling fluid. In still further embodiments comprises the step of heat transfer, the cooling fluid to add at least one of the plurality of fluid streams. In some embodiments comprises the step of heat transfer, the cooling fluid in a heat exchanger to be associated with at least one of the plurality of fluid streams and / or with at least one of the several components in heat exchange connection stands.

In speziellen Ausführungsbeispielen, bei denen die Einrichtung eine Gasturbine aufweist, und bei denen das Kühlfluid Kohlendioxid umfasst, beinhaltet das Verfahren außerdem den Schritt, die Temperatur des Kohlendioxids von einem ersten Temperaturwert auf einen zweiten Temperaturwert zu senken. Einem Fachmann sollte klar sein, dass die Temperatur des Kühlfluids in anderen Ausführungsbeispielen auf einen beliebigen Wert gesenkt werden kann, um in einem speziellem System als Kühlfluid genutzt zu werden.In special embodiments, in which the device comprises a gas turbine, and in which the cooling fluid Includes carbon dioxide, the method also includes the Step, the temperature of the carbon dioxide from a first temperature value to lower a second temperature value. A specialist should be clear be that the temperature of the cooling fluid in other embodiments can be lowered to any value, in a special way System as cooling fluid to be used.

Ohne auf die Theorie beschränkt zu sein, wird angenommen, dass Ausführungsbeispiele der Verfahren und Systeme der vorliegenden Offenbarung Fluidströme und Systemkomponenten, z. B. Gasturbinensysteme, kühlen, um deren Betrieb zu optimieren. In speziellen Ausführungsbeispielen, beispielsweise in Gasturbinensystemen, kann Kohlendioxid als ein Kühlfluid verwendet werden, bevor es gespeichert oder in sonstiger Weise abgeführt wird, um dadurch die Eigenschaften des Kohlendioxids vor dessen Speicherung wirkungsvoll einzusetzen, die Ressourcen des Systems zu maximieren und den Betrieb der Einrichtung zu verbessern, um Wirkungsgradverschlechterungen auszugleichen, die aufgrund der Kohlendioxidisolierung hingenommen wurden.Without limited to theory to be, it is believed that embodiments of the method and systems of the present disclosure include fluid streams and system components, z. B. gas turbine systems, cool, to optimize their operation. In specific embodiments, For example, in gas turbine systems, carbon dioxide can be used as a cooling fluid be used before it is stored or otherwise removed, thereby the properties of the carbon dioxide before its storage to use effectively to maximize the resources of the system and improve the operation of the device to reduce efficiency compensated because of the carbon dioxide isolation were.

Es sollte klar sein, dass sich das Vorausgehende lediglich auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bezieht, und dass durch den Fachmann im Vorliegenden zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem allgemeinen Gegenstand und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren äquivalente Bedeutungen definiert ist.It It should be clear that the preliminary only applies to the preferred embodiments relates to the present application, and that by the person skilled in the art in the present numerous changes and modifications can be made without departing from the general The subject matter and scope of the invention deviate as he the following claims and their equivalents Meanings is defined.

Geschaffen ist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems 10, 40, das mehrere Fluidströme 14 und mehrere Komponenten 16 aufweist, die eine Einrichtung 12 enthalten. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Trennen eines Kühlfluids 22 von einem Abgasstrom 18, der aus einer Einrichtung 12 ausgestoßen wird, und Übertragen von Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme 14 und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten 16 auf das Kühlfluid 22. Geschaffen ist ein System 10, zu dem gehören: mehrere Fluidströme 14, mehrere Komponenten 16, die eine Einrichtung enthalten 12, die einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms 18 aufweist, ein Separator 20 zum Trennen eines Kühlfluids 22 von dem Abgasstrom 18) und ein Wärmetauscher 32. Der Wärmetauscher 32 überträgt Wärme von mindestens einem der mehreren Fluidströme 14 und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten 16 auf das Kühlfluid 22.Created is a method for operating a system 10 . 40 containing multiple fluid streams 14 and several components 16 which has a facility 12 contain. The method includes the steps of: separating a cooling fluid 22 from an exhaust stream 18 who is from a facility 12 is discharged, and transferring heat from at least one of the plurality of fluid streams 14 and / or at least one of the plurality of components 16 on the cooling fluid 22 , Created is a system 10 which includes: multiple fluid streams 14 , several components 16 that contain a device 12 having an outlet for expelling an exhaust stream 18 has, a separator 20 for separating a cooling fluid 22 from the exhaust stream 18 ) and a heat exchanger 32 , The heat exchanger 32 transfers heat from at least one of the multiple fluid streams 14 and / or at least one of the plurality of components 16 on the cooling fluid 22 ,

1010
GasturbinensystemGas Turbine System
1212
EinrichtungFacility
1414
Fluidstromfluid flow
1616
Komponentencomponents
1818
Abgasstromexhaust gas flow
2020
Separatorseparator
2222
Kühlfluidcooling fluid
2424
Wärmetauscherheat exchangers
2626
Außenumgebungexternal environment
2828
Vorratsbehälterreservoir
3030
Verdichtercompressor
3232
Wärmetauscherheat exchangers
3434
FluidstromeinlassFluid flow inlet
3636
Verdichtercompressor
3838
Verdichtercompressor
4040
GasturbinensystemGas Turbine System

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Systems (10, 40), das mehrere Fluidströme (14) und mehrere Komponenten (16) aufweist, die eine Einrichtung enthalten (12), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Trennen eines Kühlfluids (22) von einem Abgasstrom (18), der aus der Einrichtung (12) ausgestoßen wird; und Übertragen von Wärme auf das Kühlfluid (22) von mindestens einem der mehreren Fluidströme (14) und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten (16).Method for operating a system ( 10 . 40 ) containing multiple fluid streams ( 14 ) and several components ( 16 ) containing a device ( 12 ), the method comprising the steps of: separating a cooling fluid ( 22 ) of an exhaust gas stream ( 18 ), who is from the institution ( 12 ) is ejected; and transferring heat to the cooling fluid ( 22 ) of at least one of the plurality of fluid streams ( 14 ) and / or at least one of the several components ( 16 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (12) eine Turbine aufweist.Method according to claim 1, wherein the device ( 12 ) has a turbine. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, wenigstens einen Teil des Kühlfluids (22) von einer äußeren Umgebung (26) des Systems zu isolieren.The method of claim 1, further comprising the step of at least a portion of the cooling fluid ( 22 ) from an external environment ( 26 ) of the system. Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner der Schritt gehört, vor dem Schritt der Wärmeübertragung die Temperatur, den Druck und/oder die Phase des Kühlfluids (22) zu ändern.The method of claim 1, further comprising the step of, before the heat transfer step, the temperature, pressure and / or phase of the cooling fluid ( 22 ) to change. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Übertragen von Wärme beinhaltet, das Kühlfluid (22) mindestens einem der mehreren Fluidströme (14) hinzuzufügen.The method of claim 1, wherein the step of transferring heat includes cooling the fluid ( 22 ) at least one of the plurality of fluid streams ( 14 ). System (10), zu dem gehören: mehrere Fluidströme (14); mehrere Komponenten (16), die eine Einrichtung (12) enthalten, wobei die Einrichtung (12) einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms (18) aufweist; ein Separator (20) zum Trennen eines Kühlfluids (22) von dem Abgasstrom (18); und ein Wärmetauscher (24) zum Übertragen von Wärme auf das Kühlfluid (22) von mindestens einem der mehreren Fluidströme (14) und/oder von mindestens einer der mehreren Komponenten (16).System ( 10 ), which includes: multiple fluid streams ( 14 ); several components ( 16 ), which is a body ( 12 ), the facility ( 12 ) an outlet for discharging an exhaust gas flow ( 18 ) having; a separator ( 20 ) for separating a cooling fluid ( 22 ) from the exhaust stream ( 18 ); and a heat exchanger ( 24 ) for transferring heat to the cooling fluid ( 22 ) of at least one of the plurality of fluid streams ( 14 ) and / or at least one of the several components ( 16 ). System (10) nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung (12) eine Turbine aufweist.System ( 10 ) according to claim 6, wherein the device ( 12 ) has a turbine. System (10) nach Anspruch 6, wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Teil des Kühlfluids (22) von einer äußeren Umgebung (26) des Systems zu isolieren.System ( 10 ) according to claim 6, wherein the system ( 10 ) is adapted to at least a portion of the cooling fluid ( 22 ) from an external environment ( 26 ) of the system. System (10) nach Anspruch 6, das ferner zum Modifizieren des Kühlfluids (22) eine Einrichtung enthält, die dazu dient, die Temperatur, den Druck und/oder die Phase des Kühlfluids (22) zu ändern.System ( 10 ) according to claim 6, further for modifying the cooling fluid ( 22 ) contains a device which serves the temperature, the pressure and / or the phase of the cooling fluid ( 22 ) to change. System (40), zu dem gehören: mehrere Fluidströme (14); mehrere Komponenten (16), die eine Einrichtung (12) enthalten; mehrere Komponenten (16), die eine Einrichtung (12) enthalten, wobei die Einrichtung (12) einen Auslass zum Ausstoßen eines Abgasstroms (18) aufweist; ein Separator (20) zum Trennen eines Kühlfluids (22) von dem Abgasstrom (18); und wenigstens ein Fluidstromeinlass (34), der dazu dient, das Kühlfluid (22) wenigstens einem der mehreren Fluidströme (14) hinzuzufügen.System ( 40 ), which includes: multiple fluid streams ( 14 ); several components ( 16 ), which is a body ( 12 ) contain; several components ( 16 ), which is a body ( 12 ), the facility ( 12 ) an outlet for discharging an exhaust gas flow ( 18 ) having; a separator ( 20 ) for separating a cooling fluid ( 22 ) from the exhaust stream ( 18 ); and at least one fluid flow inlet ( 34 ), which serves the cooling fluid ( 22 ) at least one of the plurality of fluid streams ( 14 ).
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