[发明专利]进口空气加热和冷却系统

说明书

技术领域

本申请一般地涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及提供自主式(free)进口空气加热和冷却的燃气轮机进口空气系统。

背景技术

空气制冷系统通常与燃气轮机一起使用以使进口空气温度达到要求。依赖于环境温度，与燃气涡轮发动机一起使用制冷系统可使总功率输出提高相当大的百分比。尤其地，在宽温度范围内，燃气轮机的功率输出与进口空气温度几乎成反比。例如，在约83华氏度(约28.3摄氏度)的环境温度下已知的燃气轮机仅可产生约154兆瓦特的功率，而在约50华氏度(约10摄氏度)下可产生171.2兆瓦特的功率，提高了超过约百分之十一。同样地，制冷系统可在更凉的环境温度下利用废热来调节冷的进口空气，以便为燃气轮机提供高效的部分负荷运行。

然而，已知的空气制冷系统通常使用制冷设备以产生冷水。因而，需要外部能源以运行制冷设备。因此，这种寄生功率消耗可稍微有损总动力设备输出和效率。

因此，期望改进的燃气轮机进口空气加热和冷却系统。这样的加热和冷却系统应提供燃气轮机进口空气温度的增强的加热和冷却，与此同时提高总系统功率输出和效率。

发明内容

因此，本申请提供一种用于涡轮压缩机的进口空气的加热和冷却系统。该加热和冷却系统可包括定位在涡轮压缩机周围的流体盘管和热能储存罐。流体盘管和热能储存罐处于流体连通中，以使得流体不但从热能储存罐提供至流体盘管以用于与进口空气交换热量，而且在没有进一步的热交换的情况下返回至热能储存罐。

本申请还提供一种压缩机的进口空气的自主式加热和冷却的方法。该方法可包括步骤：使流体从热能储存罐的第一端以第一温度直接流动至盘管；在盘管中与进口空气的第一进入流交换热量以使得流体达到第二温度；使流体以第二温度直接流动至热能储存罐的第二端；以及使流体从热能储存罐的第二端直接流动至盘管以与进口空气的第二进入流交换热量。

基于结合数个附图和所附权利要求来查阅下文详细的描述，对于本领域中的普通技术人员来说，本申请的这些和其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是带有进口空气制冷系统的燃气涡轮发动机的示意性视图。

图2是加热模式中的燃气轮机进口空气加热和冷却系统的示意性视图。

图3是冷却模式中的燃气轮机进口空气加热和冷却系统的示意性视图。

部件清单：

10    燃气涡轮发动机

20    压缩机

30    燃烧器

40    涡轮机

50    外负荷

60    进口空气加热和冷却系统

70    冷/热水盘管

100   涡轮机进口空气加热和冷却系统

110   冷/热水盘管

120    水制冷器

130    一级回路

140    水泵

141    制冷器进口泵

142    盘管进口泵

150    阀

151    制冷器进口阀

152    盘管进口阀

160    自主式进口空气加热和冷却系统

170    热能储存罐

171    顶部

172    底部

180    二级回路

190    阀

191    罐阀

192    温水阀

193    冷水阀

194    旁通阀

195    罐阀

具体实施方式

现参考附图(在其中，全部数个视图，相同的标号代表相同的元件)，图1显示了燃气涡轮发动机10的示意性视图。已知的是，燃气涡轮发动机10可包括压缩机20以压缩进入的空气流。压缩机20将压缩的空气流输送至燃烧器30。燃烧器30将压缩的空气流与燃料流相混合并点燃混合物。(虽然只显示了单个燃烧器30，但是燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器30)。热燃烧气体顺次输送至涡轮机40。涡轮机40驱动压缩机20和例如发电机等的外负荷50。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气以及其它的燃料。在本文中，燃气涡轮发动机10可使用其它的构造和部件。