專利名稱：集成的設(shè)備冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電設(shè)備的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，更具體地涉及一種集成的發(fā)電設(shè)備(integrated power plant)冷卻系統(tǒng)，其利用多種 產(chǎn)生冷卻介質(zhì)的方法以便從發(fā)電設(shè)備冷卻部件的集成的臺(tái)架(skid)中 除去熱量。發(fā)電設(shè)備通常的冷卻要求包括發(fā)電機(jī)冷卻；潤(rùn)滑油冷卻； 變壓器冷卻；渦輪^/L入口冷卻；渦輪才幾入口空氣冷卻和中間冷卻器冷 卻;.以及其它多方面部件的冷卻。
背景技術(shù)：
許多諸如發(fā)電機(jī)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)和變壓器的發(fā)電設(shè)備部件需要冷卻 以便排除無(wú)效產(chǎn)生的熱量(空氣阻力、軸承、電加熱等)，同時(shí)附加的 冷卻功能直接影響設(shè)備性能，例如像渦輪機(jī)入口空氣冷卻、壓縮機(jī)入 口空氣冷卻或壓縮機(jī)中間冷卻。用于這些部伴的單個(gè)冷卻裝置通常釆 用空氣冷卻熱交換器或水冷熱交換器。現(xiàn)有構(gòu)造中的發(fā)電機(jī)冷卻所提 供的是以環(huán)境溫度供給的水或空氣。潤(rùn)滑油系統(tǒng)常常采用大的空氣冷 卻熱交換器。壓縮機(jī)中間冷卻器采用環(huán)境溫度的水。變壓器油通過(guò)使 用空氣冷卻熱交換器將熱量排向大氣而冷卻。獨(dú)立的冷卻臺(tái)架經(jīng)常用于提供上述冷卻。即使當(dāng)設(shè)備從普通冷卻 系統(tǒng)中被供以冷卻劑時(shí)，該設(shè)備和冷卻器也應(yīng)在尺寸上設(shè)置成用于最 高的環(huán)境狀況。這種高溫冷卻流體(環(huán)境中的空氣和水)導(dǎo)致熱交換器 具有較高的區(qū)域并且不利于發(fā)電設(shè)備的總體效率及成本。通常使用多種方式向發(fā)電設(shè)備部件提供冷卻。這些方法為具有單 個(gè)控制系統(tǒng)的獨(dú)立冷卻臺(tái)架。圖1示出了用于在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電設(shè)備 冷卻系統(tǒng)中提供冷卻的獨(dú)立冷卻臺(tái)架。發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)5可包括空氣壓縮機(jī)IO、氣體渦輪機(jī)15、發(fā)電機(jī)20和變壓器25，該變壓器25聯(lián)接 發(fā)電機(jī)20以便向電網(wǎng)系統(tǒng)30供電。燃料在16處供給氣體渦輪機(jī)、 在17處供向壓縮空氣。廢氣在18處排出氣體渦輪機(jī)。環(huán)境空氣35經(jīng)由渦輪機(jī)入口冷卻臺(tái)架40冷卻并在空氣壓縮機(jī)入 口 45處提供。熱壓縮的'空氣50從空氣壓縮機(jī)10的級(jí)間(mterstage)52 中取出并經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)中間冷卻臺(tái)架55。冷卻空氣56返回空氣壓縮機(jī) 10的隨后的級(jí)間58 。壓縮機(jī)10 、氣體渦輪機(jī)15和發(fā)電機(jī)20中的潤(rùn) 滑油通過(guò)潤(rùn)滑油冷卻臺(tái)架60冷卻?？諝饫鋮s熱交換器通過(guò)使用環(huán)境 溫度65的空氣除去冷卻臺(tái)架60上潤(rùn)滑油的熱量。發(fā)電機(jī)冷卻水22 利用空氣冷卻的熱交換器抽取環(huán)境空氣24而經(jīng)由隔離的冷卻臺(tái)架23 流通。通常，變壓器油26經(jīng)過(guò)應(yīng)用環(huán)境空氣27的空氣冷卻熱交換器 而提供了對(duì)于變壓器25的冷卻，熱交換器安裝在隔離的交換器冷卻 臺(tái)架28上。通過(guò)利用由獨(dú)立的機(jī)械壓縮機(jī)(未示出)所提供的急冷水可 提供渦輪機(jī)入口冷卻。在一些情形中，臺(tái)架可以是具有普通水(未冷卻) 的部分集成的系統(tǒng)。如同在發(fā)電設(shè)備決斷中一直真實(shí)的那樣，對(duì)于每一個(gè)部件系統(tǒng)的 冷卻要求是位置特定環(huán)境和運(yùn)行狀況的函數(shù)、可從各個(gè)竟?fàn)幭到y(tǒng)中獲 得的性能以及執(zhí)行和操作所需的成本。因此，需要提供一種備選的將獨(dú)立發(fā)電設(shè)備冷卻臺(tái)架集成的為一 個(gè)單獨(dú)冷卻系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)有效的方法，該方法利用吸收急冷器(chiller) 或機(jī)械急冷器向需要冷卻的所有發(fā)電廠設(shè)備提供急冷水，其中受控的 低溫冷卻流體(冷卻水)將會(huì)引起大量節(jié)省、簡(jiǎn)化設(shè)備運(yùn)行并提供可靠 的冷卻介質(zhì)源。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，其利用多種方法生成 冷凝的冷卻介質(zhì)從而滿足發(fā)電"i殳備的冷卻要求，其中設(shè)備部件集成的 為切實(shí)高效的冷卻組件(package)。簡(jiǎn)要地，本發(fā)明的 一個(gè)方面提供了 一種用于由氣體渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的 產(chǎn)生電的發(fā)電設(shè)備的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，以便冷卻發(fā)電設(shè)備部 件。該集成的冷卻系統(tǒng)包括從發(fā)電設(shè)備取出的熱源和利用來(lái)自熱源的 能量冷卻急冷介質(zhì)的吸收急冷器。另外還提供了用于從吸收急冷器中 除去熱量的機(jī)構(gòu)。集成的冷卻臺(tái)架包括用于多個(gè)發(fā)電設(shè)備部件的除熱 裝置。提供了裝置以便向用于集成的冷卻臺(tái)架的發(fā)電設(shè)備部件的除熱 裝置流通自吸收急冷器中輸出的急冷介質(zhì)并再次返回。根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了 一種用于由氣體渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的 產(chǎn)生電的發(fā)電設(shè)備的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，以便冷卻發(fā)電設(shè)備部 件。該集成的設(shè)備冷卻系統(tǒng)包括來(lái)自提供能源的氣體渦輪機(jī)的廢氣路 徑和利用來(lái)自渦輪機(jī)廢氣的能量，以便冷卻急冷介質(zhì)的吸收急冷器。 提供了機(jī)構(gòu)，以便從吸收急冷器中除去熱量以及從吸收急冷器中除去 廢氣。集成的冷卻臺(tái)架包括用于多個(gè)發(fā)電設(shè)備部件的除熱裝置。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了 一種用于由氣體渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的 產(chǎn)生電的發(fā)電設(shè)備的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件。該集成的設(shè)備冷卻系統(tǒng)包括具有空氣壓縮機(jī)的氣體渦輪機(jī)；由氣 體渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并輸出供電電源(electric power supply)的發(fā)電機(jī)；供給機(jī) 械急冷器的供電電源；用于將熱量從機(jī)械急冷器除去的機(jī)構(gòu)；用于向 集成'的冷卻臺(tái)架的發(fā)電設(shè)備部件流通自機(jī)械急冷器輸出的急冷介質(zhì) 并再次返回的機(jī)構(gòu)；和包括用于多個(gè)發(fā)電設(shè)備部件的除熱裝置的集成 的冷卻臺(tái)架。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀了以下詳細(xì)說(shuō)明，將會(huì)更好地理解本發(fā)明這些和 其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，全部附圖中相同的字符代表相同的零件， 其中圖1示出了用于在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)中提供冷卻的獨(dú) 立冷卻臺(tái)架。圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其提供了由來(lái)自空氣壓縮機(jī)的熱的級(jí)間空氣提供動(dòng)力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器；圖3示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其"l是供了由來(lái)自空氣壓縮機(jī)的 熱的級(jí)間空氣提供動(dòng)力的吸收急冷器和向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的 冷卻臺(tái)架的第 一 中間急冷器；圖4示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例，其提供了由來(lái)自空氣壓縮機(jī)的 熱的級(jí)間空氣提供動(dòng)力的吸收急冷器、向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷 卻臺(tái)架的第一中間急冷器和第二中間急冷器；圖5示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例，其提供了由氣體渦輪機(jī)廢氣提 供動(dòng)力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器；圖6示出了本發(fā)明的第五實(shí)施例，其提供了通過(guò)經(jīng)由熱回收蒸汽 發(fā)生器截取并從蒸汽渦輪機(jī)流出的氣體渦輪機(jī)廢氣的能量而提供動(dòng) 力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器；和圖7示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例，其提供了通過(guò)經(jīng)由熱回收蒸汽 發(fā)生器(HRSG)截取的氣體渦輪機(jī)廢氣的能量而提供動(dòng)力并向發(fā)電設(shè) 備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器。圖8示出了本發(fā)明的第七實(shí)施例，其提供了由來(lái)自氣體渦輪機(jī)驅(qū) 動(dòng)的發(fā)電機(jī)或其它供電源而提供動(dòng)力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的 冷卻臺(tái)架的機(jī)械急冷器。零件清單5 發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)10 空氣壓縮才幾15 氣體渦輪機(jī)16 供向發(fā)電機(jī)和渦輪機(jī)(gt)的燃料17 供向發(fā)電機(jī)和渦輪機(jī)(gt)的空氣18 渦輪機(jī)廢氣20 發(fā)電機(jī)22 發(fā)電機(jī)冷卻水23 發(fā)電機(jī)冷卻臺(tái)架24 環(huán)境空氣25 變壓器26 變壓器油27 環(huán)境空氣28 變壓器冷卻臺(tái)架 30 電網(wǎng)系統(tǒng)35 環(huán)境空氣40 壓縮機(jī)入口冷卻臺(tái) 架45 空氣壓縮片幾入口50 熱壓縮機(jī)空氣52 冷卻水55 壓縮4幾中間冷卻臺(tái)架56 返回壓縮^/L級(jí)間的寒冷空氣57 冷卻水58 隨后的級(jí)間60 潤(rùn)滑油冷卻臺(tái)架65 環(huán)境空氣105 氣體渦輪機(jī)110 潤(rùn)滑油冷卻熱交換器115 變壓器冷卻熱交換器120 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器125 渦輪機(jī)入口冷卻熱交4灸器140 其它的發(fā)電設(shè)備部件145 冷卻水150 集成的冷卻臺(tái)架155 空氣壓縮機(jī)158 熱壓縮的空氣160 吸收急冷器165 返回空氣壓縮機(jī)下一級(jí)的寒冷空氣—170 急冷水185 返回水205 氣體渦輪機(jī)210 潤(rùn)滑油冷卻熱交換器215 變壓器冷卻熱交換器220 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器225 渦輪機(jī)入口冷卻熱交4奐器240 其它的發(fā)電設(shè)備部件245 通向吸收急冷器的冷卻水247 通向第 一 中間冷卻器的冷卻水250 集成的冷卻臺(tái) 架255 空氣壓縮積j258 熱壓縮的空氣260 吸收急冷器265自吸收急冷器通向第 一 中間冷卻器的冷卻空氣270 急冷水275 第一中間冷卻器280 返回壓縮4幾下一級(jí)的寒冷空氣285 返回水290 返回吸收急冷器的熱水305 氣體渦輪機(jī)310 潤(rùn)滑油冷卻熱交換器315 變壓器冷卻熱交換器320 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器325 渦輪機(jī)入口熱交換器340 其它的發(fā)電設(shè)備部件349 用于第二中間冷卻器的冷卻水355 空氣壓縮機(jī)358 熱壓縮的空氣359 通向第二中間冷卻器的介質(zhì)熱空氣360 吸收急冷器362 通向吸收急冷器的熱水364 加熱介質(zhì)從吸收急冷器的返回370 急冷水375 第一中間冷卻器380 返回壓縮機(jī)下一級(jí)的寒冷空氣385 返回水390 第二中間冷卻器405 氣體渦輪機(jī)410 潤(rùn)滑油冷卻熱交換器415 變壓器冷卻熱交換器418 廢氣420 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器425 其它的發(fā)電設(shè)備部件430 發(fā)電機(jī)435 壓縮機(jī)入口冷卻熱交4灸器440 壓縮機(jī)中間冷卻器445 用于吸收急冷器的冷卻水450 集成的冷卻臺(tái)架455 空氣壓縮才幾458 來(lái)自壓縮機(jī)級(jí)間的熱壓縮機(jī)氣體460 吸收急冷器470從吸收急冷器排出的廢氣480 返回壓縮機(jī)下一級(jí)間的寒冷空氣485 來(lái)自集成的冷卻臺(tái)架的返回水505 氣體渦輪機(jī)510 潤(rùn)滑油冷卻熱交換器515 變壓器冷卻熱交換器518 來(lái)自渦輪機(jī)出口的廢氣520 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器525 其它的發(fā)電設(shè)備部件530 發(fā)電枳a535 壓縮機(jī)入口冷卻熱交4奐器540 壓縮機(jī)中間冷卻器545 冷卻水548 熱壓縮的空氣550 集成的冷卻臺(tái)架555 空氣壓縮機(jī)558 熱壓縮的空氣560吸收急冷器565 熱回收蒸汽發(fā)生器568 蒸汽570 急冷水575 蒸汽渦輪機(jī)580 返回壓縮機(jī)隨后的級(jí)間的寒冷空氣585 來(lái)自集成的冷卻臺(tái)架的返回水590 流出蒸汽595 自吸收急冷器通向冷凝器(condenser)的冷凝物598 從蒸汽渦輪機(jī)通向冷凝器的冷凝物605 氣體渦輪才幾610潤(rùn)滑油冷卻熱交換器615變壓器冷卻熱交換器618來(lái)自渦輪機(jī)出口的廢氣620發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器625其它的發(fā)電設(shè)備部件630發(fā)電機(jī)635壓縮一幾入口冷卻交換器640壓縮機(jī)中間冷卻器645冷卻水648熱壓縮的空氣650集成的冷卻臺(tái)架655空氣壓縮枳j660機(jī)械急冷器665機(jī)械急冷器的供電源670急冷水685返回水具體實(shí)施方式
本發(fā)明以下實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括提供將獨(dú)立發(fā)電設(shè)備冷卻 臺(tái)架集成的為一個(gè)單獨(dú)冷卻系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)有效的方法，該方法利用吸收 急冷器或機(jī)械急冷器向需要冷卻的所有發(fā)電廠設(shè)備提供冷卻介質(zhì)，其 中受控的低溫冷卻介質(zhì)將會(huì)導(dǎo)致大量節(jié)省、簡(jiǎn)化設(shè)備運(yùn)行和提供可靠 的冷卻介質(zhì)源。以下方面旨于既翻新現(xiàn)有的發(fā)電設(shè)備又改進(jìn)新發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成。 以下用于單一循環(huán)應(yīng)用和組合循環(huán)應(yīng)用的示范性系統(tǒng)構(gòu)成使用了市場(chǎng)上可買到的吸收液體急冷器(ALC)以便向集成的的設(shè)備冷卻結(jié) 構(gòu)(setup)提供冷凝流體。這可在圖2至圖7所描述的多種構(gòu)成和方法 中實(shí)現(xiàn)。備選地，機(jī)械急冷器可用于集成的的設(shè)備冷卻系統(tǒng)，如圖8所示。氣體渦輪壓縮機(jī)如圖1至圖7中字母A至字母J所表示的那樣具有多個(gè)壓縮級(jí)。通過(guò)重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī)，原則上可以從任一個(gè)級(jí)間中抽 取來(lái)自壓縮機(jī)的熱空氣。自壓縮機(jī)抽取的氣流量和空氣撤離級(jí)的選擇 將會(huì)是發(fā)電廠設(shè)備冷卻要求、循環(huán)熱力學(xué)和設(shè)備經(jīng)濟(jì)效果的函數(shù)。盡管因圖2至圖7的示范性目的，空氣的撤離如所示那樣從級(jí)間D中取 出并返回級(jí)間E，但該種取出和取回并不局限于這些級(jí)。接下來(lái)的示范性實(shí)施例通過(guò)使得氣體和流體在急冷器和除熱裝 置(通常為臺(tái)架上的熱交換器)之間流通而確定了用于冷卻多種發(fā)電設(shè) 備部件的集成的冷卻臺(tái)架。盡管這些部件可包括多種熱交換器、泵、 閥、管道和電控制，^f旦對(duì)于熱交換器、管道和導(dǎo)管的詳細(xì)資料在本領(lǐng) 域眾所周知，且為避免使得本發(fā)明模糊不清而未對(duì)該詳細(xì)資料進(jìn)行更 為詳盡的描述。此外，盡管以下示范性實(shí)施例描述了有關(guān)GE(通用電氣公司)氣體 渦輪機(jī)的構(gòu)造，但本發(fā)明通?？蓱?yīng)用于氣體渦輪機(jī)的部件和系統(tǒng)。圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其提供了通過(guò)來(lái)自空氣壓縮機(jī) 的熱級(jí)間空氣產(chǎn)生動(dòng)力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸 收急冷器。集成的冷卻臺(tái)架可將潤(rùn)滑油冷卻熱交換器110、變壓器冷 卻熱交換器115、發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器120、渦輪機(jī)入口冷卻熱交換 器125和用于需要冷卻的不同發(fā)電設(shè)備部件的其它熱交換器140結(jié)合 成保持在臺(tái)架150上的一個(gè)系統(tǒng)。吸收急冷器160提供了這種集成的 系統(tǒng)所要求的急冷水。吸收急冷器160的熱源為熱壓縮的空氣158, 該熱壓縮的空氣158通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)155級(jí)間D的取出而提供。來(lái)自吸 收急冷器的相對(duì)寒冷的空氣165導(dǎo)回到壓縮機(jī)155隨后的級(jí)間E內(nèi)。 通過(guò)使用本領(lǐng)域7>知的機(jī)械系統(tǒng)使得急冷水170向集成的冷卻臺(tái)架 150和已返回吸收急冷器160的返回水185流通。來(lái)自設(shè)備的冷卻水 145為來(lái)自吸收急冷器160的熱量而提供了散熱器(sink)。圖3示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其提供了通過(guò)來(lái)自空氣壓縮機(jī)的熱壓縮級(jí)間空氣而產(chǎn)生動(dòng)力的吸收急冷器和向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的第 一 中間冷卻器。集成的冷卻臺(tái)架250可包括潤(rùn)滑 油冷卻熱交換器210、變壓器冷卻熱交換器215、發(fā)電機(jī)冷卻熱交換 器220、渦輪機(jī)入口冷卻熱交換器225和用于需要冷卻的多方面發(fā)電 設(shè)備部件的其它熱交換器240。熱壓縮的空氣258自壓縮機(jī)255的級(jí)間D中取出并導(dǎo)入吸收急冷 器260以便提供用于冷卻介質(zhì)的ALC冷卻的加熱流體。冷卻介質(zhì)-急冷水270向集成的冷卻臺(tái)架250流通。自吸收急冷器260返回的冷 卻空氣265經(jīng)過(guò)第一中間急冷器275成為更為低溫的寒冷返回空氣 280導(dǎo)入壓縮機(jī)255的級(jí)間E,從而提供了下降的壓縮機(jī)功率消耗。 向第一中間冷卻器275提供的冷卻介質(zhì)為自急冷水270通向集成的設(shè) 備冷卻臺(tái)架250的返回水285。當(dāng)在中間冷卻器內(nèi)吸收熱之后，熱水 290返回吸收急冷器260。冷卻水245和冷卻水247可向吸收急冷器 265和第一中間冷卻器275提供各自的散熱器。實(shí)施例2中的另外的備選方案為當(dāng)由于來(lái)自其它發(fā)電廠設(shè)備的 高冷卻要求而需求高的吸收急冷器時(shí)，可通過(guò)冷卻水供給247提供中 間冷卻。圖4示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例，其提供了通過(guò)來(lái)自空氣壓縮機(jī) 的熱級(jí)間空氣而產(chǎn)生動(dòng)力的吸收急冷器、向發(fā)電成設(shè)備供給集成的冷 卻臺(tái)架的第 一中間冷卻器和第二中間冷卻器。集成的冷卻臺(tái)架350可 包括潤(rùn)滑油冷卻熱交換器310、變壓器冷卻熱交換器315、發(fā)電機(jī)冷 卻熱交換器320、渦輪機(jī)入口冷卻熱交換器325和用于需要冷卻的不 同發(fā)電設(shè)備部件的其它熱交換器340。實(shí)施例3描述了來(lái)自壓縮機(jī)355級(jí)間D的熱壓縮的空氣358經(jīng)過(guò) 第一中間冷卻器375導(dǎo)入的構(gòu)造。第一中間冷卻器375設(shè)計(jì)成產(chǎn)生高 溫的熱水362以便作為用于吸收急冷器360的加熱流體而使用。來(lái)自 吸收急冷器360的返回水364提供了用于第一中間冷卻器375的冷卻。吸收急冷器360反過(guò)來(lái)向集成的冷卻臺(tái)架350提供了用于冷卻發(fā)電設(shè)備部件的急冷水370。通過(guò)冷卻水345可將熱量自吸收急冷器360 中除去。離開(kāi)第一中間冷卻器375的中間溫度的熱空氣359經(jīng)過(guò)第二 中間冷卻器390傳遞以便進(jìn)一步冷卻。第二中間冷卻器390通過(guò)自返 回回路上的集成的冷卻臺(tái)架350至吸收急冷器360的返回水供給385 而冷卻。寒冷的返回空氣380進(jìn)一步導(dǎo)入壓縮機(jī)355的級(jí)間E,從而 降低了壓縮機(jī)功率消耗。當(dāng)對(duì)吸收急冷器的要求高時(shí)可備選地通過(guò)環(huán) 境冷卻水349而提供中間冷卻器390。圖5示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例，其提供了通過(guò)氣體渦輪機(jī)廢氣 而產(chǎn)生動(dòng)力并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器。實(shí) 施例4描述了合并集成的冷卻臺(tái)架450的完全集成的發(fā)電設(shè)備冷卻結(jié) 構(gòu)，該集成的冷卻臺(tái)架450可包括潤(rùn)滑油冷卻熱交換器410、變壓器 冷卻熱交換器415、發(fā)電才幾冷卻熱交換器420、渦輪才幾入口冷卻熱交 換器425、壓縮機(jī)中間急冷器420和用于需要冷卻的不同發(fā)電設(shè)備部 件的其它熱交換器440。這種構(gòu)造可用于部分的渦輪機(jī)廢氣可在此導(dǎo)入吸收急冷器的簡(jiǎn) 單循環(huán)和組合循環(huán)中。在該示范性實(shí)施例中，吸收急冷器460利用從 氣體渦輪機(jī)405導(dǎo)出的某一百分比的廢氣418中的能量。吸收急冷器 隨后從冷卻介質(zhì)中除去熱量，如本實(shí)施例中所示的返回水485那樣以 便向集成的冷卻臺(tái)架450提供滿足冷卻要求的急冷水470。冷卻水445 可從吸收急冷器460中除去熱量。盡管沒(méi)有示出，但壓縮機(jī)中間冷卻器440可接收從壓縮機(jī)455的 級(jí)間D中導(dǎo)出的熱壓縮的空氣。已在壓縮機(jī)中間冷卻器440中冷卻的 熱壓縮的空氣返回壓縮機(jī)440的下一級(jí)E，從而提供了較低的壓縮機(jī) 功率消耗。從渦輪機(jī)405中提取并利用其能量向吸收急冷器460提供 動(dòng)力的廢氣418作為廢氣470排放。圖6示出了本發(fā)明的第五實(shí)施例，其提供了通過(guò)經(jīng)由熱回收蒸汽 發(fā)生器(HRSG)截取并從蒸汽渦輪機(jī)流出的氣體渦輪機(jī)廢氣能量以及 向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架的吸收急冷器。實(shí)施例5描述了實(shí)施例4的變型。再次地，集成的冷卻臺(tái)架550可通過(guò)利用由吸收急 冷器560所提供的急冷水570而服務(wù)于潤(rùn)滑油冷卻熱交換器510、變 壓器熱交換器515、發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器520、渦輪機(jī)入口冷卻熱交 換器525、壓縮機(jī)中間冷卻器530和用于需要冷卻的不同發(fā)電設(shè)備部 件的其它熱交換器540。來(lái)自中間冷卻臺(tái)架550的返回水585返回到 吸收急冷器560。通過(guò)冷卻水545可從吸收急冷器中除去熱量。通過(guò)自渦輪機(jī)505至熱回收蒸汽發(fā)生器565的廢氣518向作為組 合循環(huán)發(fā)電設(shè)備一部分的蒸汽渦輪機(jī)575輸送蒸汽568而提供了用于 吸收急冷器560的能量。低劣的流出廢氣590自蒸汽渦輪機(jī)575中取 出以便向吸收急冷器560提供動(dòng)力。來(lái)自蒸汽渦輪機(jī)575的蒸汽廢氣 598和來(lái)自吸收急冷器560的冷^l物595返回到蒸汽循環(huán)中。圖7示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例，其提供了通過(guò)經(jīng)由熱回收蒸汽 發(fā)生器(HRSG)565截取并向發(fā)電設(shè)備部件供給集成的冷卻臺(tái)架550的 吸收急冷器。來(lái)自HRSG 565的蒸汽568向吸收急冷器提供能量且還 可用于其它設(shè)備功能。再次地，集成的冷卻臺(tái)架550服務(wù)于潤(rùn)滑油冷 卻熱交換器510、變壓器冷卻熱交換器515、發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器520、 渴輪機(jī)入口冷卻熱交換器525、壓縮機(jī)中間冷卻器530和用于需要冷 卻的不同發(fā)電設(shè)備部件的其它熱交換器540。集成的冷卻臺(tái)架550利 用通過(guò)吸收急冷器560所提供的急冷水570以便冷卻除熱裝置。返回 水585流回到吸收急冷器560。冷卻水545可從吸收急冷器560中除 去熱量。通過(guò)自渦輪機(jī)505至熱回收蒸汽發(fā)生器565的廢氣565傳輸蒸汽 568而提供了用以向吸收急冷器560提供動(dòng)力的能量。來(lái)自吸收急冷 器560的蒸汽冷凝物595返回到蒸汽循環(huán)中。圖8示出了本發(fā)明的第七實(shí)施例，其中，蒸氣壓縮機(jī)械急冷器提 供了用于集成的設(shè)備冷卻臺(tái)架的冷卻要求。集成的冷卻臺(tái)架650服務(wù) 于潤(rùn)滑油冷卻熱交換器610、變壓器冷卻熱交換器615、發(fā)電機(jī)冷卻 熱交換器620、渦輪機(jī)入口冷卻熱交換器625、壓縮機(jī)中間冷卻器630和用于需要冷卻的不同發(fā)電設(shè)備部件的其它熱交換器640。渦輪機(jī)605驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)630從而提供了電輸出695。電輸出695 可提供電力以便驅(qū)動(dòng)機(jī)械急冷器660。機(jī)械急冷器660向集成的冷卻 臺(tái)架650提供急冷水670。冷卻水645從機(jī)械急冷器660中除去熱量。器660供電。盡管本文中僅示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言將會(huì)想到許多變型和變更。因此應(yīng)理解的是，所附權(quán)利要 求旨于覆蓋所有的那些落入本發(fā)明真實(shí)精神內(nèi)的變型和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)，所述集成的冷卻系統(tǒng)包括自所述發(fā)電設(shè)備取出的熱源(158)；吸收急冷器(160)，利用來(lái)自所述熱源(158)的能量來(lái)冷卻急冷介質(zhì)(170)；用于從所述吸收急冷器(160)中除去熱量(145)的機(jī)構(gòu)；集成的冷卻臺(tái)架(150)，包括用于多個(gè)發(fā)電設(shè)備部件的除熱裝置(110、115、120、125、140)；和用于向所述集成的冷卻臺(tái)架(150)的發(fā)電設(shè)備部件的所述除熱裝置(110、115、120、125、140)流通自所述吸收急冷器(160)輸出的所述急冷介質(zhì)(170)的機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電i殳備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述熱源包括用于熱壓縮的空氣(l58)的來(lái)自氣體渦輪壓縮機(jī)(l55)的至少 一個(gè) 級(jí)間的取出流動(dòng)^各徑；和用于已冷卻的熱壓縮的空氣(165)的返回路徑，通向所述氣體渦輪 壓縮機(jī)(155)的隨后的級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電i殳備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，用于所述集成的冷卻臺(tái)架的所述發(fā)電設(shè)備部件的所述除 熱裝置包括下列中的至少 一個(gè)潤(rùn)滑油冷卻熱交^:器(110);發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器(120); 變壓器冷卻熱交換器(;il5;);渦輪機(jī)入口熱交換器(125);和 用于其它發(fā)電設(shè)備部件的熱交換器(140)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電"i殳備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，用于所述集成的冷卻臺(tái)架的所述發(fā)電設(shè)備部件的所述除 熱裝置包括潤(rùn)滑油冷卻熱交換器(110); 發(fā)電機(jī)冷卻熱交換器(120); 變壓器冷卻熱交換器(115); 渦輪機(jī)入口熱交換器(125);和 一 用于其它發(fā)電設(shè)備部件的熱交換器(140)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述急冷介質(zhì)包括急冷水(170)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電i殳備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，用于從所述吸收急冷器中除去熱量的所述機(jī)構(gòu)包括用于 所述吸收急冷器(160)的冷卻水源和散熱器(145)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述用于熱壓縮的空氣(158)的來(lái)自氣體渦輪壓縮機(jī)(155) 的至少 一個(gè)級(jí)間的取出流動(dòng)路徑和所述用于熱壓縮的空氣(l 65)的返 回路徑包括直接位于所述氣體渦輪機(jī)壓縮機(jī)(155)和所述吸收急冷器(160)之 間的連通^各徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)還包括第 一中間冷卻器(275)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述用于熱壓縮的空氣(258)的來(lái)自氣體渦輪壓縮機(jī)(255)的至少 一個(gè)級(jí)間的取出流動(dòng)路徑與所述吸收急冷器(260)直接連通；所述用于熱壓縮的空氣(280)的返回路徑經(jīng)由所述第 一 中間冷卻 器(275)與所述空氣壓縮機(jī)(255)的隨后的級(jí)連通，所述熱壓縮的空氣(258)在所述吸收急冷器(260)中冷卻并在所述第一中間冷卻器(275)中 進(jìn)一步冷卻；并且自所述集成的設(shè)備冷卻臺(tái)架(250)中返回到所述吸收急冷器(260) 的所述急冷介質(zhì)(285)，經(jīng)由所述第一中間冷卻器(275)流通以便進(jìn)一步 冷卻自所述吸收急冷器(260)中返回到所述空氣壓縮機(jī)(280)的隨后的 級(jí)的所述熱壓縮的空氣(265)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由氣體渴輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電 的發(fā)電設(shè)備的、以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件的集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)， 其特征在于，所述集成的發(fā)電設(shè)備冷卻系統(tǒng)還包括第一中間冷卻器 (375)和第二中間冷卻器(390)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于由氣體渦輪機(jī)(105)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生電的發(fā)電設(shè)備的集成的設(shè)備冷卻系統(tǒng)，以便冷卻發(fā)電設(shè)備部件。該集成的冷卻系統(tǒng)包括從發(fā)電設(shè)備取出的熱源(158)和利用來(lái)自熱源(158)的能量用以冷卻急冷介質(zhì)(170)的吸收急冷器(160)。集成的冷卻臺(tái)架包括用于多個(gè)發(fā)電設(shè)備部件的除熱裝置(110、115、120、125、140)。自吸收急冷器(160)輸出的急冷介質(zhì)(170)向用于集成的冷卻臺(tái)架(150)的發(fā)電設(shè)備部件的除熱裝置(110、115、120、125、140)流通。設(shè)備冷卻水(145)可從吸收急冷器(160)中除去熱量。
文檔編號(hào)H02K9/00GK101236041SQ20081000971
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者R·J·奇拉, R·W·史密斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司