專利名稱：用于冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的冷卻空氣的冷卻系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于再冷卻由燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)空氣分支出的冷卻空氣的冷卻系統(tǒng)。另外，本發(fā)明還涉及一種用于冷卻所述冷卻空氣的方法。
在燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備中，利用從燃?xì)廨啓C(jī)中膨脹做功后的工作介質(zhì)(煙氣)中所含的熱量來給蒸汽輪機(jī)產(chǎn)生蒸汽。所述熱量的傳遞在沿?zé)煔饬鞣较蜻B接在所述燃?xì)廨啓C(jī)下游的余熱蒸汽發(fā)生器中進(jìn)行，在該余熱蒸汽發(fā)生器中設(shè)有多根管或管束形式的加熱面。這些管或管束又被連接在所述蒸汽輪機(jī)的水-蒸汽循環(huán)回路中。
在余熱蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽被輸入所述蒸汽輪機(jī)中，并在該蒸汽輪機(jī)中膨脹做功。在蒸汽輪機(jī)中膨脹做功的蒸汽通常被輸入冷凝器中而被冷凝。冷凝蒸汽所產(chǎn)生的冷凝水又重新作為給水被輸入所述余熱蒸汽發(fā)生器中，因而形成閉合的水-蒸汽循環(huán)回路。
為了提高燃?xì)廨啓C(jī)的功率進(jìn)而使這類燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備有盡可能高的效率，力求使燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口處的煙氣或燃?xì)饩哂刑貏e高的溫度，例如介于1000至1200℃之間。然而這么高的透平機(jī)進(jìn)口溫度將引起材料方面的問題，尤其是透平葉片的耐熱性問題。
如果將透平葉片始終冷卻到低于許可的材料極限溫度，則可提高透平進(jìn)口溫度。為此在EP-PS 0 379 880中可了解到這樣的技術(shù)手段，即，從與燃?xì)廨啓C(jī)相配置的壓縮機(jī)所輸出的壓縮空氣中分支出一支分流，并將其作為冷卻介質(zhì)輸入燃?xì)廨啓C(jī)中，而作為冷卻介質(zhì)的空氣在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前被冷卻。在此通常在設(shè)備以燃?xì)夂驼羝\(yùn)行時(shí)采用一個(gè)也稱為釜式汽鍋(Kettleboiler)的輔助蒸汽發(fā)生器，它吸收從所述壓縮機(jī)空氣中排出的熱量并將所述熱量用于例如蒸發(fā)水。在此所產(chǎn)生的蒸汽被輸入所述蒸汽循環(huán)回路中。
然而當(dāng)所述設(shè)備的蒸汽循環(huán)回路沒有投入運(yùn)行時(shí)，上述輔助蒸汽發(fā)生器也不使用。因此，當(dāng)所述設(shè)備單純進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)，作為替代手段，通常采用一個(gè)又稱為葉片式風(fēng)扇冷卻器(Fin-Fan-Cooler)的大型空氣冷卻器來再冷卻所述冷卻空氣。
因此，在從單純的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到燃?xì)夂驼羝啓C(jī)運(yùn)行模式時(shí)也相應(yīng)地要求在用于冷卻所述冷卻空氣的各冷卻系統(tǒng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于所述轉(zhuǎn)換過程不能確保對(duì)冷卻空氣持續(xù)不斷地進(jìn)行再冷卻，因此所述設(shè)備在從單純的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到燃?xì)夂驼羝\(yùn)行模式時(shí)不可避免地將發(fā)生降低設(shè)備的負(fù)載甚或負(fù)載切斷現(xiàn)象。
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于為燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備提供一種適合于將熱量從冷卻空氣中排出的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)在保持設(shè)備費(fèi)用較低的情況下可特別靈活地調(diào)節(jié)成與燃?xì)夂驼羝啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)相匹配的狀態(tài)。此外，本發(fā)明還要提供一種適合于所述設(shè)備各種運(yùn)行條件的用于冷卻所述冷卻空氣的方法。
按照本發(fā)明，就冷卻系統(tǒng)而言，解決上述技術(shù)問題的方案是，在初級(jí)側(cè)連接在由壓縮機(jī)空氣管分支出的冷卻空氣管中的熱交換器系統(tǒng)中，將冷卻空氣中夾帶的熱量傳遞到輸入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒腔室內(nèi)的可燃?xì)怏w氣流中。
對(duì)此，本發(fā)明考慮的出發(fā)點(diǎn)是，在可靈活地與所述燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)相匹配的冷卻系統(tǒng)中，應(yīng)保證與輸入蒸汽輪機(jī)的水-汽循環(huán)回路中的熱量無關(guān)地可靠地再冷卻所述冷卻空氣。為此，所述冷卻系統(tǒng)應(yīng)將其再冷卻所述冷卻空氣所吸取的熱量傳遞到在設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)下都可提供的介質(zhì)中。一種特別適用于此的介質(zhì)是輸入所述燃燒腔室中的可燃?xì)怏w氣流，當(dāng)其被加熱時(shí)可將熱量耦合到原有的能量產(chǎn)生過程中，并因此可獲得特別高的效率。
本發(fā)明的其他有利擴(kuò)展設(shè)計(jì)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
為有效地再冷卻所述冷卻空氣而從該冷卻空氣流中吸取的熱量一般(也就是說在通常設(shè)計(jì)的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備中)應(yīng)多于預(yù)熱所述可燃?xì)怏w所需的熱量。因此，比較有利的是調(diào)節(jié)被輸入可燃?xì)怏w氣流中的熱量。由此可確保始終有足夠的熱量供預(yù)熱可燃?xì)怏w之用，同時(shí)用其他方式和方法將多余熱量排走。
在一優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，通過將冷卻空氣排出的熱量流劃分成多支分流并將其中的一支分流輸入可燃?xì)怏w氣流中，同時(shí)利用另一支產(chǎn)生例如用于可輸入蒸汽輪機(jī)的蒸汽，可實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)靈活匹配地將熱量從冷卻空氣中排出。將熱量流劃分成多支分流在此要考慮如下條件，即，輸送給可燃?xì)怏w氣流的支流要精確地具有為預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量，而另一支分流或另一些分流則將不用作預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量排走或作他用，例如用于產(chǎn)生輔助蒸汽。對(duì)熱量流的劃分可通過一些在熱流方面并聯(lián)的中間回路來實(shí)現(xiàn)。借此在每個(gè)中間回路中都可將熱量排走，進(jìn)而可特別靈活地使用冷卻系統(tǒng)。
在另一就設(shè)備而言特別簡(jiǎn)單的可供選擇的實(shí)施方案中，所述熱交換器系統(tǒng)可包括一熱交換器，該熱交換器的次級(jí)側(cè)直接連接到可燃?xì)怏w氣流中，并可將來自冷卻空氣流的熱量傳遞到可燃?xì)怏w氣流中。
假如采用燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備現(xiàn)有的部件例如熱交換器或輔助蒸汽發(fā)生器(這例如在補(bǔ)充新裝備或強(qiáng)化措施時(shí)可能是所期望的)，就要相宜地通過至少一個(gè)中間回路實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。將一個(gè)也稱為釜式汽鍋的輔助蒸汽發(fā)生器的次級(jí)側(cè)通過該中間回路與一熱交換器相連，該熱交換器的次級(jí)側(cè)則連接到可燃?xì)怏w氣流中。由此，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就可與現(xiàn)有設(shè)備的情況相匹配，并可節(jié)約技術(shù)投入成本。
根據(jù)需要，也可將另一輔助蒸汽發(fā)生器連接到所述中間回路中，該中間回路利用所排出的熱量來產(chǎn)生設(shè)備所需的輔助蒸汽。
按照一種替代性擴(kuò)展設(shè)計(jì)，熱交換器系統(tǒng)通過輔助蒸汽發(fā)生器與另一熱交換器建立熱量方面的聯(lián)系，所述中間回路因此可分為兩級(jí)。由此可另外抽取熱量及作為他用，并可特別靈活地構(gòu)造所述冷卻系統(tǒng)。此外，兩級(jí)的中間回路可更多地實(shí)現(xiàn)將所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)造成與現(xiàn)有的情況和部件相匹配。
根據(jù)本發(fā)明，就冷卻方法而言，解決所提出的技術(shù)問題的方案是，將從所述冷卻空氣流中吸取的熱量傳遞到輸入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒腔室的可燃?xì)怏w氣流中。
為了確保最佳地利用冷卻空氣中所含有的熱量，使輸入可燃?xì)怏w氣流中的熱量有利地與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)相匹配。
為此，比較有利的是將由壓縮機(jī)空氣分支出的冷卻空氣流劃分成多支分流，由其中的一支分流將為預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量輸入可燃?xì)怏w氣流中。
按照一種特別簡(jiǎn)單的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，為預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量相宜地通過一個(gè)次級(jí)側(cè)被直接連接到可燃?xì)怏w氣流中的熱交換器來傳遞。
作為上述措施的替代手段，也可設(shè)置單級(jí)甚或兩級(jí)中間回路。當(dāng)利用所述冷卻系統(tǒng)中現(xiàn)有的部件諸如熱交換器或輔助蒸汽發(fā)生器時(shí)，這樣做尤其適宜。在這樣的情況下，中間回路可將所述熱量流靈活地劃分成多支分流并靈活地將現(xiàn)有的部件連接起來。
為了能最佳地利用由冷卻空氣中排出的熱量，相宜地將一個(gè)輔助蒸汽發(fā)生器連接到不輸入所述可燃?xì)怏w氣流中的其中一支分流中。該輔助蒸汽發(fā)生器利用多余的熱量作為蒸發(fā)熱來產(chǎn)生為所述設(shè)備所需的輔助蒸汽，因而有助于提高整個(gè)設(shè)備的效率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于，通過將從冷卻空氣流中吸取的熱量中的至少一部分傳遞到可燃?xì)怏w氣流中，在單純的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式下通過省去采用外部的預(yù)熱源可提高燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備的效率。此外，由于可與蒸汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)地在任何情況下通過可燃?xì)怏w氣流將再冷卻所述冷卻空氣所吸取的熱量中的較大部分特別可靠地排出，在從單純的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到燃?xì)夂驼羝\(yùn)行模式時(shí)不會(huì)出現(xiàn)迄今為止不可避免的負(fù)載降低或負(fù)載切斷現(xiàn)象。另外，可省去采用各種需要占用許多空間的部件，例如外部的燃?xì)忸A(yù)熱器和較大型的也稱為葉片式風(fēng)扇冷卻器的空氣冷卻器。
下面借助附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例予以詳細(xì)說明，附圖中

圖1示意地示出了用于冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的冷卻空氣的冷卻系統(tǒng)；圖2示出了帶有一中間回路的冷卻系統(tǒng)；圖3示出了帶有一中間回路的所述冷卻系統(tǒng)的一替代性結(jié)構(gòu)；圖4示出了帶有一中間回路的所述冷卻系統(tǒng)的另一替代性結(jié)構(gòu)；圖5示出了帶有一兩級(jí)中間回路的冷卻系統(tǒng)；圖6示出了帶有自然循環(huán)回路和兩個(gè)中間回路的冷卻系統(tǒng)。
在所有的附圖中相同部件用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備1是未詳細(xì)示出的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備的一部分。燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備1具有透平2，該透平的上游連接有壓縮機(jī)4和燃燒腔室6。也可附加設(shè)置其他一些燃燒腔室。來自壓縮機(jī)4的壓縮空氣V作為燃燒用空氣可通過管道8并因此通過所述燃燒用空氣路徑輸入所述或每個(gè)燃燒腔室6中。燃燒腔室6的出口側(cè)通過管道10或連接管與透平2相連。在此，通過管道10可將燃燒燃料所產(chǎn)生的熱煙氣輸入透平2中。透平2與壓縮機(jī)4通過透平軸12相互連接。透平2、壓縮機(jī)4、燃燒腔室6、管道8、10以及透平軸12總體上也可稱為燃?xì)廨啓C(jī)。壓縮機(jī)4又通過另一根軸14與發(fā)電機(jī)16相連。
燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備1被設(shè)計(jì)成具有盡可能高的效率。在此尤其可通過使進(jìn)入透平2中的煙氣具有高的進(jìn)口溫度來實(shí)現(xiàn)高的效率。然而這種高透平機(jī)進(jìn)口溫度卻帶來材料方面的問題，尤其是透平葉片的耐熱性問題。為了避免這樣的問題，應(yīng)將透平葉片冷卻到始終低于許可的材料極限溫度。
為了冷卻未詳細(xì)示出的固定導(dǎo)向葉片和同樣未詳細(xì)示出的隨透平軸12一同轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)葉片，可向所述透平機(jī)中輸入由壓縮機(jī)空氣V分支出的、作為冷卻空氣K的分流。為此，將冷卻空氣管17的輸入側(cè)與連接在所述壓縮機(jī)4下游的管道8相連，冷卻空氣管17的輸出側(cè)則與透平機(jī)2相連，使得作為冷卻空氣K的空氣可輸入透平機(jī)2的導(dǎo)向葉片和動(dòng)葉片。
冷卻系統(tǒng)18用于再冷卻作為冷卻空氣K的壓縮空氣V，該冷卻系統(tǒng)包括一連接到冷卻空氣管17中的帶有至少一個(gè)熱交換器22的熱交換器系統(tǒng)21。熱交換器22在此可以是一個(gè)也稱為釜式汽鍋的輔助蒸汽發(fā)生器，其次級(jí)側(cè)可加入冷卻介質(zhì)，尤其可加入水。所述熱交換器22在此尤其可設(shè)計(jì)成使被冷卻介質(zhì)亦即熱的壓縮機(jī)空氣或壓縮空氣V流過許多管，同時(shí)將冷卻介質(zhì)(水)輸入這些管中，而且在通常情況下使其蒸發(fā)。
將所述冷卻系統(tǒng)18設(shè)計(jì)成使所述設(shè)備具有特別高的效率同時(shí)還具有高的靈活運(yùn)行特性。為此，將所述冷卻系統(tǒng)18有針對(duì)性地設(shè)計(jì)成能將冷卻空氣K中夾帶的熱量傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中，致使可利用這些熱量來預(yù)熱所述可燃?xì)怏w。由此可取消用于冷卻所述冷卻空氣K的位于外面的可燃?xì)怏w預(yù)熱器和部件。此外，這種適用于燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備的冷卻系統(tǒng)18使得所述設(shè)備在從單純的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到燃?xì)夂驼羝\(yùn)行模式時(shí)無需降低負(fù)荷或切斷負(fù)荷。
在按照?qǐng)D1所示的實(shí)施例中，熱交換器22的初級(jí)側(cè)連接在冷卻空氣管17中，其次級(jí)側(cè)則直接連接到為導(dǎo)引可燃?xì)怏w氣流23所設(shè)置的可燃?xì)怏w管道中。在此，僅僅利用較少的部件就能實(shí)現(xiàn)將熱量從冷卻空氣K轉(zhuǎn)移到可燃?xì)怏w氣流23中。然而在通常設(shè)計(jì)的所述設(shè)備中可能必須考慮到，有待從用于保證透平機(jī)2可靠運(yùn)行的冷卻空氣K中抽取的熱量應(yīng)大于由設(shè)計(jì)限制的可傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中的熱量。例如需要從所述冷卻空氣K中抽取出與大約7MW的熱功率相當(dāng)?shù)臒崃?，而將最大與大約3MW的熱功率相當(dāng)?shù)臒崃總鬟f到可燃?xì)怏w氣流23中。鑒于此，在本實(shí)施例中從冷卻空氣K中吸取出的熱量僅僅部分傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中，同時(shí)另外將有待排出的剩余熱量傳遞到其他介質(zhì)中。
為了確保根據(jù)需要來分配從冷卻空氣K中抽取的熱量，在圖1所示實(shí)施例中將有待再冷卻的冷卻空氣流分成兩支分流。為此，在熱交換器系統(tǒng)21中與所述熱交換器22相并聯(lián)地設(shè)置了另一熱交換器24。因此，冷卻空氣流被分成兩支分流，其中，第一支分流通過冷卻空氣管17流過熱交換器22，另一支分流則通過一根從所述冷卻空氣管17分支出的支管26流過另一熱交換器24。
在這種情況下，為了確保與所述設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)相匹配地將從冷卻空氣K中抽取出的熱量排出并向熱交換器22提供熱量，可另外通過一些圖中未詳細(xì)示出的機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)冷卻空氣管17和支管26中的分流。所述另一熱交換器24將不用于預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量排走，并派作其他適合的用途，例如作為蒸發(fā)熱用。
圖2中示出了冷卻系統(tǒng)18的一替代性實(shí)施方式。在此實(shí)施例中，將熱交換器系統(tǒng)21構(gòu)造成在中間連接一中間回路32的情況下將來自冷卻空氣K的熱量間接傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中。在此，由壓縮機(jī)空氣V中分支出的冷卻空氣K經(jīng)由冷卻空氣管17流過第一熱交換器22。該熱交換器22的次級(jí)側(cè)連接到所述中間回路32中。在中間回路32中連接有另一熱交換器33，該熱交換器將熱量傳遞給可燃?xì)怏w氣流23以預(yù)熱所述可燃?xì)怏w。一個(gè)在中間回路32中的連接在所述另一熱交換器33之后的離析瓶34將傳遞熱量的介質(zhì)例如水重新輸送到熱交換器22中。此外，可從離析瓶34中取出水或蒸汽并輸送給例如一個(gè)未詳細(xì)示出的輔助蒸汽發(fā)生器或用戶。
為了在這個(gè)實(shí)施例中也能盡可能按照所期望的那樣將熱量流劃分成多支分流，還可將熱交換器22設(shè)計(jì)成多組件類型(mehrkomponentenartig)，并且包括例如一個(gè)設(shè)計(jì)成輔助蒸汽發(fā)生器或釜式汽鍋的部段，通過該部段可將一部分熱量派作其他用途。這在圖2中用加熱蛇管35示出。
在圖2中示出的實(shí)施結(jié)構(gòu)通過中間回路32可特別靈活地排出和分配冷卻空氣K中吸收的熱量。此外，中間回路32也能實(shí)現(xiàn)主要功能在空間上的相互脫耦，亦即一方面將熱量從冷卻空氣K中排出，另一方面將熱量傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中?；谶@一脫耦可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述設(shè)備內(nèi)現(xiàn)有部件諸如熱交換器、輔助蒸汽發(fā)生器或冷卻循環(huán)回路的回歸利用，此時(shí)僅僅需要對(duì)線路安裝進(jìn)行調(diào)節(jié)適配。因此，這種技術(shù)方案特別適用于現(xiàn)有的設(shè)備。
圖3中示出了所述冷卻系統(tǒng)18的另一變型方案。在這一變型方案中，熱交換器系統(tǒng)21包括初級(jí)側(cè)連接到冷卻空氣管道17中的熱交換器22，后者通過中間回路32與另一熱交換器33建立熱量方面的聯(lián)系。因此，在這一變型方案中，熱量可通過中間回路32和次級(jí)側(cè)連接到可燃?xì)怏w氣流23中的另一熱交換器33傳遞到可燃?xì)怏w中。與圖2所示線路連接不同的是，此處的熱交換器22的次級(jí)側(cè)僅僅連接到中間回路32中。為了根據(jù)需要?jiǎng)澐譄崃苛?，在本?shí)施例中設(shè)置一第三熱交換器36，該熱交換器的初級(jí)側(cè)在熱交換器22之后串聯(lián)地連接在冷卻空氣管17中，因此可吸收留在冷卻空氣K中的殘余熱量。第三熱交換器36的次級(jí)側(cè)與一些被選擇的適用于吸收殘余熱的部件相連。在這樣的連接線路中尤其有利的是，第三熱交換器36只需將多余的、不被可燃?xì)怏w氣流23利用的熱量排出，在燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備中可能就是這樣的情形。因此在很大程度上無需改裝或更換現(xiàn)有的部件。
圖4中示出了另一同樣建立在利用一中間回路32的基礎(chǔ)上的實(shí)施方式。在這一情況中，冷卻空氣K通過第三熱交換器36在其進(jìn)入到熱交換器22之前就被冷卻。中間回路32在此被設(shè)計(jì)成利用水/蒸汽作為介質(zhì)將所述熱量傳遞到另一熱交換器33上。為此，在這種情況中熱交換器22被設(shè)計(jì)為蒸汽發(fā)生器。因此，通過第三熱交換器36可按照需要調(diào)節(jié)在熱交換器22中傳遞的熱量。
也可考慮如圖5所示的實(shí)施方式，其中，可通過一設(shè)計(jì)成兩級(jí)的中間回路系統(tǒng)40將冷卻空氣K的熱量傳遞到可燃?xì)怏w氣流23中。在這個(gè)中間回路系統(tǒng)40中，初級(jí)側(cè)連接到所述冷卻空氣管道17中的熱交換器22將冷卻空氣K中的熱量傳遞到在第一中間回路42中流動(dòng)的介質(zhì)中。另一熱交換器44的初級(jí)側(cè)連接在該中間回路42中，前者又將熱量傳遞到在第二中間回路46中流動(dòng)的介質(zhì)中。熱交換器48的初級(jí)側(cè)最終連接在第二中間回路46中，并將熱量傳遞給可燃?xì)怏w氣流。
這一實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)可特別靈活地排出和利用從冷卻空氣K中吸取的熱量，尤其在線路連接和按照需要接入其他一些熱量用戶方面有特別多的可能性，因此也存在多種多樣的回歸利用現(xiàn)有設(shè)備部件的各種可能性。例如，一部分不用于預(yù)熱可燃?xì)怏w所需的熱量在串聯(lián)連接在第二中間回路46中的熱交換器48之后的輔助蒸汽發(fā)生器50中可被用來產(chǎn)生所述設(shè)備所需的輔助蒸汽。不需要的熱量可通過一個(gè)未詳細(xì)示出的空氣冷卻器排走。此外，這一實(shí)施方式和包括單級(jí)中間回路的實(shí)施形式一樣，對(duì)于所述設(shè)備內(nèi)現(xiàn)有部件的應(yīng)用和相互連接提供了各種各樣的可能性。
為了對(duì)特別高的靈活運(yùn)行特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，在中間回路32中流動(dòng)的水-汽混合物可在各個(gè)不同的適當(dāng)選擇的位置與所述燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備的水-汽-回路相連通。
在圖6所示出的實(shí)施例中，對(duì)于轉(zhuǎn)子的空氣冷卻和熱燃?xì)獾念A(yù)熱在很大程度上集中在現(xiàn)有的發(fā)電廠部件中。在此，冷卻空氣K通過冷卻空氣管17被輸入設(shè)計(jì)成釜式汽鍋的熱交換器22中，此時(shí)所需的熱量通過蒸發(fā)被排走。此時(shí)在次級(jí)側(cè)產(chǎn)生的蒸汽或者輸入中間回路系統(tǒng)40中的、設(shè)計(jì)成冷凝器的熱交換器44中，或者通過輔助蒸汽管52輸給所述發(fā)電廠的另一用戶。中間回路系統(tǒng)40在此尤其可設(shè)計(jì)成自然循環(huán)系統(tǒng)，其中，熱交換器44本身的次級(jí)側(cè)與再冷卻系統(tǒng)51相連。來自熱交換器22的將所述為預(yù)熱燃?xì)馑璧臒崃繋ё叩慕橘|(zhì)分流經(jīng)由管道54流過次級(jí)側(cè)連接到可燃?xì)怏w氣流23中的熱交換器33，隨后又重新流回?zé)峤粨Q器22中。
連接到其他現(xiàn)有系統(tǒng)的介質(zhì)連接管在圖中通過給水管37示例性地示出。借助這樣一種連接，在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式或燃?xì)夂驼羝啓C(jī)運(yùn)行模式中的所有運(yùn)行方式對(duì)于燃?xì)獾募訜峄蛉紵尚?。在此，在所有運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于轉(zhuǎn)子的空氣冷卻功能的有效性即便在采用第二種燃料例如燃油(亦即不運(yùn)行所述熱交換器來預(yù)熱燃?xì)獾?情況下也都不受影響。本方案還特別適用于通過添加一熱燃?xì)忸A(yù)熱裝置來在后改裝和重新裝備燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，并進(jìn)而提高設(shè)備效率。同樣，根據(jù)可實(shí)現(xiàn)的在熱量方面的各種各樣的線路連接可能性，也特別有利于將燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備改裝成燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于再冷卻由一燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)空氣(V)分支出的冷卻空氣(K)的冷卻系統(tǒng)(18)，其具有一初級(jí)側(cè)連接在一由所述壓縮機(jī)空氣管分支出的冷卻空氣管(17)中的熱交換器系統(tǒng)(21)，該熱交換器系統(tǒng)將所述冷卻空氣(K)中夾帶的熱量傳遞到被輸入所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒腔室(6)內(nèi)的可燃?xì)怏w氣流(23)中。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，對(duì)傳入所述可燃?xì)怏w氣流(23)中的所述熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)(21)的次級(jí)側(cè)與多條在熱流方面并聯(lián)的分支回路連接。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)(21)包括一熱交換器(22)，該熱交換器的次級(jí)側(cè)直接連接到所述可燃?xì)怏w氣流(23)中。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)(21)的次級(jí)側(cè)通過一中間回路與另一熱交換器(24)相連通，該另一熱交換器的次級(jí)側(cè)連接到所述可燃?xì)怏w氣流(23)中。
6.如權(quán)利要求5所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，通過所述中間回路加熱一輔助蒸汽發(fā)生器(38)。
7.如權(quán)利要求6所述的冷卻系統(tǒng)(18)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)(21)與所述另一熱交換器(24)的熱量方面的聯(lián)系通過一輔助蒸汽發(fā)生器(50)建立。
8.一種帶有一透平(2)的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備(1)，該透平中可輸入由壓縮機(jī)空氣流中分支出的分氣流作為冷卻空氣(K)，該燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備具有如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(18)。
9.一種用于冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的冷卻空氣(K)的方法，其中，將從所述冷卻空氣流中吸取的熱量傳遞到被輸入所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒腔室(6)內(nèi)的所述可燃?xì)怏w氣流(23)中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，傳入所述可燃?xì)怏w氣流(23)中的所述熱量與所述燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備(1)的運(yùn)行狀態(tài)相匹配。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，將由所述冷卻空氣(K)中排出的所述熱量流分成多支分流。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱量通過次級(jí)側(cè)直接連接到所述可燃?xì)怏w氣流(23)中的一熱交換器(22)傳遞。
13.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，來自所述冷卻空氣管(17)的熱量通過一中間回路(32)被傳遞到所述可燃?xì)怏w氣流(23)中。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將熱量傳遞到一連接在所述中間回路(32)中的輔助蒸汽發(fā)生器(50)中。
15.如權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在第一回路(42)中將來自所述冷卻空氣流中的熱量通過第一熱交換器(22)傳遞到一連接在第二回路(46)中的輔助蒸汽發(fā)生器(50)中，并最后通過另一熱交換器(24)傳遞到所述可燃?xì)怏w氣流(23)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備，它具有被設(shè)計(jì)成適用于各種運(yùn)行狀態(tài)的、用于再冷卻由壓縮機(jī)空氣(V)分支出的冷卻空氣(K)的冷卻系統(tǒng)(18)，以及初級(jí)側(cè)連接在由所述壓縮機(jī)空氣管分支出的冷卻空氣管(17)中的熱交換器系統(tǒng)(21)，該熱交換器系統(tǒng)(21)將冷卻空氣(K)中夾帶的熱量傳遞到被輸入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒腔室(6)內(nèi)的可燃?xì)怏w氣流(23)中。
文檔編號(hào)F02C7/18GK1671956SQ03817653
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者艾爾弗雷德·凱斯勒, 奧利弗·科尼格, 詹恩·布朗, 赫爾穆特·施蒂爾斯托弗 申請(qǐng)人:西門子公司