KR19990044175A - 가스터어빈과 내연기관 시동장치의 흡기냉각을 위한 방법과 장치 - Google Patents

가스터어빈과 내연기관 시동장치의 흡기냉각을 위한 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 부하 장치와 연결된 가스 터빈 원동기와 내연 엔진의 유입 공기를 냉각하는 장치 및 다단계 방법은, 내연 엔진의 공기 유입구(18)와 연결된 다단계 냉각 시스템(10), 분할된 건습 유입 공기 냉각 경로를 나타낸 엔탈피 곡선에 따라 열동력학적 효율도를 제공하는 가스 터빈 원동기(42)를 포함하고; 필요한 온도로 냉각하기 위해서 제 1, 제 2 냉매를 가지는 다음 단계(14, 16)에서 열전달 냉매를 예비 냉각할 때 제 1 냉각 단계(12)에서 제 1, 제 2 냉매를 냉각하도록 단계별로 냉매를 운반하고; 냉각 시스템(1)과 원동기(42)를 구동하는 동력 장치에 에너지를 공급하고; 원동기로부터 전기를 발생시키는 순비용을 최적화하는 전기 에너지 비용을 기초로 동력 장치를 조절한다.

Description

가스터어빈과 내연기관 시동장치의 흡기냉각을 위한 방법과 장치
콜렌버거(Kohlenberger)의 미합중국 특허 제 5,444,971에 의하면, 가스터빈과 내연기관 시동장치의 흡기를 냉각시키기 위한 방법과 장치가 서술되어 있다.
상기 방법과 장치는, 엔진과 가스터빈의 콤프레서 블레이드 또는 엔진 실린더에 유입되는 공기의 밀도를 증가시키기 위해 흡기를 냉각시킴으로써 가스터빈 또는 내연기관의 능률을 증가시킨다.
상기와 같은 성능향상은 증가된 냉각효율을 가지도록 연속적인 공기의 흐름에서 코일을 여러단계에 걸쳐 냉각시킴으로써 달성될 수 있다.
부가적 냉각능률은, 콤프레서에 들어가는 흡입된 공기의 흐름을 연속적으로 냉각시키고 연속되는 단계동안 냉각재를 직접 또는 간접적으로 차냉각 시키기 위해냉각된 1차적 혹은 2차적 냉각재를 단계별로 직렬 연결시킴으로써 달성될 수 있다.
상기 터빈성능 향상은, 단계적으로, 직간접적으로 냉각재를 상호교환하는 양립할 수 있는 1단계 또는 2단계 냉각시스템의 상호 연결된 1단계 또는 2단계(또는 만약 다중으로 계속되는 단계일 경우)에 의해 제공된 흡기의 최저 온도에 따라 제한된다.
따라서, 비록 단계별로 단일 냉각된 1단계 혹은 2단계 냉각재 공급시스템이 작동가능하고 경제적일지라도, 최대한의 능률향상은 터빈과 엔진의 성능을 최적화 하기 위해서, 단계별로 냉각재 공급을 교환할 수 있는 시스템을 이용하는 향상된 다단계 일정 공기 냉각시스템 방법과 장치를 제공하는 것으로 인해 달성될 수 있다.
상기 다단계 시스템은 역시 1단계/2단계 하이브리드 결합으로 배치될 수 있다.
본 발명은 종래기술의 콤프레서 시스템에서 창안된 1단계의 증발냉각재의 사용을 포함하고, 흡기냉각의 첫단계에서 사용되는 다양한 종류의 냉각장치와 구동장치에서 냉각된 2차적 냉각재로써 냉각수/해수 또는 우물물을 사용하는 결합에 있어서, 냉각의 2차적 단계가 사용될 수 있다.
부가적으로, 상기 2차적 냉각재(냉각수, 해수 등)는 2차적 냉각재를 생산하기 위한 에너지 비용이 보다 높은 장소에서 에너지 발생이 최대에 이르는 기간동안의 사용을 위하여 한산한 저에너지 비용시간에 냉각수, 해수 또는 얼음을 제조, 저장함으로써 열에너지 저장모드에서 생산될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 시스템로써 서술되어 진다.
본 발명은 가스터빈과 내연기관의 성능을 향상 시키기 위한 것으로 특히, 가스터빈과 내연기관의 파워출력과 연소율을 향상시키기 위하여 흡기를 냉각시키는 방법과 장치에 관한 것이다.
도 1 은 Westinghouse 501D5 터빈에 대한 동력 출력 및 열비율 수정계수를 나타낸 곡선.
도 2 는 Westinghouse 501D5 연소 터빈의 터빈 유입 공기 냉각에 대한 일반적인 건습 곡선.
도 3 은 3 단계 터빈 유입 공기 냉각 코일의 열 전달을 나타낸 다이어그램.
도 4 는 3 단계 터빈 유입 공기를 물로 냉각시키는 냉각 시스템을 나타낸 다이어그램.
도 5 는 3 단계 터빈 유입 공기 직접 냉각 시스템을 나타낸 다이어그램.
도 6 은 Westinghouse 501D5 연소 터빈 제너레이터 세트의 3 단계 냉각 터빈 유입 공기 냉각 시스템의 평면도.
도 7 은 Westinghouse 501D5 연소 터빈 제너레이터 세트의 유입 공기 냉각 시스템의 냉각 부하 프로우필을 나타낸 도면.
도 8 은 Westinghouse 501D5 연소 터빈 제너레이터 세트의 일반적인 3 단계 유입 공기 냉각 시스템의 성능 분석/ 비교 데이터를 나타낸 도면.
도 9 는 Westinghouse 501D5 연소 터빈 제너레이터 세트의 일반적인 3 단계 유입 공기 냉각 시스템에 대한 전기 요금의 순이익과, 조작 비용 분석, 성능에 대한 데이터를 나타낸 도면.
*부호 설명
10 ... 다단계 냉각 시스템 18 ... 공기 유입부
34, 36, 38 ... 응축기 42 ... 원동기
44 ... 발전기 46 ... 모터/터빈 제어 센터
48 ... 터빈 캐비넷
본 방법과 장치는, 펌프, 발전기, 콤프레서, 또는 전기 발전기 세트와 같이 다양한 회전부하로 구동할 수 있는 가스터어빈과 내연기관엔진에서 시동장치의 전기 파워 출력성능을 최적화 하기 위한 것이다.
상기와 같은 최적화 작업은 터빈/엔진의 흡기를 냉각시킴으로써 수행될 수 있는데, 이것은 흡기의 밀도와 시간당 공급량을 늘이게 된다.
본 발명은 다음과 같은 것을 포함한다.
먼저, 엔진/터빈에 흡입되는 평균 대기온도로 시작하는 습도 흡기 냉각 엔탈피 곡선(psychrometric inlet air cooling path enthalpy curve)을 설정하고, 최대성능을 위한 냉각점 이상으로 흡기온도를 최적화시키기 위해 공기온도를 낯춘다.
상기 습도 흡기 냉각 엔탈피 곡선은 엔탈피 곡선의 최저에너지 집중구획을 따라 터빈을 작동시킴으로써 냉각사이클의 냉각능률을 열학학적으로 최적화 시키는 전용 다중 냉각단계로 구분되어진다.
다단계 냉각 시스템은 구분된 습도 터빈 흡기 냉각 엔탈피 곡선에 따라 열역학적 능률과 함께 다단계 냉각을 제공하는 흡기구가 결합되어 구성된다.
상기 다단계 냉각 시스템은 직 간접적으로 냉각시킨 냉각제를 이용하는데, 이 냉각제는 흡기로부터 열을 흡수하기 위하여 순환되고, 히트싱크(방열판)과 같이 열을 전도시킨다.
1단계(직접적인)냉각제는 냉각을 위해 열교환기 코일표면에 대해 사실상 직접적으로 상태(비등 또는 응축)를 변화시기는 대상으로 정의 될 수 있고, 2단계(간접적인)냉각제는 상태를 바꾸지 않고 최초, 냉각제에 의해 먼저 냉각되고 난후 현저한 열교환에 따라 냉각작용을 하기 위하여 열교환기 코일 표면을 통하여 재순환 되는 것이다.
상기 흡기 냉각 시스템은 의도된 최적 성능 온도(현재 최대 터빈 성능을 위한 일반적인 최적 흡기온도는 흡기 냉각점 32F이다.)까지 흡기를 더욱 냉각시키는 1단계 또는 2단계 냉각제의 다음단계에 대하여 1단계 냉각 단계로부터 냉각된 최초 또는 두 번째 냉각제가, 직간접적으로 열교환과 차냉각을 위해 사전열 전도 냉각제로써 단계별로 직렬로 이어지는 것으로 구성된다.
상기 냉각된 1단계 또는 2단게 냉각제를 단계별로 직렬로 연결시키는 기술은 상기 과정에서 카르노 열교환율을 향상시킨다.
상기 터빈 구동과 다단계 냉각제 냉각 시스템은, 최초 시동 출력으로 부터의 순 소비, 또는 터빈 발전기 세트로 부터의 전기적 사용을 최적화시키기 위한 현 에너기 소비 출력에 기준을 두고 전기적 동력이 공급되고 작용하도록 되어 있다.
터빈의 파워 출력과 성능을 최적화하기위한 바람직한 실시예에서, 터빈 연료제어가 세팅되고 흡기가이드 날개가 최대 터빈 능률을 위해 최적의 위치에 놓여져 있다.
단계적인 냉각 시스템은, 터빈 성능이 최적화되는 온도로 터빈을 동작시키기 위하여 흡기온도를 제어하고 조절하는데 사용된다.
현재 미국 중서부 상류에 설치된 가스터빈 흡기 냉각시스템의 변형예에서는 태양납 가스 터빈 발전기 세트에서 흡기를 냉각시키기 위해 52F의 우물물을 사용한다.
상기 예에서 설정흡기온도는 95F이고 우물물 냉각시스템은 공기가 터빈으로 흡입되기 전에 공기를 57F까지 냉각시킨다.
상기 냉각효과는 0.97 Mwatt 에서부터 1.15 Mwatt 까지 19 % 정도 터빈출력을 향상시킨다.
파워출력의 더한 상승은, 하이브리드 방식에서 코일을 냉각시키는 제 2 단계를 더함으로써 이루어 질 수 있다.
상기 하이브리드 방식은 총출력 1.20 Mwatt를 위해 0.05Mwatt의 증가 또는 95F의 대기온도로부터 24% 증가를 제공하기 위해 57F로부터 40F까지 흡기를 더 냉각시키는 것이다.
웨스팅하우스의 최근 연구에서, 직접 암모니아 냉각제를 사용하는 3단계 가스터어빈 흡기 냉각시스템을 결합한 501D5 천연가스 발화 터빈 발전기 세트가, 증발성의 냉각된 가스터빈 흡기에 의해 성취된 것 보다 13%의 출력향상을 가져왔다고 밝혔다.
상기 3단계 가스 터어빈 흡기 냉각 시스템은, 코일로 재순환되는 펌프에 있고, 각각 세가지 전용 어큐물레이터 용기로 돌아가는 암모니아 1단계 냉각제를 연속으로 사용하는 3단계의 냉각코일로 구성되어 있다.
제 2단계는 45F의 암모니아를 사용하여 공기를 71F에서 55F 까지 냉각하는 단계이다. 3단계에서는 30F의 암모니아를 사용하여 흡기를 55F에서 40F까지 냉각시킨다.
세 암모니아 콤프레서는 증발된 냉각제를 세 전용 어큐물레어터로부터 가져오고 증발 응축기의 일반 저장소에서 액체냉각제로 응축시키기 위하여 냉각제를 압축한다.
상기 고압의 응축된 액체 냉각제는 열전도 사이클을 반복하기 위하여 흡입 어큐물레이터로 귀환한다.
상기 2단계와 3단계코일로 도입된 냉각제는 상술한 바와 같은 단계에 의해 미리 냉각되고 최대의 열역학적 능률을 위하여 연속하는 단계로 직렬 연결된다.
더 낮은 최적터빈작동온도는 가스 터빈이나 내연기관의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 흡기의 냉각점 이하에서 달성될 수 있다.
상기 실시예에서, 흡기는 냉각점(icing point) 이하로 미리 냉각되고 난후 , 유입되는 따뜻한 냉각제, 또는 터빈의 블레이딩(blading)에 손상을 줄 수 있는 대기중의 습기를 막기 위한 다른수단에 의해 다소 재가열된다.
이후 더 이상의 냉각은 가스터어빈의 출력을 더 향상시킨다.
상기 습도 흡기 냉각 엔탈피 곡선(psychrometric inlet air cooling path enthalpy curve)을 무한히 나누는 것은 이론적으로 가능하다.
상기 시스템을 최적화하는 것은 제작비용이나 물리적 공간제약에 달려 있다.
실질적인 다중 등가 엔탈피 단계와 분화된 냉각 시스템이 일치하는 것은 일반적으로 채택되고 있다.
가스 터빈 흡기 냉각 시스템에서 더 많은 에너지를 절약하기 위해서는, 만약 터빈/엔진 연소 부터의 버려지는 열이 사용된다면, 직접흡수냉각이나 압축냉각구동 증기 터빈의 자원이 될 수 있다.
상기와 같은 낮은 정도의 폐열의 사용은 잔존하는 냉각부하의 감소에 의해 시동기 또는 발전기의 수익을 증가시키게 된다.
증기 흡수장치/냉각장치로 응축되어지는 냉각 콤크레서를 구동시키는 페증기 터빈의 하이브리드 결합은 이미 다른 가능 기술을 제공한다.
부가적으로, 직접 가스 발화 흡수장치/냉각장치. 내연기관 또는 가스터빈 냉각시스템 구동장치의 사용으로 잔존하는 냉각에너지를 감소시킴으로써 가스터빈 발전기 세트 출력을 강화시킬 수 있다.
터빈 작동 파라미터를 열역학적으로 제어함에 따라, 일상의 흡기 온도 변동을 피할 수 있다. 이것은 일정한 온도와 압력에서, 작동되는 터빈/엔진을 구현할 수 있게 한다.
이것은 터빈 발전기세트에서의 전기출력을 최적화 하여 마모를 줄일 뿐 만 아니라 다른 시동 장치에 응용 가능하다.
발전시간에 따른 전기에너지 이득이라는 점에서, 컴퓨터 시뮬레이션 모델( computer simulation model)에 바탕을 둔 알고리즘 제어시스템(algorithm control system)은 일반적으로, 순 비용곡선을 향상시키는데 제공되는 전기를 보상하는 전기 판매수익 대비 전기력을 발생시키기 위해 소비되는 연료에너기의 시간당 비용을 계산하기 위해 채택된다.
상기와 같이 시스템을 작동시키기 위한 시간당 순 비용에 따라, 터빈 발전세트를 가동시키기 위한 연료에너지 입력은 순 수익을 최적화 하기위해 조정되어 있는데, 이것은 최적 터빈 가동 능률과 일치할 수도 있고 일치하지 않을 수도 있다.
예를들면, 단순한 물리적 성능 최적 에너지 비교 대신에, 콜렌버거 엔지니어 컨설팅 협회(Kohlenberger Associates Consulting Engineers Inc.)에 의해 제공되고, 애플컴퓨터에서 모의실험된 "다중온도 단계 냉각 시스템을 위한 프로그램"이라는 컴퓨터 프로그램은 분할된 평균 대기온도 터빈 능률의 습도 흡기 냉각 엔탈피 곡선(psychrometric inlet air cooling path enthalpy curve)과 주어진 온도와 최적 흡기 온도와 고도에서 최적 터빈 성능을 위한 최적 흡기 온도의 따른 열역학적 능률모델을 만들었다.
상기 프로그램은 전기력이 최대인 동안에 시간당 추가된 냉각에너지의 비용은 전기출력이 최적화 될 때 터빈 연료사용을 줄인다는 것을 보여준다.
주어진 시간에 전기적 이득을 증가시키기 위해 냉각에너지를 증가시키는 비용은 순수익곡선을 발생시키기 위해 계산된다.
상기 컴퓨터 프로그램은 터빈 발전기 세트가 시간당 최적의 순수익을 발생시키도록 조정될 수 있기 위해 시간당 최적 순수익을 제공하는 작동파라미터를 계산한다.
상기한 본 방법과 장치는 3%에서 5%의 연료사용을 감소시킴과 동시에, 터빈/발전기 세트에서 20%에서 25% 의 순 출력 증가를 가져올 수 있다.
상기와 같은 요인들은 종래의 증기 흡기 냉각시스템에서 제공되는 것 보다 20%에서 30% 정도의 작동 수익 증가를 아울러 가진다.
상기의 절약비용과 수익증가는 특별히, 커대한 전기 발전기가 설치된 장소에서 명확히 나타난다.
상기와 같은 절약은 약 2-4년이내의 냉각흡기 시스템의 총 생산비용을 상환하게 할 것이다.
도 1 은 터빈 유입 공기온도를 40F로 냉각시킬 때 Westinghouse 501D5 천연 가스 발화 연소 터빈에 대한 터빈 성능의 향상을 나타낸다. 최적 동력 출력값은 국제 표준 기구에서 명시한 표준 온도59F에서 터빈 성능의 107%이다.
도 2 는 3단계로 이루어지는 터빈 유입 공기 냉각 경로를 나타낸 건습 차트와 도 3에 나타낸 흐름선도에서 좀더 자세히 도시된 냉각 시스템을 나타낸다. 상기 건습 차트는 도 5에 나타낸 것처럼 터빈 공기 유입구와 연결된 3단계 코일 열 전달 시스템에 대한 것이다. 도 3 은 105F로부터 61F에서 암모니아 냉각제를 사용하는 71F까지 유입 공기를 감소시키기 위해서 공기 유입구 내에 장착된 냉매로서 암모니아를 이용하는 1 단계 코일 냉각을 나타낸다. 코일을 냉각하는 1단계에서 암모니아 냉매는 냉각된 후 71F로부터 45F를 사용하는 55F DBT로 온도를 낮추기 위해서 공기 유입구 내에서 코일을 냉각하는 2 단계로 이동한다. 그 후 코일을 냉각하는 제 3 단계는 55F로부터 30F 냉매를 사용하는 40F로 기류를 감소시킨다.
수냉각기 터빈 공기 유입 냉각 시스템의 배치를 나타낸 개략적인 흐름선도는 도 4에 나타나 있다. 냉매로서 냉각수를 사용한 냉각 코일(1)은 공기 유입구 내에 냉각 코일(2)의 상류에 배치된다. 제 1 수냉각기(1)는 제 1 냉각 코일(1)과 작동할 수 있게 연결된다. 제 1 냉각 코일(1)로부터 냉각수는 냉각기(2)에서 냉매를 예비 냉각시키는데 사용된다. 제 2 수냉각기에서 분리된 수냉각회로는 저온에서 물을 사용하는 유입 공기를 냉각하기 위해서 제 2 코일에서 사용된다. 제 2 회로에서 냉각수는 제 3 냉각기에서 냉매를 예비 냉각하는데 사용된다. 끝으로, 제 3 수냉각기는 냉각수의 온도가 가장 낮을 때 유입 공기를 최종 온도로 냉각하도록 제 3 코일과 함께 사용된다. 이것은 최적 유입 공기 온도이다; 그리하여 전기 제너레이터를 구동하는 터빈의 성능을 최적화할 수 잇다.
최적 냉각수, 얼음 또는 그밖의 열에너지 저장 탱크등은 오프피크인 시간동안 발생된 냉각 시스템을 위한 냉매 공급원으로서 냉각수를 저장하는 냉각수 루우프와 연결될 것이다. 이 때 전기 요금은 가장 낮고 즉, 오프피크인 시간동안 전력과 냉매를 덜 사용하도록 터빈 제너레이터가 작동된다. 냉각수 또는 얼음은 최고 전력 소모 기간 동안 냉각기를 작동하지 않으면서 유입 공기를 냉각시키므로, 냉각 기생 전력을 감소시키고 터빈/제너레이터 세트의 순 출력값을 증가시킨다.
도 5는 암모니아 냉각 시스템을 나타내는데, 제 1 압축기, 제 2 압축기 및, 제 3 압축기는 제 1 냉각 코일(1), 제 2 냉각 코일(2) 및, 제 3 냉각 코일(3)과 작동할 수 있게 연결되어서 전술한 방법과 비슷하게 유입 공기의 온도를 단계적으로 낮출 수 있다.
도 6 은 Westinghouse 501D5 터빈 공기 유입 냉각 시스템(10)의 평면도이다. 3개의 냉각 코일(12, 14, 16)은 터빈 공기 유입구(18) 내에 배치되고 3개의 압축기(20, 22, 24)와 작동할 수 있게 연결된다. 3개의 냉각 코일(12, 14, 16)의 암모니아 냉매는 가스 터빈 제너레이터의 유입 공기를 냉각시키도록 완전한 3 단계 시스템을 만들기 위해서 증기 응축기(34, 36, 38)와 상호 연결된다. 가스 터빈 제너레이터 세트(40)는 80메가와트 전기 제너레이터(44)를 구동하는 천연가스로 발화되는 Westinghouse 501D5 연소 터빈(42)으로 구성된다. 모터/ 터빈 제어 센터(46)는 냉각 코일(12, 14, 16)의 온도를 낮추기 위해서 전기 압축기 구동부를 작동하는데 요구되는 전기뿐만 아니라, 가스 터빈(42)으로 공급되는 연소 연료의 공급 및 점화를 제어한다. 상기 모터/ 터빈 제어 센터(46)는 공기 유입구 냉에 센서를 가지고 있어서 터빈 캐비넷(48)으로 유입되는 공기가 일정한 온도와 압력을 가지므로 가스 터빈(42)의 성능을 최적화할 수 있다.
3개의 증기 응축기(34, 36, 38)는 냉각 사이클 내에서 압축과 응축열을 발열하기 위해서 냉각 시스템(10)과 연결된다.
24시간을 초과하여 유입 공기를 냉각시키는 일반적인 냉각 부하 프로우필은 도 7에 나타나 있다. 3 단계 유입 공기 냉각 시스템에 대한 일반적인 작동 비용 프로우필은 도 8과 9에 나타나 있다. 도 8은 Westinghouse 501D5 연소 터빈 제너레이터 세트에 대한 3단계 유입 공기 냉각 시스템의 성능 분석/ 비교의 데이터를 요약해 나타내었다. 도 9는 Westinghouse 501D5에 대한 3단계 유입 공기 냉각 시스템에 대한 전기 요금의 순이익분과 작동 비용 분석 및, 성능에 대한 데이터를 나타내었다.
도 8과 9의 표에서 알 수 있듯이, 전기 요금은 전력이 송출이 이루어지는 날의 시간에 따라 달라진다. 따라서, 세금/비용 알고리듬을 가지는 컴퓨터는 최대 전력비 소비 시간동안 최대 전력을 발생함으로써 시간별 순에너지 출력을 최적화하도록 모터/터빈 제어 센터(46)와 연결된다. 만약 열저장 시스템이 사용된다면, 오프피크 기간동안 저장된 제 2 냉매가 최대 전력 소비 기간동안 순환되어서 최소 비용으로 전기 발생을 최적화할 수 잇다.
제 3 단계 터빈 공기 유입 냉각 시스템은 터빈 제너레이터 세트(40)의 성능을 최적화함으로써 이익을 극대화할 수 있다.
비록 본원 발명이 선호되는 실시예를 참고로 설명되었지만, 이것은 첨부된 청구항의 영역내에서 수정이 가능하다. 청구항은 본 발명의 필수적인 특징들을 인용한다.

Claims (11)

  1. 연료 소비를 감소시키고 동력 출력을 증가시키기 위해서 원동기 부하 장치와 연결되고, 연소시키기 위한 연료 혼합물을 위한 보조 성분 및 원동기의 손상을 막기 위해서 수용가능한 최소 유입 공기 온도에서 공기가 유입되는 공기 유입구를 가지는 내연 엔진 원동기와 가스 터빈의 흡기를 냉각하는 방법에 있어서,
    a. 원동기의 성능, 연료 소비, 열 비율, 부하 적용 동력, 출력 동력, 기생 부하 소비 및 그밖의 시스템에 관련된 정보를 포함한 데이터를 컴퓨터 처리기로 입력하고,
    b. 최대 원동기 성능을 위한 최적 공기 유입 온도 및 평균 대기 온도의 구간별, 연속적으로 분할된 건습 터빈 유입 공기 냉각 경로를 나타내는 엔탈피 곡선에 해당하는 최적 열동력하적 냉각 효율도를 발생시키고,
    c. 유입 공기에서 발생한 열을 흡수하고 이 흡수된 열을 열 싱크에 전달하여서 팽창하기 전에 냉각수를 냉각시키는 냉각 응축물을 사용함으로써 냉각 시스템의 효율도를 증가시키도록 냉매를 순환시켜서 유입 공기를 연속적으로, 단계별로 냉각할 수 있는 공기 유입구와 결합되고 내부에 공기 유입구를 장착한 독립 냉각 성분을 가지는 냉각 시스템을 구비하고,
    d. 최적 원동기 성능을 위해 요구되는 온도로 유입 공기를 연속적으로 냉각시키기 위해서 제 1, 제 2 냉매를 가지는 연속 단계를 실행하도록 예비 냉각된 열전달 냉매로서 제 1 냉각 단계에서 냉각된 제 1, 제 2 냉매를 단계별로 수송하고,
    e. 연료 소비, 정비 및, 그밖의 원동기 작동비 및, 원동기 부하 장치에 의해 발생한 에너지에 대한 세비와 관련된 전류 조작 비용을 컴퓨터 처리기로 입력하고,
    f. 원동기 부하 장치와 원동기에 대해 최적 성능을 부여하고,
    g. 최적 순이익을 발생시키는 성능 곡선에 따라 다단계 냉각 시스템과 원동기를 구동하는 동력 장치에 동력을 공급하고 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 건습 터빈 유입 공기 냉각 경로에 대한 엔탈피 곡선은 다수의 동일한 단계로 분할되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 다단계 냉각 시스템은 열전달 매체로서 코일을 냉각하는 각 단계에서 사용되거나 모든 단계에서 사용되는 제 1, 제 2 냉매를 함께 적용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 단계별 냉각 시스템은 냉각수, 브라인 등과 같은 간접 제 2 냉매 및 그밖의 열전달매체를 적용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 유입공기는 어는점 이하로 예비 냉각된 후 원동기 성능과 냉각 사이클 효율도를 최대화하기 위해서 어는 것을 막는 온냉매로 재가열되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 방법.
  6. 원동기 부하 장치와 연결되고, 연소시키는 연료 혼합 성분 및 원동기의 손상을 막기 위해서 수용가능한 최소 유입 공기 온도에서 공기가 유입되는 공기 유입구를 가지는 내연 엔진 원동기와 가스 터빈의 흡기를 냉각하는 장치에 있어서,
    a. 냉각시스템은 제 1 압축기, 제 1 냉각 코일과 결합된 하나 이상의 연속 압축기를 포함하고 구간별, 분할된 건습 터빈 유입 공기 냉각 경로를 나타내는 엔탈피 곡선에 따라 다단계로 유입 공기를 연속 냉각시키는 원동기의 공기 유입구와 결합된 하나 이상의 냉각 코일을 포함하는데, 상기 엔탈피 곡선은 팽창하기 전에 냉매를 냉각시키는 응축물을 사용함으로써 냉각 시스템의 효율도를 증가시키도록 흡수된 열을 열 싱크로 전달하고 단계별로 유입된 공기로부터 발생한 열을 흡수하기 위해서 냉매를 코일 내에 연속 순환시킴으로써 최대 원동기 성능을 위한 최적 공기 유입 온도와 원동기에 대한 평균 대기 온도를 나타내고,
    b. 다단계 냉각 시스템 압축기와 원동기를 구동하는 동력 장치를 포함하고,
    c. 최적 원동기 성능을 가지는 유입 공기 온도로 유입 공기를 연속 냉각시키기 위해서 냉각 시스템의 연속 냉각 단계에서 직간접 냉각을 실행하는 예비냉각된 열전달 냉매로서 냉각 시스템의 제 1 냉각 단계에서 제 1, 제 2 냉매를 수송하는 냉각 시스템과 결합된 수송 장치를 포함하고,
    d. 연료 소비, 정비 및 그밖의 원동기의 작동 비용, 원동기 부하 장치에 의해 발생한 에너지에 대한 전기세와 관련된 전기 작동 비용에 대한 데이터를 처리하는 컴퓨터를 포함하는데, 이것은 원동기와 원동기 부하 장치에 대한 최적 성능 곡선을 형성하고,
    f. 최적 성능 곡선에 따라 냉각 시스템의 압축기와 원동기를 구동하는 동력 장치를 조절하는 동력 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 원동기는 가스 터빈이고, 부하 적용 장치는 전력을 발생시키는 전기 제너레이터인 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 냉각 시스템은 제 1 직접 냉매를 적용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 냉각 시스템은 원동기에서 발열된 열에 의해 동력을 공급받는 흡수 냉각 시스템에 의해 냉각되는 간접 제 2 냉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 시간별 순에너지 출력을 최적화하기 위해서 동력 제어 장치와 연결된 시뮬레이션 프로그램을 따르는 전기 요금 및 비용 알고리듬을 가지는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
  11. 제 6 항에 있어서, 원동기는 터빈 효율도를 최대화하기 위해 최적 위치에 배치된 유입 가이드 베인에 터빈 연료 제어 세트를 포함하는 터빈이고, 단계별 냉각 시스템은 터빈 성능을 최적화하기 위해서 최적 온도로 터빈을 작동하기 위해서 유입 공기 온도를 제어하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈과 내연 엔진 원동기의 흡기를 냉각하는 장치.
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