DE102013109556A1 - Einlass-Luft-Kühlsystem mit Feuchtigkeitssteuerung und Energierückgewinnung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung stellt ein Einlassluftkühlsystem zur Verwendung mit einer Gasturbine bereit. Das Einlassluftkühlsystem kann ein Einlassluftfiltergehäuse, eine in dem Einlassluftfiltergehäuse positionierte Luft-Kühl/Heiz-Schlange und eine stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange in dem Einlassluftfiltergehäuse und in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange enthalten.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Anmeldung und das sich daraus ergebende Patent betreffen allgemein Gasturbinen und insbesondere ein Einlassluft-Kühl- und Heizsystem zur Verwendung bei einer Gasturbine mit einer Feuchtigkeitsregelung und Energierückgewinnung für erhöhte Gesamtleistungsabgabe und erhöhten Wirkungsgrad.
- Hintergrund der Erfindung
- Die Leistungsabgabe einer Gasturbine ist proportional zu dem Massenstromdurchsatz des den Verdichter verlassenden verdichteten Luftstroms. Der Verdichter hat eine festgelegte Kapazität für die Verarbeitung eines Volumenstromdurchsatzes des Luftstroms bei einer gegebenen Drehzahl. Der Massenstromdurchsatz des Luftstroms nimmt zunehmenden Umgebungstemperaturen ab, da die Dichte der Luft mit steigender Temperatur abnimmt. Der Wirkungsgrad und die Leistungsabgabe der Gasturbine nehmen somit bei steigenden Umgebungstemperaturen ab.
- Eine von den bekannten Techniken zur Steigerung der Leistungsabgabe beinhaltet die Verringerung der Temperatur des Einlassluftstroms. Ein Leistungssteigerungssystem kann ferner eine Kühlschlange und/oder einen Verdampfungskühler enthalten, um so die Temperatur des ankommenden Luftstroms zu verringern. Die Verwendung eines Leistungssteigerungssystems kann jedoch dem in den Verdichter eintretenden Luftstrom einen zusätzlichen Widerstand entgegensetzen. Dieser Widerstand kann als ein Druckabfall in dem Einlassluftsystem definiert sein. Der Turbinenwirkungsgrad und die Leistungsabgabe sind auch eine Funktion des Einlasssystemdruckabfalls. Je höher der Einlasssystemdruckabfall ist, desto niedriger sind der Wirkungsgrad und die Gesamtleistungsabgabe der Turbine. Ferner beinhaltet die Hinzufügung eines Leistungssteigerungssystems zu existierenden Gasturbinen im Allgemeinen eine erhebliche Stillstandszeit für eine derartige umfangreiche Nachrüstung.
- Weitere Ursachen höherer Einlasssystemdruckabfälle beinhalten eine Verkrustung der Einlassfilter während Umgebungsbedingungen mit hoher Luftfeuchte sowie während Nebelbildungszuständen. Einlasslufterwärmung kann zum Verringern des Feuchtigkeitsverhältnisses der Einlassluft während dieser Zustände angewendet werden. Wie vorstehend erwähnt, führt jedoch die Erhöhung der Einlasslufttemperatur im Allgemeinen zu einer Verringerung der Leistungserzeugungskapazität insbesondere unter Grundlastbedingungen. Außerdem kann, wenn Einlass-Kühl/Heiz-Schlangen stromaufwärts vor den Luftfilterelementen angeordnet sind, um Kosten zu senken und um die Notwendigkeit einer Gasturbinenstillstandszeit zu eliminieren, eine Verkrustung auf den Filterelementen während eines Einlassluft-Kühlbetriebs entwickeln, wenn das Wasser kondensiert und das Einlassluftfeuchtigkeitsverhältnis sich 100 Prozent annähert. Um eine derartige Verkrustung zu verhindern, welche zu einem höheren Einlassdruckabfall und längerer Gasturbinenstillstandszeit führen kann, sind die Einlassluft-Kühl/Heiz-Schlangen im Allgemeinen stromabwärts von den Endfiltern eingebaut.
- Es besteht daher ein Wunsch nach einem verbesserten Einlassluftkühlsystem. Ein derartiges verbessertes Einlassluftkühlsystem kann sowohl eine Einlasslufttemperatur- als auch Feuchtigkeitsregelung bereitstellen, und somit eine Verkrustung und dergleichen vermeiden, während gleichzeitig ein insgesamt erhöhter Wirkungsgrad und eine höhere Leistungsabgabe bereitgestellt werden. Ferner kann ein derartiges verbessertes System eine Nachrüstung ohne die Notwendigkeit einer sehr langen Stillstandszeit und hoher Kosten sein.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen somit ein Einlassluftkühlsystem zur Verwendung bei einer Gasturbine bereit. Das Einlassluftkühlsystem kann ein Einlassluftfiltergehäuse, eine in dem Einlassluftfiltergehäuse positionierte Luft-Kühl/Heiz-Schlange und eine stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange in dem Einlassluftfiltergehäuse und in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange enthalten.
- Das Einlassluftfiltergehäuse kann eine Einlassfiltergehäuseerweiterung aufweisen.
- Das vorgenannte Einlassluftkühlsystem kann ferner ein vorhandenes Luftfiltergehäuse stromabwärts von der Einlassfiltergehäuseerweiterung aufweisen.
- Jedes vorstehend erwähnte Einlassluftkühlsystem kann ferner eine zwischen der Einlassfiltergehäuseerweiterung und dem vorhandenen Einlassfiltergehäuse positionierte Umgehungsklappe aufweisen.
- Die Luft-Kühl/Heiz-Schlange des Luftkühlungssystems jeder vorstehend erwähnten Bauart kann eine Schlange mit Mehrfachdurchlauf aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner einen zwischen der Luft-Kühl/Heiz-Schlange und der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange positionierten Nebelabscheider aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner eine Wasserversorgung in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange aufweisen.
- Die Wasserversorgung des Luftkühlsystems jedes vorstehend erwähnten Typs kann ein Wasser/Gefrierschutz-Gemisch aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner eine Energierückgewinnung/Heizschlangen-Pumpe aufweisen, die zwischen der Luft-Kühl/Heiz-Schlange und der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange angeordnet ist.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner einen Wasserrücklauf in Verbindung mit der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange aufweisen.
- Die Luft-Kühl/Heiz-Schlange und die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange von jedem vorstehenden Einlassluftkühlsystem kann ein Leistungssteigerungssystem aufweisen.
- Das Einlassfiltergehäuse jedes vorstehend erwähnten Einlassluftkühlsystems kann ein oder mehrere stromaufwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange positionierte Vorfilter aufweisen.
- Das Einlassluftfiltergehäuse jedes vorstehend erwähnten Einlassluftkühlsystems kann ein oder mehrere Endfilter stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange aufweisen.
- Das Einlassluftfiltergehäuse jedes vorstehend erwähnten Einlassluftkühlsystems kann einen oder mehrere Temperatursensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren aufweisen.
- Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen ferner ein Verfahren zum Aufbereiten eines Einlassluftstroms für eine Gasturbine bereit. Das Verfahren kann die Schritte des Durchströmenlassens eines Wasserstroms durch eine Kühl/Heiz-Schlange, einer Abkühlung des Luftstroms unter einen Taupunkt mit dem gekühlten Wasserstrom in der Kühl/Heiz-Schlange, des Durchströmenlassens des verbrauchten warmen Wassers durch eine Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange und der Erwärmung des Luftstroms zum Verringern eines Feuchtigkeitsgrades darin mit dem Wasserstrom in der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange beinhalten.
- Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen ferner ein Einlassluft-Kühlsystem zur Verwendung mit einer Gasturbine bereit. Das Einlassluftkühlsystem kann ein Einlassluftfiltergehäuse, eine in dem Einlassluftfiltergehäuse positionierte Luft-Kühl/Heiz-Schlange mit Mehrfachdurchlauf, einen stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange mit Mehrfachdurchlauf positionierten Nebelabscheider und eine stromabwärts von dem Nebelabscheider positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange in dem Einlassluftfiltergehäuse und in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange mit Mehrfachdurchlauf.
- Das Einlassluftfiltergehäuse des vorstehend erwähnten Einlassluftkühlsystems kann eine Einlassfiltergehäuseerweiterung aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner ein vorhandenes Luftfiltergehäuse stromabwärts von der Einlassfiltergehäuseerweiterung aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner eine zwischen der Einlassfiltergehäuseerweiterung und dem vorhandenen Einlassfiltergehäuse positionierte Umgehungsklappe aufweisen.
- Das Einlassluftkühlsystem jeder vorstehend erwähnten Bauart kann ferner einen zwischen der Luft-Kühl/Heiz-Schlange und der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangenpumpe aufweisen.
- Diese und weitere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung des daraus resultierenden Patentes werden für den Fachmann nach Durchsicht der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbine, die einen Verdichter, einen Brenner und eine Turbine darstellt. -
2 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbine mit einem Lufteinlasssystem. -
3 ist eine schematische Darstellung eines Lufteinlasskühlsystems gemäß Beschreibung hierin. - Detaillierte Beschreibung
- In den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente durch die verschiedenen Ansichten bezeichnen, stellt
1 eine schematische Ansicht einer Gasturbine10 dar, wie sie hierin verwendet werden kann. Die Gasturbine10 kann einen Verdichter15 enthalten. Der Verdichter15 verdichtet einen ankommenden Luftstrom20 . Der Verdichter15 liefert den verdichteten Luftstrom20 an einen Brenner25 . Der Brenner25 mischt den verdichteten Luftstrom20 mit einem unter Druck stehenden Brennstoffstrom30 und verbrennt das Gemisch, um einen Strom von Verbrennungsgasen35 zu erzeugen. Obwohl nur ein Brenner25 dargestellt ist, kann die Gasturbine10 eine beliebige Anzahl von Brennern25 enthalten. Der Strom der Verbrennungsgase35 wird wiederum an eine Turbine40 geliefert. Der Strom der Verbrennungsgase35 treibt die Turbine40 an, um so mechanische Arbeit zu erzeugen. Die in der Turbine erzeugte mechanische Arbeit treibt den Verdichter15 über eine Welle45 und eine externe Last50 , wie z. B. einen elektrischen Generator und dergleichen, an. - Die Gasturbine
10 kann Erdgas, verschiedene Arten von Brennstoffölen, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Brennstofftypen nutzen. Die Gasturbine10 kann eine beliebige aus einer Anzahl unterschiedlicher von der General Electric Company of Schenectady, New York angebotener Gasturbinen sein, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, denen aus der 7er- oder 9er-Serie von Hochleistungsgasturbinen und dergleichen. Die Gasturbine10 kann unterschiedliche Ausgestaltungen haben und weitere Arten von Komponenten verwenden. Weitere Arten von Gasturbinen können ebenfalls hierin verwendet werden. Mehrfachgas-Turbinen, andere Arten von Turbinen und andere Arten von Stromerzeugungsvorrichtungen können ebenfalls zusammen hierin verwendet werden. -
2 stellt ein Einlassluftsystem55 dar, das mit der Gasturbine10 und dergleichen verwendet werden kann. Das Einlassluftsystem55 kann eine auf dem Einlassfiltergehäuse65 montierte Wetterhaube60 für den Durchtritt des ankommenden Luftstroms20 enthalten. Die Wetterhaube60 kann verhindern, dass Wetterelemente, wie z. B. Regen, Schnee und dergleichen, in diese eintreten. Das Einlassfiltergehäuse65 kann Fremdobjekte und Schmutz aus dem Luftstrom20 entfernen. Die Wetterhaube60 kann eine Anzahl von Tropfenabscheidern und/oder Sammelflächen70 enthalten. Die Sammelflächen70 können den Anteil von Flüssigkeiten in dem Luftstrom20 verringern. Eine Anzahl von Filtern68 , wie z. B. gepulste Luftfilter und dergleichen, können stromabwärts von der Wetterhaube60 in dem Filtergehäuse65 verwendet werden. - Der Luftstrom
20 kann dann ein Leistungssteigerungssystem75 passieren. Das Leistungssteigerungssystem75 kann eine Kühlschlange80 und/oder andere Arten von Kühlvorrichtungen beinhalten, die in dem Einlassfiltergehäuse65 positioniert sind, um den ankommenden Luftstrom20 abzukühlen. Das Einlassfiltergehäuse65 kann auch ein Übergangsstück85 mit einem verringerten Querschnitt haben. Das Übergangsstück85 kann zu einem Einlasskanal90 führen, der sich zu dem Verdichter15 hin erstreckt. Weitere Komponenten wie ein Schalldämpfer95 und ein Einlasswärmeentnahmesystem97 können ebenfalls verwendet werden. Das Turbineneinlassluftfiltersystem55 und die hierin beschriebenen Komponenten dienen nur als Beispiel. Weitere Arten von Einlassluftsystemen können hierin mit anderen Komponenten und anderen Ausgestaltungen verwendet werden. -
3 stellt ein Beispiel eines hierin beschriebenen Einlassluftkühlsystems100 dar. Das Einlassluftkühlsystem100 kann ein Einlassfiltergehäuse110 enthalten. Das Einlassfiltergehäuse110 kann eine vollständige Komponente in Verbindung mit dem Verdichter15 der Gasturbine10 in einer zu der vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise sein, oder das Einlassfiltergehäuse110 kann eine Einlassfiltergehäuseerweiterung120 sein. Insbesondere kann die Einlassfiltergehäuseerweiterung120 direkt mit dem vorhandenen Einlassfiltergehäuse65 verbunden sein. Die Verwendung der Einlassfiltergehäuseerweiterung120 ermöglicht eine leichte Nachrüstung ohne Notwendigkeit einer teueren Gasturbinenstillstandszeit und Zerlegung des vorhandenen Einlassfiltergehäuses65 . Die Einlassfiltergehäuseerweiterung120 kann aufgebaut werden, während die Gasturbine10 in Betrieb ist. Das Einlassfiltergehäuse110 kann jede beliebige Größe, Form oder Ausgestaltung haben. - Das Einlassfiltergehäuse
110 kann eine Wetterhaube130 mit einer Anzahl von Tropfenabscheidern und/oder Sammelflächen140 haben, die an einer Vorderseite davon positioniert sind. Das Einlassfiltergehäuse110 kann ein oder mehrere Vorfilter150 enthalten, die um die Sammelflächen140 herum oder anderswo positioniert sind, um den Luftstrom20 zu filtern. Das Einlassfiltergehäuse110 kann auch eine Umgehungsklappe160 enthalten, die zwischen dem vorhandenen und dem erweiterten Abschnitt des Einlassluftfiltergehäuses110 eingebaut ist. Die Umgehungsklappe160 kann den Luftstrom20 direkt an das vorhandene Einlassfiltergehäuse65 liefern, um somit interne Druckverluste zu verringern, wenn die Komponenten des hierin beschriebenen Einlassluftfiltergehäuses110 nicht in Betrieb sind. Jeder Druckverlust in dem Einlassfiltergehäuse110 kann die Leistungsabgabe und den Wirkungsgrad der Gasturbine10 nachteilig beeinflussen. Eine Anzahl von Endfiltern165 kann stromabwärts von der Umgehungsklappe160 oder anderswo positioniert sein. Das Einlassfiltergehäuse110 und dessen Komponenten können jede beliebige Größe, Form oder Ausgestaltung haben. Weitere Komponenten und weitere Ausgestaltungen können hierin verwendet werden. - Das Einlassluftkühlsystem
100 kann auch ein Leistungssteigerungssystem170 beinhalten, das in dem Einlassfiltergehäuse110 positioniert ist. Das Leistungssteigerungssystem170 kann eine Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 enthalten. Die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 kann eine Schlange190 mit Mehrfachdurchlauf oder jede andere Art von Wärmeübertragungsvorrichtung sein. Weitere Arten von Kühlsystemen können hierin zum Kühlen des ankommenden Luftstroms20 bei dessen Passieren verwendet werden. Die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 kann jede beliebige Größe, Form oder Ausgestaltung haben. Jedes Baumaterial kann ebenfalls verwendet werden. - Die Luft-Kühl/Heiz-Schlange
180 kann mit einer Wasserversorgung200 verbunden sein. Die Wasserversorgung200 kann einen Wasserstrom205 darin enthalten. Die Wasserversorgung200 kann gekühltes oder heißes Wasser205 nach Bedarf liefern. Die Wasserversorgung200 kann ein Glykol/Wasser-Gemisch oder andere Arten von Kühlmittel/Gefrierschutz-Fluiden enthalten. Andere Arten von Fluiden können ebenfalls hierin verwendet werden. Das Einlassluftkühlsystem100 kann einen oder mehrere Nebelabscheider210 enthalten, die stromabwärts von den Luft-Kühl/Heiz-Schlangen180 positioniert sind, um Wassertröpfchen aus dem Luftstrom zu beseitigen, wenn Luftfeuchtigkeit auf den Schlangen180 während eines Einlassluftkühlmodus kondensiert. Der Nebelabscheider210 kann von jeder beliebigen herkömmlichen Konstruktion sein und kann jede beliebige Größe, Form oder Ausgestaltung haben. Weitere Komponenten und weitere Ausgestaltungen können hierin verwendet werden. - Das Leistungssteigerungssystem
170 kann auch eine Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 enthalten, die stromabwärts von dem Nebelabscheider210 in dem Einlassfiltergehäuse110 positioniert ist. Die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 kann jede beliebige Größe, Form, Material oder Ausgestaltung beinhalten. Die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 kann mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 über ein Temperatursteuerungsventil230 und eine Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangen-Pumpe240 in Verbindung stehen. Die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangen-Pumpe240 kann jede herkömmliche Konstruktion haben. Die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 kann somit den die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 verlassenden Luftstrom20 mit der Wärme aufwärmen, die durch den die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 verlassenden Wasserstrom205 entnommen wird. Die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 kann mit einem Wasserrücklauf250 über ein Feuchtigkeitssteuerungsventil260 in Verbindung stehen. Einer oder mehrere Temperatursensoren270 und Feuchtigkeitssensoren280 können ebenfalls hierin verwendet werden. Weitere Komponenten und weitere Ausgestaltungen können hierin verwendet werden. - Allgemein beschrieben, strömt feuchte, heiße Luft
20 durch die Wetterhaube130 , das Vorfilter150 , die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 , den Nebelabscheider220 und die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 zur Kühlung und Trocknung, bevor sie in das vorhandene Einlassfiltergehäuse65 und den Verdichter15 geführt wird. Insbesondere kann der Luftstrom20 unter seinen Taupunkt abgekühlt werden, wenn er die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 passiert. Der Luftstrom20 kann unter momentane Einlasslufttemperaturgrenzwerte ohne Bedenken bezüglich einer Verdichtervereisung aufgrund des nachstehenden Erwärmungs- und Entfeuchtungsschrittes gekühlt werden. Der Luftstrom20 kann so gesättigt sein, dass ein Teil der Feuchtigkeit in den Luftstrom auf der Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 kondensieren kann. Das Kondensat kann gesammelt und/oder entsorgt werden, während der Nebelabscheider220 jeden Kondensatweitertransport verhindert. Die aus dem Luftstrom absorbierte Wärme kann somit die Temperatur des durch die Luft-Kühl/Heiz-Schlangen180 zirkulierenden Wasserstroms205 erhöhen. Das Temperatursteuerungsventil230 kann den Wasserstrom205 durch die Luft-Kühl/Heiz-Schlangen180 regeln, um somit die Temperatur des die Schlangen verlassenden Luftstroms auf dem gewünschten Sollwert zu halten. - Wenigstens ein Teil des Stroms von verbrauchtem warmem Wasser
205 kann über die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangen-Pumpe240 in die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 gepumpt werden. Alternativ kann heißes Wasser aus einer sekundären Quelle zugeführt werden. Die die Luft-Kühl/Heiz-Schlange180 verlassende kalte gesättigte Luft kann somit in der Wärmerückgewinnung/Heiz-Schlange220 erwärmt werden, um somit den Feuchtigkeitspegel darin zu verringern. Der die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 verlassende Wasserstrom205 kann dann dem Rücklauf250 zugeführt werden. Das Feuchtigkeitssteuerungsventil260 regelt den Wasserstrom205 durch die Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 , um den Soll-Feuchtigkeitspegel des die Schlange verlassenden Luftstroms20 einzuhalten. Die Einhaltung des Soll-Feuchtigkeitspegels stellt sicher, dass sich keine Verkrustung in den Endfiltern ausbildet. Der das Leistungssteigerungssystem170 verlassende Luftstrom20 hat somit sowohl eine niedrigere Temperatur als auch eine niedrigere Feuchtigkeit. - Das Einlassluftkühlsystem
100 regelt sowohl die Temperatur- als auch Feuchtigkeitsverhältnisse des in den Verdichter15 der Gasturbine10 eintretenden Luftstroms20 . Die Verringerung der Einlassluftfeuchtigkeit von gesättigten Zustand (100 Prozent) stromabwärts von den Luft-Kühl/Heiz-Schlangen180 auf weniger als ca. 85 Prozent an der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange220 minimiert Probleme mit einer Verdichterlaufschaufelkorrosion und Erosion. Der Luftstrom20 kann auch ohne Bedenken bezüglich Verdichtervereisung aufgrund der Verringerung der Feuchtigkeitspegel gekühlt werden. Somit kann das Einlassluftkühlsystem100 höhere Leistungssteigerungspegel im Vergleich zu vorhandenen Einlassluft-Kühl/Heiz-Systemen dahingehend bereitstellen, dass sogar unter Nutzung der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangen220 der Luftstrom20 noch eine niedrigere Gesamttemperatur hat. - Das gesamte Einlassluftkühlsystem
100 kann vor die bestehenden Filtergehäuse65 gebaut werden, um somit lange Stillstandszeiten zu vermeiden, die derzeit für den Einbau einer Einlass-Kühl/Heiz-Schlange benötigt werden. Insbesondere kann das Einlassluftkühlsystem100 Teil einer Gesamtnachrüstung der Gasturbine10 mit verringerter Ausfallzeit und geringeren Kosten sein. Die Einlassfiltergehäuseerweiterung120 kann eine vorgefertigte freistehende Erweiterungseinheit des bestehenden Filtergehäuses sein. Das Einlassluftkühlsystem100 kann installiert werden, während sich die vorhandene Gasturbine10 in Betrieb befindet. - Das Einlassluftkühlsystem
100 stellt somit eine verbesserte Leistungssteigerung mit Feuchtigkeitssteuerung bereit, um Verkrustung und dergleichen während heißer und feuchter Umgebungsbedingungen zu vermeiden. Ferner stellen die Luft-Kühl/Heiz-Schlangen180 und die Wärmerückgewinnung/Heiz-Schlangen220 des Einlassluftkühlsystems100 auch eine Einlassbeheizung, Entnebelung und Vereisungsverhinderung in einer insgesamt vereinfachten Konstruktion bereit. Sowohl die Einlassbeheizungs- als auch Vereisungsverhinderungsprozesse erfordern, dass die Wasserquelle200 heißes Wasser205 an die Einlassluft-Kühl/Heiz-Schlange180 bei einer höheren Temperatur als der Temperatur der Einlassluft20 liefert. Die Einlassbeheizung verbessert den Wärmewirkungsgrad der Turbine und der Betriebsbedingungen von Kombinationszyklusanlagen bei Teillast. Der Vereisungsverhinderungsprozess erwärmt sehr kalte Umgebungsluft, um die Temperatur über den Taupunkt anzuheben, um einen Eisaufbau auf den Oberflächen und Elementen des Filtergehäuses110 zu verhindern. Ebenso kann eine Entnebelung der Einlassluft ohne Leistungsabgabeverringerung bereitgestellt werden, indem zu Beginn die Luft weit unter den Taupunkt gekühlt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt zu kondensieren und dann die Luft zum Verringern des Feuchtigkeitspegels erwärmt wird. - Es dürfte offensichtlich sein, dass Vorstehendes nur auf bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und das daraus resultieren Patent zutrifft. Zahlreiche Änderungen und Modifikationen können hierin vom Fachmann vorgenommen werden, ohne von dem durch die nachstehenden Ansprüche und deren Äquivalente definierten allgemeinen Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
- Die vorliegende Anmeldung stellt ein Einlassluftkühlsystem zur Verwendung mit einer Gasturbine bereit. Das Einlassluftkühlsystem kann ein Einlassluftfiltergehäuse, eine in dem Einlassluftfiltergehäuse positionierte Luft-Kühl/Heiz-Schlange und eine stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange in dem Einlassluftfiltergehäuse und in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange enthalten.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gasturbine
- 15
- Verdichter
- 20
- Luft
- 25
- Brenner
- 30
- Brennstoff
- 35
- Verbrennungsgase
- 40
- Turbine
- 45
- Welle
- 50
- Last
- 55
- Einlassluftsystem
- 60
- Wetterhaube
- 65
- Einlassfiltergehäuse
- 70
- Sammlerflächen
- 75
- Leistungssteigerungssystem
- 80
- Kühlschlange
- 85
- Übergangsstück
- 90
- Einlasskanal
- 95
- Schalldämpfer
- 97
- Einlassabzweigwärme
- 100
- Einlassluftkühlsystem
- 110
- Einlassfiltergehäuse
- 120
- Einlassfiltergehäuseerweiterung
- 130
- Wetterhaube
- 140
- Sammlerflächen
- 150
- Vorfilter
- 160
- Umgehungsklappe
- 165
- Endfilter
- 170
- Leistungssteigerungssystem
- 180
- Luft-Kühl/Heiz-Schlange
- 190
- Mehrfachdurchlaufschlange
- 200
- Wasserversorgung
- 205
- Wasserstrom
- 210
- Tröpfchenabscheider
- 220
- Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange
- 230
- Temperatursteuerungsventil
- 240
- Pumpe
- 250
- Wasserrücklauf
- 250
- Feuchtigkeitssteuerungsventil
- 270
- Temperatursensoren
- 280
- Feuchtigkeitssensoren
Claims (10)
- Einlassluftkühlsystem zur Verwendung mit einer Gasturbine, aufweisend: a. ein Einlassluftfiltergehäuse, b. eine in dem Einlassluftfiltergehäuse positionierte Luft-Kühl/Heiz-Schlange; und c. eine stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange positionierte Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange in dem Einlassluftfiltergehäuse und in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange.
- Einlassluftkühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Luft-Kühl/Heiz-Schlange eine Luft-Kühl/Heiz-Schlange mit Mehrfachdurchlauf ist; und/oder welche einen Nebelabscheider aufweist, der stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange mit Mehrfachdurchlauf in dem Einlassfiltergehäuse positioniert ist.
- Einlassluftkühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einlassluftfiltergehäuse eine Einlassluftfiltergehäuseerweiterung aufweist.
- Einlassluftkühlsystem nach Anspruch 3, das ferner ein vorhandenes Luftfiltergehäuse stromabwärts von der Einlassfiltergehäuseerweiterung aufweist.
- Einlassluftkühlsystem nach Anspruch 4, das ferner eine Umgehungsklappe aufweist, die zwischen der Einlassfiltergehäuseerweiterung und dem vorhandenen Einlassfiltergehäuse positioniert ist.
- Einlassluftkühlsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner eine Wasserversorgung in Verbindung mit der Luft-Kühl/Heiz-Schlange aufweist.
- Einlassluftkühlsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner eine Energierückgewinnungs/Heiz-Schlangen-Pumpe aufweist, die zwischen der Luft-Kühl/Heiz-Schlange und der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange positioniert ist.
- Einlassluftkühlsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einlassfiltergehäuse ein oder mehrere Endfilter stromabwärts von der Luft-Kühl/Heiz-Schlange aufweist.
- Einlassluftkühlsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einlassfiltergehäuse einen oder mehrere Temperatursensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren aufweist.
- Verfahren zum Aufbereiten eines Einlassluftstroms für eine Gasturbine, mit dem Schritten: a. Durchströmenlassen eines Wasserstroms durch eine Kühl/Heiz-Schlange; b. Abkühlen des Luftstroms unter einen Taupunkt mit dem Wasserstrom in der Kühl/Heiz-Schlange; c. Durchströmenlassen des Wasserstroms durch eine Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange; und d. Erwärmen des Luftstroms zum Verringern eines Feuchtigkeitsgrades darin mit dem Wasserstrom in der Energierückgewinnungs/Heiz-Schlange.
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