專利名稱：增加燃?xì)廨啓C(jī)功率的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以增加燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的功率的方法及裝置，特別是涉及用以增加地面發(fā)電廠中聯(lián)合循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的功率的方法及裝置。
聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠是燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的排氣被用于使蒸汽鍋爐工作的發(fā)電廠，該鍋爐產(chǎn)生供給蒸汽透平的蒸汽。由這樣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠產(chǎn)生的功率是各自渦輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率的總和。通常借助于降低渦輪進(jìn)口溫度并增加渦輪進(jìn)口壓力能增加燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的功。在美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)雜志第65-GTP-8(1965)號(hào)論文中，作者(R.W.Foster-Regg)描述了為了增加燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出而采用有力的通風(fēng)機(jī)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)增壓。由于因通風(fēng)工作而產(chǎn)生的進(jìn)氣濕度增加而對(duì)輸出功率帶來(lái)的有害影響借助于將水噴入離開(kāi)通風(fēng)機(jī)的空氣中，在空氣進(jìn)入到燃?xì)廨啓C(jī)之前對(duì)其冷卻的方法得以補(bǔ)償。環(huán)境空氣溫度及濕度控制著這種對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率的增加有影響的措施。在熱且濕的條件下，該項(xiàng)技術(shù)沒(méi)能顯示出其有效性來(lái)。
另外，由于在高環(huán)境溫度時(shí)流過(guò)系統(tǒng)的質(zhì)量流量減少而使燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的功減少。這種高的環(huán)境溫度，在利用按燃?xì)廨啓C(jī)排氣產(chǎn)生的蒸汽工作的蒸汽透平的聯(lián)合循環(huán)中進(jìn)一步引起排氣質(zhì)量流減少，進(jìn)而減少由蒸汽透平產(chǎn)生的功。即使如此，在高環(huán)境溫度條件下，當(dāng)使用水冷冷凝器時(shí)，由于增中了排氣溫度而使對(duì)蒸汽透平性能之影響獲得部分補(bǔ)償。然而，當(dāng)利用空氣冷凝器時(shí)，高的環(huán)境溫度則存在有害之影響。在這種情況下，由蒸汽透平產(chǎn)生的功由于決定于燃?xì)廨啓C(jī)排氣的蒸汽的較小流量而減少，并因燃?xì)飧叩臏囟榷谀撤N程度上獲得了回收，但因在空氣冷凝器中發(fā)生的更高冷凝壓力而進(jìn)一步減少。
美國(guó)專利No.3796045公開(kāi)了一種燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，其中供給燃?xì)廨啓C(jī)壓縮的空氣首先流過(guò)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)機(jī)。該通風(fēng)機(jī)給供給空氣加壓，然后流過(guò)一深度急冷器，該急冷器可以是常規(guī)的壓縮式制冷單元。由于這個(gè)方法之結(jié)果而產(chǎn)生的凈功率超過(guò)沒(méi)有預(yù)先壓縮和深度急冷的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠產(chǎn)生的凈功率。在No.3796045號(hào)專利中示出的另一實(shí)施例中，設(shè)置有廢熱轉(zhuǎn)換器，用以將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣中的熱量去驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)及深度急冷器。
1992年8月申請(qǐng)的，申請(qǐng)?zhí)枮镹o.07/818，123的尚未授權(quán)的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于對(duì)供給燃?xì)廨啓C(jī)的空氣進(jìn)行深度急冷的改進(jìn)的急冷器。這里所用之術(shù)語(yǔ)“深度急冷”是指使環(huán)境空氣急速冷卻至大大低于環(huán)境空氣溫度的溫度。特別地，深度急冷意思是指對(duì)空氣急冷至在用于向電網(wǎng)供電的常規(guī)型的地面燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠中認(rèn)為是適合于進(jìn)口冷卻的最低溫度?？紤]到在壓縮機(jī)進(jìn)口中靜止空氣溫度大約10°F(5℃)的溫降及3°F(2℃)的安全余量，因此，該溫度通常是約45°F(10℃)以避免在由燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的主壓縮機(jī)之葉片上結(jié)冰。
但是溶深在相對(duì)濕度高的裝置不是很有效的。例如，深冷器及蒸發(fā)冷卻器不會(huì)用在佛羅里達(dá)，或美國(guó)海岸的其它潮濕的地方，但用于干旱的加利福尼亞是很平常的。
因此，本發(fā)明之目的是借助于將環(huán)境空氣預(yù)壓縮并將熱的預(yù)壓縮環(huán)境空氣冷卻的新的并改進(jìn)的技術(shù)提供一種新的并改進(jìn)的用于增加燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的功率的方法及裝置。
本發(fā)明設(shè)置用于增加燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的功率，該燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)具有將環(huán)境空氣供給壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣的主壓縮機(jī)，用于將壓縮空氣加熱并產(chǎn)生熱的燃?xì)獾娜紵?，?qū)動(dòng)主壓縮機(jī)和負(fù)荷并用以產(chǎn)生熱的排氣的燃?xì)鉁u輪。根據(jù)本發(fā)明，功率增加是如此產(chǎn)生的，即利用更冷的水接觸并濕的環(huán)境空氣的直接接觸熱交換器產(chǎn)生冷的環(huán)境空氣及熱的水，并且預(yù)壓縮裝置用以將冷的環(huán)境空氣壓縮，形成比環(huán)境空氣更熱并且相對(duì)濕度更低的壓力空氣。供給熱水的蒸發(fā)冷卻器用于將所述壓力空氣冷卻，從而產(chǎn)生大的處于環(huán)境空氣溫度及相對(duì)濕度時(shí)的冷壓力空氣，將其供給主壓縮機(jī)。
下面參照附圖并借助于示例而說(shuō)明本發(fā)明之實(shí)施例。其中

圖1是示出采用預(yù)壓縮及冷卻的聯(lián)合循環(huán)的本發(fā)明之實(shí)施例之一的示意性方框圖;
圖2是示出采用外部驅(qū)動(dòng)功率源的低容預(yù)壓縮和冷卻的本發(fā)明另一實(shí)施例之示意性方框圖;
圖3是相似于圖1之方框圖，但其中示出預(yù)壓縮機(jī)及低容冷卻器由根據(jù)燃輪機(jī)之排氣而動(dòng)作的蒸汽透平而工作;
圖4是本發(fā)明并聯(lián)的預(yù)壓縮及急冷之改進(jìn)方案;
圖5示出本發(fā)明所用之冷卻器的一個(gè)實(shí)施例，其中包括用以控制由冷卻器獲得的冷卻程度的控制器的一個(gè)實(shí)施例;
圖6是用以有選擇地將所述類型之發(fā)電廠中所用的予壓縮機(jī)接入或斷開(kāi)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6A是類似圖6中所示結(jié)構(gòu)之示意圖，但其中示出了在不同的位置之過(guò)濾器;
圖7是類似圖6所示的另一結(jié)構(gòu)之示意圖;
圖7A是類似圖7所示的另一結(jié)構(gòu)之示意圖;但其中示出了不同位置的過(guò)濾器;
圖8是本發(fā)明之實(shí)施例之一之示意方框圖;
圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例之示意方框圖;
圖10是與圖9所示本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的用水蒸汽壓縮機(jī)的水冷器示意圖;
圖11是相似于圖10的本發(fā)明之示意圖，但其中示出供給冷卻器的是預(yù)壓縮空氣而非環(huán)境空氣;
圖12是表示預(yù)壓縮空氣由與冰/冷水貯存器相連的直接冷卻或蒸發(fā)冷卻進(jìn)行冷卻的本發(fā)明之示意圖;
圖13是表示預(yù)壓縮空氣由與冰/冷卻水貯存器相連的間接冷卻進(jìn)行冷卻的本發(fā)明之示意圖;
圖14是表示預(yù)壓縮空氣由與冰/冷水貯存器相連的間接冷卻進(jìn)行冷卻的本發(fā)明之另外實(shí)施例;
圖15是表示預(yù)壓縮空氣由與機(jī)械制冷系統(tǒng)相連的間接冷卻進(jìn)行冷卻的本發(fā)明之另外實(shí)施例;
圖16A-D示出了空氣供給燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)進(jìn)口之前冷卻預(yù)壓縮空氣之各種實(shí)施例。
現(xiàn)在參照附圖，參考標(biāo)號(hào)100表示本發(fā)明第一實(shí)施例，其包括一具有用以將環(huán)境空氣供給壓縮機(jī)而產(chǎn)生壓縮空氣的主壓縮機(jī)130的地面聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，用以將壓縮空氣加熱并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵?40及按熱燃?xì)舛鴦?dòng)作并通過(guò)聯(lián)接軸160驅(qū)動(dòng)主壓縮機(jī)并用以供給通常為發(fā)電機(jī)形式的負(fù)荷170的燃?xì)鉁u輪150。渦輪150產(chǎn)生熱的排氣被導(dǎo)向含水的鍋爐180，水由排氣蒸發(fā)成水蒸汽，然后排氣通常通過(guò)消聲器(未示出)而排至環(huán)境大氣中。將蒸汽用于蒸汽透平181，在此蒸汽發(fā)生膨脹產(chǎn)生供給負(fù)荷182的功。蒸汽作功后從透平內(nèi)排出至冷凝器183中冷凝以產(chǎn)生由泵184泵回至鍋爐中再循環(huán)的冷凝物。
主壓縮機(jī)130的壓縮空氣是由電動(dòng)機(jī)111驅(qū)動(dòng)的預(yù)壓縮機(jī)110提供的。由壓縮過(guò)程加熱了的壓縮空氣用于將空氣冷卻減少其溫度至大約為環(huán)境溫度的冷卻器112中。該冷卻器可以是機(jī)械制冷系統(tǒng)(未示出)的一部分，該系統(tǒng)向冷卻器供給制冷劑。然而，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選之冷動(dòng)器為蒸發(fā)冷卻器。此外，冷卻的壓縮空氣最好在供給主壓縮機(jī)130之前流過(guò)過(guò)濾器113。最好采用離心或旋風(fēng)過(guò)濾器。
圖2示出了本發(fā)明之第二個(gè)實(shí)施例，其中參考標(biāo)號(hào)10表示發(fā)電廠，其包括借助于裝置12將低容預(yù)壓縮及冷卻用于其上的常規(guī)發(fā)電廠。發(fā)電廠11表示通常用于向電網(wǎng)供電的大規(guī)模地面發(fā)電廠。發(fā)電廠11包括用于壓縮供給到壓氣機(jī)中的環(huán)境空氣以便產(chǎn)生壓縮空氣的主壓縮機(jī)13，用以加熱壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵?4及根據(jù)熱燃?xì)舛鴦?dòng)作的并通過(guò)連接軸16驅(qū)動(dòng)主壓縮機(jī)并用以驅(qū)動(dòng)典型地為發(fā)電機(jī)形式的負(fù)載17的燃?xì)鉁u輪15。渦輪15產(chǎn)生熱排氣。其通常通過(guò)一消聲系統(tǒng)(未示出)排入環(huán)境空氣中。
在用于產(chǎn)生電力向電網(wǎng)供電的大型地面設(shè)備中，過(guò)濾器18是給主壓縮機(jī)13供給空氣的空氣供給系統(tǒng)的整體部件，并且對(duì)防止壓縮機(jī)不吸入能損壞壓縮機(jī)葉片的粒子是必要的。過(guò)濾裝置18在供給主壓縮機(jī)的空氣中產(chǎn)生壓降。因此，壓縮機(jī)13進(jìn)口處之空氣壓力將低于過(guò)濾器裝置18的進(jìn)口處之空氣壓力。
由預(yù)壓縮裝置20形成的壓力能用于至少補(bǔ)償通過(guò)過(guò)濾器之壓力降。裝置20將用于主壓縮機(jī)的環(huán)境空氣壓縮，從而在供給的空氣中既引起溫升又引壓升。本說(shuō)明書所用之術(shù)語(yǔ)“供給的空氣”是指供給主壓縮機(jī)之空氣。
如圖2所示，預(yù)壓縮裝置中的溫升及壓升標(biāo)明為△T和△P。該壓縮裝置20之布置及結(jié)構(gòu)是這樣的，即使由該裝置產(chǎn)生的壓升至少在數(shù)值上大于由過(guò)濾器裝置18引起的壓降。然而，按本發(fā)明，供給主壓縮機(jī)13之空氣壓力將大于環(huán)境空氣壓力。
插裝于預(yù)壓縮裝置20和進(jìn)口空氣過(guò)濾器18之間的是低容冷卻器21。其使供給壓縮機(jī)的空氣產(chǎn)生大約△T的溫降。該冷卻器21之設(shè)置是這樣的，即由冷卻器引出之溫度在數(shù)值上與由預(yù)壓縮裝置20引入溫升基本上是可比較的。因冷卻器21之原因，因此進(jìn)入主壓縮機(jī)13的空氣溫度通?；旧吓c環(huán)境溫度一致。此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選之冷卻器為蒸發(fā)冷卻器。
不需采用外加的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)預(yù)壓縮機(jī)，該預(yù)壓縮機(jī)可直接由從燃?xì)廨啓C(jī)排出之排氣操作之蒸汽透平單元驅(qū)動(dòng)，比如，當(dāng)使用聯(lián)合循環(huán)時(shí)并且其中蒸汽透平之主產(chǎn)品為電力時(shí)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖3，發(fā)電廠30包括相似于圖1所示的相應(yīng)元件的預(yù)壓縮裝置20A及低容冷卻器21A。此外，發(fā)電廠30還包括蒸汽透平單元31，該單元31包括含有作為工作流體水的蒸發(fā)器32并且為產(chǎn)生蒸汽，而響應(yīng)燃?xì)鉁u輪15產(chǎn)生之排氣。該蒸汽經(jīng)管道34用于透平33，該透平根據(jù)該蒸汽產(chǎn)生響應(yīng)而產(chǎn)生動(dòng)力，并還借助于直接與透平及預(yù)壓縮裝置相連的軸35直接驅(qū)動(dòng)預(yù)壓縮裝置20A。蒸汽在透平33中膨脹產(chǎn)生功，隨著蒸汽作功后以廢氣36之形式排出透平之同時(shí)，該功也給預(yù)壓縮裝置20A提供動(dòng)力。另外，如圖所示，冷卻器21A可由透平33提供動(dòng)力。然而，當(dāng)使用蒸發(fā)冷卻器時(shí)，則冷卻器沒(méi)有必要由透平33提供動(dòng)力。
以排氣36排出透平的蒸汽在冷凝器37中冷凝生成冷凝物，該冷凝物通過(guò)管道38導(dǎo)引至泵39，該泵39將該冷凝物返回主蒸發(fā)器，從而完成工作流體循環(huán)。冷卻凝器37較好是空氣冷卻的，即通常由任何必要的由外部電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的風(fēng)扇裝置(未示出)冷卻。透平33用軸35直接驅(qū)動(dòng)預(yù)壓縮裝置20A及冷卻器21A導(dǎo)致了與透平相連的發(fā)電機(jī)(由圖3中負(fù)載22表示)尺寸及其電量損失減小。
在工作中，環(huán)境空氣被吸入引起溫升與壓升的預(yù)壓縮裝置20A。離開(kāi)預(yù)壓縮裝置20A的空氣流至低容冷卻器21A，該冷卻器21A產(chǎn)生之溫降通?；旧吓c預(yù)壓縮裝置20A產(chǎn)生的溫升一致。然后，空氣流至產(chǎn)生壓降的過(guò)濾器裝置18。因此，供給主壓縮機(jī)之空氣之溫度通常與環(huán)境溫度一致而壓力則稍高于大氣壓。主壓縮機(jī)將該空氣壓縮并將其供給燃燒室14，在此空氣由燃料之燃燒而加熱并供給驅(qū)動(dòng)負(fù)載17的渦輪15。從渦輪15排出之排氣通常用于蒸汽透平單元31中，透平33產(chǎn)生功率也驅(qū)動(dòng)預(yù)壓縮裝置20A及冷卻器21A。另外，由透平33產(chǎn)生的一些電力可用于常規(guī)的制冷系統(tǒng)，其向冷卻裝置供給冷卻劑。當(dāng)用蒸發(fā)冷卻器時(shí)，透平33只驅(qū)動(dòng)預(yù)壓縮機(jī)而不驅(qū)動(dòng)冷卻器21A，因這沒(méi)必要。
除預(yù)壓縮及低容冷卻單獨(dú)并列設(shè)置之外，圖4所示之本發(fā)明之實(shí)施例相似于圖2所示的。因此，預(yù)壓縮裝置是單獨(dú)的形式的預(yù)壓縮機(jī)41，42，43，它們并聯(lián)地將環(huán)境空氣供給過(guò)濾裝置18A，該過(guò)濾裝置也包括若干單獨(dú)的過(guò)濾器45，46，47，它們分別與單個(gè)的壓縮機(jī)相連。在該實(shí)施例中，低容冷卻器21A包括單個(gè)冷卻器48，49，50，它們分別與單個(gè)壓縮機(jī)相連。如前一實(shí)施例一樣，這些冷卻器最好是蒸發(fā)冷卻器。圖4布置之優(yōu)點(diǎn)在于不同的空氣過(guò)濾器，預(yù)壓縮機(jī)及低容冷卻器可單獨(dú)在線路中接通和斷開(kāi)而不影響發(fā)電廠11A之工作。這一布置進(jìn)一步這優(yōu)點(diǎn)在于其改善了結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)發(fā)電廠來(lái)說(shuō)過(guò)濾器是大的而且昂貴之部件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，圖4所示實(shí)施例能這樣應(yīng)用，即用于圖4所示實(shí)施例的聯(lián)合循環(huán)能包括相似于圖1至3中所示和所述的方式。
根據(jù)本發(fā)明，所用之預(yù)壓縮產(chǎn)生大約1.15的壓力比，而冷卻使壓縮空氣之溫度減少至大約環(huán)境空氣的溫度。對(duì)比地，在沒(méi)有預(yù)壓縮的蒸發(fā)冷卻和/或深度急冷中，空氣溫度減少至大大低于環(huán)境溫度之水平。
在相對(duì)高濕度的條件下，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例用預(yù)壓縮及冷卻之系統(tǒng)是特別優(yōu)越的。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)非常濕的空氣除濕是沒(méi)必要的，事實(shí)上，效率系數(shù)在濕的條件下得到改善。作為對(duì)比，在常規(guī)的采用不帶預(yù)壓縮的蒸發(fā)冷卻器及深度急冷器中，除非先進(jìn)行除濕，否則在濕條件冷卻下負(fù)荷可是三倍。
在濕條件下，即當(dāng)相對(duì)濕度相當(dāng)高時(shí)，本發(fā)明之冷卻將減少預(yù)壓縮空氣之溫度至大約稍高于環(huán)境空氣溫度之水平。如果成本上很有效，則可將空氣冷卻至稍低于環(huán)境溫度。然而，當(dāng)使用具有蒸汽透平的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠時(shí)，還必須考慮減少燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的排氣溫度對(duì)蒸汽透平產(chǎn)生的功率之影響。最好，在相對(duì)濕度為大約80%或更高，甚至接近100%的地方，預(yù)壓縮空氣可冷卻至高于環(huán)境溫度大約5℃，并且在相對(duì)濕度處于50%至80%之間的地方，預(yù)壓縮空氣可冷卻至低于環(huán)境溫度大約10℃，它依賴于系統(tǒng)所有之成本效率。
此外，例如如圖1至3所示及所述的本發(fā)明之聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠將如此工作，即該廠之熱回收蒸汽發(fā)電(HRSC)不管環(huán)境條件之改變基本上在不變的條件(尤其是容積流率不變)下進(jìn)行。這完全可由控制由冷卻器(圖5中示出的該特別的一種示例性裝置)起作用的冷卻水平而獲得，因此，在冷卻器出口處的預(yù)壓縮空氣之溫度不管環(huán)境條件如何都保持基本上恒定不變。這樣之操作允許聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的HRSC設(shè)計(jì)優(yōu)化至基本上一單個(gè)點(diǎn)上，這樣該發(fā)電之操作將在所有環(huán)境條件下都接近設(shè)計(jì)水平。
作為比較，常規(guī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠設(shè)計(jì)成在一定條件范圍內(nèi)工作(例如包括空氣質(zhì)量流量波動(dòng)30%)。因此，常規(guī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中HRSC是這樣考慮的，即考慮到在工作過(guò)程中可滿足所有條件，結(jié)果是量化了并優(yōu)比了不利影響。因此，常規(guī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠在一率之中的大部分時(shí)間都是在偏離設(shè)計(jì)條件下而工作的。借助于建造本發(fā)明之聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，由于HRSC尺寸變小了。并且該廠全年都在基本上優(yōu)化點(diǎn)上工作，從而節(jié)約多達(dá)10%的設(shè)計(jì)及建造成本，另外由于改善了效率還存在工作過(guò)程中的節(jié)約。
此外，本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)不論環(huán)境條件之變化都將以基本上恒定的條件(尤其是容積質(zhì)量流量)工作。這可完全由控制由冷卻器(示于圖5中的這種控制之示例性裝置)起作用的冷卻水平而獲得，因此，冷卻器出口處預(yù)壓縮空氣的溫度不管環(huán)境條件如何變化都基本上保持恒定。這樣的操作允許燃?xì)廨啓C(jī)在基本上接近設(shè)計(jì)條件的點(diǎn)上工作，從而發(fā)電廠在所有環(huán)境條件下都將在接近其設(shè)計(jì)水平時(shí)工作。
如圖1至3所述，按本發(fā)明其它方面之內(nèi)容，具有預(yù)壓縮裝置和冷卻器的發(fā)電廠之燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)之排氣能用作共同發(fā)電(即用于產(chǎn)生加熱之蒸汽)而不用于產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)蒸汽透平。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，不論環(huán)境條件如何變化，較好的是使該系統(tǒng)在基本上不變的條件(特別是其容積流量)下工作。這完全可由控制由冷卻器起作用的冷卻水平而獲得，因此冷卻器的出口的預(yù)壓縮空氣溫度不論環(huán)境條件如何都基本上保持常規(guī)。由于在恒定條件下熱量是需要連續(xù)工作的工業(yè)過(guò)程的一部分，因此在共同發(fā)電系統(tǒng)中這種工作是特別有利的。
當(dāng)按本發(fā)明建造的燃?xì)廨啓C(jī)或發(fā)電廠建于自然水源，如海，河或湖泊等附近時(shí)，或冷卻塔及其冷卻水源附近時(shí)，則從這些水源來(lái)之水在用于冷卻預(yù)壓縮氣體的燃?xì)廨啓C(jī)間接冷卻器中，能用作冷卻介質(zhì)。在這種情況下，尤其是當(dāng)冷卻是為了減少預(yù)壓縮氣體之溫度至接近環(huán)境溫度時(shí)，因水源溫度將低于環(huán)境空氣溫度，使用一帶機(jī)械冷卻器的簡(jiǎn)單的間接的空氣-水熱交換器。
此外，當(dāng)從這種水源來(lái)之水被應(yīng)用時(shí)，那么該水能用于冷卻蒸汽透平之冷凝器以及用在與預(yù)壓縮機(jī)相關(guān)的冷卻器中，該預(yù)壓縮機(jī)用于將供給與本發(fā)明之聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠相結(jié)合的燃?xì)廨啓C(jī)的主壓縮機(jī)的空氣預(yù)先壓縮并冷卻。此外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)優(yōu)選的冷卻器，即蒸發(fā)冷卻器被用于建于這些水源附近的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中的相關(guān)預(yù)壓縮裝置中時(shí)，換氣系統(tǒng)與水循環(huán)系統(tǒng)相結(jié)合，該水循環(huán)系統(tǒng)用以循環(huán)冷卻蒸汽透平的冷卻器并冷卻帶蒸發(fā)冷卻器的預(yù)壓縮空氣的循環(huán)水，則從這些水源來(lái)之水能用于冷卻蒸汽透平之冷凝器及與預(yù)壓縮裝置相關(guān)連的蒸發(fā)冷卻器。
根據(jù)本發(fā)明另一方面內(nèi)容，當(dāng)燃?xì)馊紮C(jī)或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠按本發(fā)明在濕的地方工作并在預(yù)壓縮氣體冷卻至稍低于環(huán)境溫度的溫度的條件下時(shí)，隨著壓縮空氣之冷卻在空氣中水蒸汽冷卻凝而產(chǎn)生的水能借助于將該水加至燃燒過(guò)程中而控制排氣中的氮氧化物。該燃燒過(guò)程發(fā)生于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)。由于所生成的水具有相當(dāng)高的純度，因此上述過(guò)程是可能的。
本發(fā)明之實(shí)施例在干燥的地方也是有效的，該地方特殊之限制導(dǎo)致希望避免使用深度致冷器或蒸發(fā)冷卻器，即在可獲得水源之能力受限制或水源受到污染等等的地方使得利用蒸發(fā)冷卻極為昂貴。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于常常是冷卻至高于環(huán)境溫度之溫度，因此，空氣冷卻器，即不用制冷循環(huán)但用環(huán)境空氣代替作為冷卻介質(zhì)的熱交換器能用作上述實(shí)施例中的冷卻器。
然而，附圖中所示的本發(fā)明之最佳實(shí)施例之應(yīng)用允許蒸發(fā)冷卻在即使是相當(dāng)潮濕的地方以及相當(dāng)干燥的地方，此時(shí)，當(dāng)預(yù)壓縮發(fā)生后將蒸發(fā)冷卻與該預(yù)壓縮結(jié)合起來(lái)。在相當(dāng)干燥的地方，蒸發(fā)冷卻器的大小比沒(méi)用預(yù)壓縮機(jī)的系統(tǒng)大得多。在通常的實(shí)用中，即使在干燥的地方也是如此，因此除蒸發(fā)冷卻器外可用接冷卻器。借助于使用本發(fā)明，此時(shí)預(yù)壓縮在冷卻前進(jìn)行，則在相對(duì)干燥的地方蒸發(fā)冷卻器的大小可能增大。因?yàn)檎舭l(fā)冷卻器與急冷卻器比較是一種極為簡(jiǎn)單且便宜的裝置，因此用它是特別具有優(yōu)越性的，如果不采用預(yù)壓縮，則應(yīng)使用急冷器。
此外，根據(jù)本發(fā)明另外方面的內(nèi)容，在上述實(shí)施例中，也可用由預(yù)壓縮機(jī)產(chǎn)生的預(yù)壓縮，而不采用在冷天需要的加熱器。因此，預(yù)壓縮機(jī)增加其出口處之溫度，從而使在主壓縮機(jī)中形成冰的機(jī)會(huì)減至最小。按本發(fā)明，借助了機(jī)械離心式液滴清除器基本可避免在預(yù)壓縮機(jī)中發(fā)生結(jié)凍現(xiàn)象。另外，預(yù)壓縮機(jī)之入口設(shè)計(jì)得可確保水滴不會(huì)對(duì)預(yù)壓縮機(jī)之性能有實(shí)質(zhì)性之影響。更進(jìn)一步地，或與上述兩替代方案相配合預(yù)壓縮空氣的部分熱可為加熱進(jìn)入預(yù)壓縮機(jī)之空氣之目的而再循環(huán)。這樣之結(jié)構(gòu)比為加熱進(jìn)入主壓縮機(jī)之空氣而將空氣從主壓縮機(jī)的級(jí)中抽出來(lái)再循環(huán)簡(jiǎn)單得多。
根據(jù)上述的本發(fā)明之實(shí)施例，壓縮比為1.15的預(yù)壓縮及冷卻相結(jié)合在35℃之環(huán)境溫度時(shí)產(chǎn)生了多達(dá)20%的容量提高。此外，增加之容量幾乎是完全與氣候條件無(wú)關(guān)的，因此其結(jié)果是根據(jù)本發(fā)明之發(fā)電廠在大部分工業(yè)化國(guó)家(這里熱的潮濕的夏天氣候是正常的)在成本上是有效的。
本發(fā)明進(jìn)一步之內(nèi)容涉及發(fā)電機(jī)。這一方面內(nèi)容保證燃?xì)廨啓C(jī)和/或蒸汽透平(如果用在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠)之發(fā)電機(jī)的現(xiàn)存冷卻系統(tǒng)以設(shè)計(jì)溫度工作，即使環(huán)境溫度高(比如在白天當(dāng)需要高蜂電力時(shí))也是如此。這可由帶任何常規(guī)的空氣冷卻系統(tǒng)，比如空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻而取得，進(jìn)而對(duì)發(fā)電機(jī)附近的環(huán)境空氣進(jìn)行冷卻。發(fā)電機(jī)按這種方式冷卻從而使其可在其設(shè)計(jì)條件時(shí)幾乎連續(xù)地工作，從而保證燃?xì)廨啓C(jī)或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠即使在當(dāng)環(huán)境溫度相當(dāng)高時(shí)的需電高蜂時(shí)期也可輸出最大功率。本發(fā)明這方面之內(nèi)容可用于各種發(fā)明或裝置，這時(shí)各方面之條件使發(fā)電機(jī)以更高于發(fā)電機(jī)之設(shè)計(jì)溫度之溫度工作。在發(fā)電機(jī)中更高的溫度通常將會(huì)減少電力輸出。借助于冷卻發(fā)電機(jī)周圍之空氣，按本發(fā)明，則發(fā)電機(jī)之輸出將上升至其設(shè)計(jì)水平。
只有在某些情況下預(yù)壓縮才是經(jīng)濟(jì)的，這些情況依賴于環(huán)境溫度和相對(duì)濕度及它的與高峰電力需要之間的關(guān)系。為了增加現(xiàn)行電廠的適應(yīng)性，對(duì)其進(jìn)行翻新改造，尤其是裝配上預(yù)壓縮機(jī)是具有優(yōu)點(diǎn)的。在這種情況下，可采用的如圖6和圖7中所示的結(jié)構(gòu)。在圖6中，這種結(jié)構(gòu)200是與過(guò)濾器201相連的，該過(guò)濾器為圖1中示意性示出的現(xiàn)存聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠之一部分或是如圖2所示之燃?xì)廨啓C(jī)的一部分。過(guò)濾器201用于過(guò)濾供給發(fā)電廠的主壓縮機(jī)(未示出)之前的環(huán)境空氣。主管道202將過(guò)濾器連接至主壓縮機(jī)上。
預(yù)壓縮機(jī)203，當(dāng)其工作時(shí)用以將過(guò)濾器過(guò)濾后的環(huán)境空氣進(jìn)行預(yù)壓縮。輔助管道204與管道202相連。最好在管道之間的連接處205裝有可供樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的舌形閥206，該舌形間裝于一個(gè)管道之內(nèi)側(cè)并在第一位置(圖6中實(shí)線所示)和虛線所示的第二位置之間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在其第一位置，閥206堵住管道202，使由預(yù)壓縮機(jī)203加壓的空氣流至發(fā)電廠主壓縮機(jī)之進(jìn)口相連的主管道之出口207。在其基二位置，未工作的預(yù)壓縮機(jī)203及流過(guò)過(guò)濾器201的空氣使閥運(yùn)動(dòng)至第二位置。因此，閥206作為有選擇將所述輔助管路連接至所述主管路的裝置。
在翻新改造時(shí)，由于在管202之端部具有舌形閥206，從而再不需要為抵抗由預(yù)壓縮機(jī)產(chǎn)生的更高壓力而對(duì)所有之現(xiàn)存管路進(jìn)行強(qiáng)化處理?，F(xiàn)存的需要加強(qiáng)處理或重建的管路的唯一部分是接頭205和燃?xì)廨啓C(jī)的主壓縮機(jī)的進(jìn)口之間的部分。
冷卻器208最好與管路204相連以冷卻預(yù)壓縮環(huán)境空氣。冷卻器208可根據(jù)水壓縮循環(huán)(氟利昂循環(huán)等)工作。按情況，也可用蒸發(fā)致冷。此外，根據(jù)管道之結(jié)構(gòu)，預(yù)壓縮可是徑向型的或軸向型的。
圖7所示之結(jié)構(gòu)210相似于圖6所示之結(jié)構(gòu)，但插銷211是為了使閥206A保持在其第一位置，即預(yù)壓縮空氣供給主壓縮機(jī)的裝置而設(shè)置的。插銷211可是電磁操作的，氣動(dòng)操作的等等，并且閥206和206A可是由伺服機(jī)構(gòu)操作的(如果保險(xiǎn)的話)，或者可由人工操作。
當(dāng)圖6和7所示實(shí)施例作為翻新措施說(shuō)明時(shí)，可將相似之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成新的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠以及新的燃?xì)廨啓C(jī)。此外，由于圖6和7之實(shí)施例則公開(kāi)了在預(yù)壓縮機(jī)之上游使用了一過(guò)濾器，如果是優(yōu)化的話，則該預(yù)壓縮機(jī)可置于圖6A和7A所示的過(guò)濾器之下游。在這一結(jié)構(gòu)中，因葉片對(duì)含于環(huán)境空氣中的腐蝕粒狀物質(zhì)不很敏感。故最好用徑向式預(yù)壓縮機(jī)。
因此，圖6，6A，7及7A之實(shí)施例具有更大的工作適應(yīng)性并在某些氣候條件下允許預(yù)壓縮機(jī)及其相連的冷卻器產(chǎn)生旁通，例如在冷天，此時(shí)預(yù)壓縮壓縮機(jī)及相連之冷卻器之工作對(duì)發(fā)電廠或燃?xì)廨啓C(jī)之功率輸出沒(méi)有明顯之作用，并且實(shí)際上通過(guò)該措施還可能導(dǎo)致產(chǎn)生更多的能量，在這種情況期間，進(jìn)口空氣經(jīng)主壓縮機(jī)和旁通被引入預(yù)壓縮機(jī)及冷卻器，因此該進(jìn)口空氣將只要克服更小的壓力降，從而甚至?xí)a(chǎn)生更多的功率。最終，如果不需要預(yù)壓縮機(jī)之工作，那么它之工作只僅僅為了克服過(guò)濾器之壓差及其相連之冷卻器之壓降。
本發(fā)明之翻新改造系統(tǒng)不僅提供了一種改進(jìn)之系統(tǒng)，而且也可使常規(guī)之設(shè)計(jì)及現(xiàn)存之裝備與上述之預(yù)壓縮機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)用。此外由于圖6，6A，7及7A之實(shí)施包括與預(yù)壓縮機(jī)系統(tǒng)旁通之裝置，因此，這些實(shí)施例可利用現(xiàn)存之管道并按如此之方式使用預(yù)壓縮機(jī)，即與由徑向和軸向預(yù)壓縮機(jī)兩者提供的交變流動(dòng)模型相結(jié)合并具有現(xiàn)存管道的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
圖8示出了本發(fā)明另一實(shí)施例，其可能是一個(gè)新系統(tǒng)或者是一個(gè)帶本發(fā)明(由標(biāo)號(hào)221標(biāo)出的)的現(xiàn)存發(fā)電廠220之翻新改造，即當(dāng)該發(fā)電廠在高的相對(duì)濕度(接近基本飽和的環(huán)境空氣)條件下長(zhǎng)時(shí)期工作后之改造。發(fā)電廠220包括將環(huán)境空氣供給壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣的主壓縮機(jī)，一加熱該壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵壹耙粋€(gè)根據(jù)該熱燃?xì)舛鴦?dòng)作以驅(qū)動(dòng)所述主壓縮機(jī)并帶動(dòng)負(fù)載并用于產(chǎn)生熱排氣的燃?xì)鉁u輪，所有這些都如圖1中示意性地所示一樣。
根據(jù)本發(fā)明，裝置221包括用較冷的水接觸并冷卻接近基本飽和的空氣的直接接觸熱交換器222以產(chǎn)生較冷空氣及熱水。該水可從當(dāng)?shù)厮础⑷绾?、河或甚至海中?lái)。更冷之水將空氣之顯熱及潛熱吸收，從而產(chǎn)生冷卻空氣及加熱水，并將冷凝物從空氣中抽吸出去而使相對(duì)溫度沒(méi)有任何明顯之變化。水可噴入預(yù)裝置223的上游環(huán)境空氣中，該被壓縮裝置223用以壓縮冷卻空氣，從而產(chǎn)生比環(huán)境空氣更熱并具有更低的相對(duì)溫度的壓力空氣。
例如，當(dāng)大約30℃的飽和環(huán)境空氣與大約20℃的水直接接觸時(shí)被冷卻至大約25℃。當(dāng)將其預(yù)壓縮后，壓力空氣之溫度將為約40℃，但因溫度升高之原因而濕度減少。
預(yù)壓縮機(jī)223下游的蒸發(fā)冷卻器224將熱的壓力空氣冷卻以形成處于大約環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度時(shí)的冷卻壓力空氣。冷卻器224設(shè)置帶有由熱交換器222產(chǎn)生的熱水225之部分，并且冷的壓力空氣用于與發(fā)電廠220相連的過(guò)濾器226中。最好，預(yù)壓縮機(jī)裝置223是如此地構(gòu)成并布置的，即由其產(chǎn)生之壓升至少比由過(guò)濾器226產(chǎn)生之壓降大。
圖8之實(shí)施例公開(kāi)了一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，該廠是常規(guī)工作的基本負(fù)載發(fā)電廠，實(shí)際上它24小時(shí)連續(xù)工作，因此高峰時(shí)期與非高峰時(shí)期都在連續(xù)工作。但，如需要的話，包括與之相連的冷卻器222和224的預(yù)壓縮系統(tǒng)223只能在高峰期間工作。代替地，預(yù)壓縮系統(tǒng)及與之相連之冷卻器也能連續(xù)工作。此外，如果需要的話，預(yù)壓縮系統(tǒng)也可與單獨(dú)的高峰燃?xì)廨啓C(jī)一起工作。另外，圖8之實(shí)施例可用于本文所述的任何其它實(shí)施例中。
圖9示出一種設(shè)計(jì)得使所述類型之發(fā)電廠發(fā)出高峰電力之結(jié)構(gòu)布置。這樣之發(fā)電廠(未示出)包括將供給壓縮機(jī)的環(huán)境空氣壓縮并產(chǎn)生壓縮空氣的主壓縮機(jī)，一用于加熱壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵壹耙粋€(gè)按所述燃?xì)舛鴦?dòng)作用以驅(qū)動(dòng)所述主壓縮機(jī)，供給負(fù)載動(dòng)力并用以產(chǎn)生熱排氣或者即使在非高峰時(shí)期聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠也產(chǎn)生熱排氣的燃?xì)鉁u輪。
圖9之結(jié)構(gòu)230包括供環(huán)境空氣流過(guò)的間接熱交換器或預(yù)冷卻器231及在高峰時(shí)期向熱交換器231供給冷卻劑的制冷系統(tǒng)232。制冷系統(tǒng)232可按水壓縮循環(huán)或氟利昂循環(huán)或其它循環(huán)工作。
結(jié)構(gòu)230還包括冷卻貯存裝置233及在非高峰期間有選擇地將由制冷系統(tǒng)232產(chǎn)生的以冷卻貯存裝置233的冷卻劑開(kāi)關(guān)的裝置234。在用電高峰期間，所提供的管路構(gòu)成了用以將冷卻貯存裝置233與預(yù)冷卻器231連接起來(lái)的裝置。
在工作中，在非高峰期間，裝置234如圖9所示連接。因此預(yù)冷卻器231不工作，并且環(huán)境空氣直接流經(jīng)旁通管至燃?xì)廨啓C(jī)的主壓縮機(jī)而不被加壓或冷卻。然而，制冷系統(tǒng)232是工作的，并且為貯存水或制冰之目的冷卻劑被輸送至冷卻貯存裝置233。
當(dāng)用電高峰發(fā)生時(shí)，裝置234切換，允許冷卻水從貯存器233中流出供給冷卻器231以冷卻進(jìn)口空氣。從制冷系統(tǒng)來(lái)的冷卻劑也進(jìn)入預(yù)冷卻器221以提供足夠之冷卻，去冷卻供給預(yù)壓縮機(jī)236之前的環(huán)境空氣。
排出預(yù)冷卻器231的空氣之比濕度與因空氣冷卻的環(huán)境空氣的比濕度低。其結(jié)果將是產(chǎn)生冷凝物，該冷凝物可由霧氣收集器網(wǎng)237或其它裝置收集，該裝置插在預(yù)冷卻器231和預(yù)壓縮機(jī)236之間。因此網(wǎng)237用作將冷凝物從輔助預(yù)冷卻器中流至預(yù)壓縮機(jī)中的空氣中分離出來(lái)的裝置，尤其是當(dāng)環(huán)境空氣具有相當(dāng)高的濕度時(shí)。
最好，冷凝物238用管道輸送至噴霧器頭239處，該噴霧器頭239將冷凝物噴入離開(kāi)預(yù)壓縮機(jī)的空氣中，因此由水的蒸發(fā)或蒸發(fā)冷卻而冷卻空氣。因此噴霧器頭239構(gòu)成了使由預(yù)壓縮機(jī)壓縮的空氣在其供給主壓縮機(jī)之前直接與冷凝物接觸的裝置。
由于上述實(shí)施例公開(kāi)了用于高峰時(shí)期冷卻與預(yù)壓縮的冷貯存之使用，如果需要，一個(gè)系統(tǒng)可只包括在高峰期間使用的冷卻系統(tǒng)232。在這種情況下，如果需要，該冷卻系統(tǒng)可包括用當(dāng)?shù)厮矗鐝暮?，河或甚至?；蚱渌磥?lái)的水的間接冷卻系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)。然而，實(shí)際上，當(dāng)需要或希望時(shí)才能進(jìn)行冷卻及預(yù)壓縮。這對(duì)本發(fā)明所有之實(shí)施例來(lái)說(shuō)也是如此的。
冷卻系統(tǒng)232可是圖10所示之形式，其中在快速蒸發(fā)器325中的水快速蒸發(fā)成水蒸汽，該水蒸汽由用電動(dòng)機(jī)330驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)327壓縮產(chǎn)生熱壓縮蒸汽，該熱蒸汽用于空氣冷卻的冷凝器331的帶肋條的管323中。電動(dòng)機(jī)333將冷卻空氣供給管323及蒸汽被冷凝，但其保持高的壓力，水通過(guò)閥325膨脹產(chǎn)生返回至腔325中的冷蒸汽。其結(jié)果是在快速蒸發(fā)腔中的冷水通過(guò)管道326循環(huán)進(jìn)入預(yù)冷卻器322中。環(huán)境空氣如與圖9相關(guān)之處進(jìn)入預(yù)冷卻器中。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，從主壓縮機(jī)來(lái)或從蒸汽透平來(lái)的部分壓力氣體能用作冷卻水之冷卻源或在非高峰期結(jié)冰之冷卻源。在這種情況下，從主壓縮機(jī)排出的相當(dāng)高的壓力空氣允許膨脹并在該過(guò)程中冷卻。因該方法冷卻之空氣可用于制冰或生產(chǎn)冷水。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)中的預(yù)壓縮機(jī)或壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)可是分離的電動(dòng)機(jī)，并且其電力是由聯(lián)合循環(huán)電廠發(fā)電機(jī)，或朗肯(Rankine)循環(huán)透平或發(fā)電廠產(chǎn)生的。另外，當(dāng)本發(fā)明與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠聯(lián)合使用時(shí)，可用相同的水源以進(jìn)行預(yù)壓縮后的預(yù)冷卻，并且當(dāng)水冷冷凝器與蒸汽透平一道使用時(shí)，用于冷卻蒸汽透平的冷凝器的水也可用同一水源之水。最終地，由脫鹽單元從含鹽水中生產(chǎn)之淡水或從農(nóng)業(yè)與工業(yè)廢水中得來(lái)的水都能用作本發(fā)明之冷卻系統(tǒng)，如蒸發(fā)冷卻器的水源。
此外，本發(fā)明最好包括一個(gè)控制系統(tǒng)以優(yōu)化預(yù)壓縮系統(tǒng)的工作過(guò)程，從而獲得聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠或燃?xì)廨啓C(jī)的最佳輸出。
此外，根據(jù)本發(fā)明，示于圖1至4中的冷卻器112，21，21A，48，49和50，示于圖5中的冷卻器，示于圖6中的冷卻器208及示于圖6A，7和7A中的冷卻器都能具有如圖11所示之冷卻器之形式。另外，非高峰期的冰貯存(其示例示于圖12，13及14中)能用于冷卻預(yù)壓縮空氣。
此外，如需要，用傳熱介質(zhì)的第二傳熱循環(huán)可用于將熱量從預(yù)壓縮空氣傳遞至冷卻或制冷介質(zhì)蒸發(fā)器(如氨)，而傳熱介質(zhì)循環(huán)回到預(yù)壓縮空氣處以冷卻預(yù)壓縮空氣(參見(jiàn)圖15)?？捎盟?，堿水或其它適合的流體能用作熱交換介質(zhì)。借助于使用該結(jié)構(gòu)，因冷卻或制冷介質(zhì)遠(yuǎn)離預(yù)壓縮空氣之附近，因此可獲得更安全之系統(tǒng)，所述預(yù)壓縮空氣流入主壓縮機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。
此外，除前述之冷卻預(yù)壓縮空氣的冷卻方法外，還存在其它選擇。例如，一小的制冷或制冷劑單元可與蒸發(fā)冷卻單元一道使用以冷卻預(yù)壓縮空氣(見(jiàn)圖16A)。此外，在該例子中，小的制冷或制冷劑單元冷卻用于蒸發(fā)冷卻之水。在進(jìn)一步的選擇中，預(yù)壓縮空氣可間接地由水冷卻，該水由一蒸發(fā)冷卻塔以及由制冷或制冷劑循環(huán)(如參見(jiàn)圖16B)的蒸發(fā)器冷卻。此外，在另一種選擇中，在非高峰期間制冷循環(huán)可用生產(chǎn)冰或冷水貯存起來(lái)，因此水或咸水以冰或冷水貯存處循環(huán)至預(yù)壓縮空氣以冷卻預(yù)壓縮空氣(如參見(jiàn)圖16C)。在更進(jìn)一步之選擇中，河水或從可獲得的水源來(lái)的水可與制冷或冷卻劑循環(huán)一道使用以冷卻預(yù)壓縮空氣(如參見(jiàn)圖16D)。在該選擇中，河水或其它水在其用于冷卻預(yù)壓縮空氣之前應(yīng)由制冷或制冷劑循環(huán)進(jìn)行冷卻。
公開(kāi)之預(yù)壓縮循環(huán)使該冷卻系統(tǒng)使用很有效，原因?yàn)轭A(yù)壓縮空氣的相當(dāng)高的溫度允許使用小的冷卻負(fù)荷，因此獲得更好的效率系數(shù)并可允許使用更溫?zé)岬乃础?br> 此外，根據(jù)本發(fā)明，因上述說(shuō)明是參照燃?xì)廨啓C(jī)和包括燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠作出的，因此氣化的或熱解的燃料，比如煤氣、氣態(tài)燃料如天然氣，蒸餾燃料等能用作使燃?xì)廨啓C(jī)工作之燃料。
此外，如果燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮空氣是外加熱的，在所有實(shí)施例中，本發(fā)明都能用在將供給燃?xì)廨啓C(jī)的主壓縮機(jī)的空氣之預(yù)壓縮中。
由本發(fā)明的方法及裝置所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)及改進(jìn)的結(jié)果從本發(fā)明的最佳實(shí)施例之前述說(shuō)明中，可知是明顯的。在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求之范圍及精神實(shí)質(zhì)下可作出各種變化及改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.增加燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力的裝置，其具有一個(gè)用以將供給所述壓縮機(jī)以產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮環(huán)境空氣的主壓縮機(jī)；一個(gè)用以加熱該壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵?；及一根?jù)所述熱燃?xì)舛鴦?dòng)作用以驅(qū)動(dòng)所述主壓縮機(jī)，供給負(fù)載動(dòng)力并產(chǎn)生熱排氣的燃?xì)鉁u輪；所述裝置包括a)一個(gè)與較冷的水接觸并冷卻濕環(huán)境空氣以產(chǎn)生冷卻的環(huán)境空氣和熱水的直接接觸熱交換器；b)一個(gè)用以將所述冷卻的環(huán)境空氣壓縮以形成比環(huán)境空氣更熱并具有更低的相對(duì)濕度的壓力空氣的預(yù)壓縮機(jī)裝置；c)一個(gè)用以冷卻所述壓力空氣以形成處于大約環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度時(shí)的冷卻壓縮空氣的蒸發(fā)冷卻器；d)用以將所述熱水供給所述蒸發(fā)冷卻器的裝置；e)用以將所述冷卻壓力空氣供給所述主壓縮機(jī)的裝置；f)一個(gè)根據(jù)由所述燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的熱氣而動(dòng)作以產(chǎn)生蒸汽的鍋爐；及g)一個(gè)根據(jù)由所述鍋爐產(chǎn)生的蒸汽而動(dòng)作以向負(fù)載供給動(dòng)力的蒸汽透平。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于它包括一個(gè)插裝于主壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷卻器之間的過(guò)濾器。
3.如權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于其中所述預(yù)壓縮裝置是如此構(gòu)成并布置的，即由其產(chǎn)生的壓升至少大于由所述過(guò)濾器產(chǎn)生的壓降。
4.用于增加燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力的裝置，其具有一個(gè)用以將供給所述壓縮機(jī)以產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮環(huán)境空氣的主壓縮機(jī);一個(gè)用以加熱該壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵壹耙粋€(gè)根據(jù)所述熱燃?xì)舛鴦?dòng)作用以驅(qū)動(dòng)所述主壓縮機(jī)，供給負(fù)載動(dòng)力并產(chǎn)生熱排氣的燃?xì)鉁u輪，所述裝置包括a).一用于過(guò)濾環(huán)境空氣的過(guò)濾器;b).一將過(guò)濾器與主壓縮連接起來(lái)之主管路;c).當(dāng)環(huán)境空氣由過(guò)濾器后將其壓縮的預(yù)壓縮機(jī);d).一輔助管路;及e).用于有選擇地將所述輔助管路與主管路連接起來(lái)的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于還包括一與所述輔助管路相連的冷卻器，用以將由所述預(yù)壓縮機(jī)供給至所述主管路之空氣冷卻。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，其中所述冷卻器是蒸發(fā)冷卻器。
7.用于增加燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力的裝置，其具有一個(gè)用以將供給所述壓縮機(jī)以產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮環(huán)境空氣的主壓縮機(jī);一個(gè)用以加熱該壓縮空氣并產(chǎn)生熱燃?xì)獾娜紵壹耙粋€(gè)根據(jù)所過(guò)熱燃?xì)舛鴦?dòng)作以驅(qū)動(dòng)所述主壓縮機(jī)，供給負(fù)載動(dòng)力并產(chǎn)生熱排氣的燃?xì)鉁u輪，該裝置包括a).一個(gè)用以通過(guò)環(huán)境空氣的間接熱交換器，b).一個(gè)其工作是為了向在高蜂時(shí)期向所述間接熱交換器提供制冷劑的冷卻系統(tǒng)，以冷卻所述環(huán)境空氣;c).冷卻貯存裝置;d).在非高蜂時(shí)期用以有選擇性地將由所述冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的冷卻劑切換至冷卻貯存裝置的裝置;e).在高蜂時(shí)期用以將所述冷卻貯存裝置與所述間接熱交換器連接的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于還包括a)，當(dāng)環(huán)境空氣具有相當(dāng)高的濕度時(shí)，插裝于所述間接熱交換器和所述預(yù)壓縮機(jī)之間用以將從間接熱交換器流至預(yù)壓縮機(jī)的空氣中的冷凝物分離出來(lái)的裝置;b)預(yù)壓縮氣氣供給所述主壓縮機(jī)之前將由所述預(yù)壓縮機(jī)預(yù)壓縮的空氣與所述冷凝物直接接觸的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于所述制冷系統(tǒng)按水壓縮循環(huán)工作。
10.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于所述制冷系統(tǒng)按氟利昂循環(huán)工作。
11.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于所述的冷卻貯存產(chǎn)生冰或冷水。
全文摘要
燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力由直接接觸熱交換器而增加，該熱交換器用以將濕的環(huán)境空氣與更冷之水接觸并冷卻以形成冷卻的環(huán)境空氣及熱水，一預(yù)壓縮機(jī)裝置將該冷環(huán)境空氣壓縮以產(chǎn)生比環(huán)境空氣更熱并具有更低的相對(duì)濕度的壓力空氣。向其供應(yīng)熱水的蒸發(fā)冷卻器設(shè)置用來(lái)冷卻所述壓力空氣，從而形成大約環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度的冷卻壓力空氣。該空氣供給主壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F01K21/04GK1107932SQ9411616
公開(kāi)日1995年9月6日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月22日
發(fā)明者L·Y·布朗尼基, Y·吉龍, J·西奈, U·費(fèi)希爾, S·布達(dá)扎德 申請(qǐng)人:奧馬特工業(yè)有限公司