DE10234119A1

DE10234119A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes

Info

Publication number: DE10234119A1
Application number: DE2002134119
Authority: DE
Inventors: Manfred BÖLT; Eginhard Berger; Rudolf Stockmann; Pentti Paurola
Original assignee: Linde GmbH; Statoil ASA
Current assignee: Linde GmbH; Equinor ASA
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-05

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes beschrieben.
Erfindungsgemäß wird der Luftstrom (1) vor der Zuführung in die Gasturbine (T) in einem Quench-Kühler (Q) gegen ein Kühlmedium (7) abgekühlt.
Hierbei wird als Kühlmedium (7) vorzugsweise Wasser verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes, aufweisend eine Zuführleitung, über die der Luftstrom der Gasturbine zugeführt wird.
Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes dienen dem Zweck, die Effizienz der Gasturbine zu steigern. Diese Effizienzsteigerung ermöglicht es, der Gasturbine mehr Brennstoff zuzuführen, woraus wiederum eine Leistungssteigerung der Gasturbine resultiert.

Gegenwärtig werden Gasturbinen mit Umgebungsluft versorgt, wobei diese Umgebungsluft vor der Zuführung einem Filter- sowie Lärmreduzierungssystem zugeführt wird. Es wurde bereits vorgeschlagen, den der Gasturbine zuzuführenden Luftstrom mittels unterschiedlicher Arten von Kühlkreisläufen abzukühlen; in der Summe führt diese doch nicht zu einer Steigerung der Effizienz des Gesamtprozesses. Zudem würden die verwendeten Wärmetauscher zu einem nicht erwünschten und kontraproduktiven Druckverlust des der Gasturbine zuzuführenden Luftstromes führen, wodurch ebenfalls die Effizienz der Gasturbine verringert würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes anzugeben, das bzw. die die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Verfahrensseitig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der der Gasturbine zuzuführende Luftstrom vor der Zuführung in die Gasturbine in einem Quench-Kühler gegen ein Kühlmedium abgekühlt wird.

Vorrichtungsseitig wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Zuführleitung, der Gasturbine vorgeschaltet, ein Quench-Kühler angeordnet ist und diesem über eine Leitung ein Kühlmedium zuführbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie weitere Ausgestaltungen des- bzw. derselben seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Über Leitung 1 wird der der Gasturbine T zuzuführende Luftstrom erfindungsgemäß nunmehr zunächst einem Quench-Kühler Q, vorzugsweise in dessen Bodenbereich, zugeleitet. Der Luftstrom, der unter Atmosphärendruck vorliegt, weist üblicherweise eine Temperatur zwischen 15 und 50°C auf. Über Leitung 7 wird dem Quench-Kühler Q ein Kühlmedium – auf das im Folgenden noch näher eingegangen werden wird – zugeführt; dieses weist üblicherweise eine Temperatur zwischen 4 und 15°C auf.
Der Quench-Kühler Q ist hierbei so ausgelegt, dass zwischen dem über Leitung 1 zugeführten Luftstrom und dem über Leitung 7 zugeführten Kühlmedium ein ausreichender Wärmeaustausch stattfindet. Zu diesem Zweck weist der Quench-Kühler Q vorzugsweise mehrere Böden und/oder wenigstens eine Packung – die der Übersichtlichkeit halber in der Figur nicht dargestellt sind – auf.
Zusätzlich zu dem erzielten Kühleffekt des über Leitung 1 dem Quench-Kühler Q zugeführten Luftstromes, wird dieser durch das über Leitung 7 dem Quench-Kühler Q zugeführte Kühlmedium gereinigt, da ein Großteil der in dem Kühlluftstrom enthaltenen Verunreinigungen durch das Kühlmedium ausgewaschen und am Sumpf des Quench-Kühlers Q über Leitung 8 abgezogen werden. Unter Umständen kann sich daher ein Filtersystem für den der Gasturbine T zuzuführenden Luftstrom erübrigen.
Über Leitung 2 wird der abgekühlte und gereinigte Luftstrom am Kopf des Quench-Kühlers Q abgezogen und der Gasturbine T zugeführt. Der in der Leitung 2 aus dem Quench-Kühler abgezogene Luftstrom erfährt in dem Quench-Kühler Q einen vergleichsweise geringen Druckverlust; dieser bewegt sich in der Größenordnung zwischen 15 und 30 mbar. Damit liegt der Druckverlust deutlich unterhalb des Druckverlustes, den der Luftstrom in einem Wärmetauscher erfahren würde.
Der gekühlte Luftstrom wird über Leitung 2 nunmehr zunächst dem Kompressor der Gasturbine T zugeführt. Der komprimierte Gasstrom wird anschließend in Leitung 3 mit dem über Leitung 4 herangeführten Brennstoff vermischt und sodann über Leitung 5 der Verbrennungskammer der Gasturbine T zugeführt. Nach erfolgter Verbrennung wird aus der Gasturbine T über Leitung 6 der Abgasstrom abgezogen. Die Wärme dieses Abgasstromes 6 kann in einem Wärmerückgewinnungssystem wiedergewonnen werden.
Vorzugsweise wird als Kühlmedium Wasser verwendet werden. Dieses wird – im Prinzip aus einer beliebigen "Quelle" stammend – über Leitung 9 der am Sumpf des Quench-Kühlers Q über Leitung 8 abgezogenen Wasserfraktion in der benötigten Menge zugemischt. Das Kühlwasser wird über Leitung 10 einer Pumpe P, die der Zirkulation des Kühlwassers durch die Leitungen 11, 7, 8 und 10 dient, zugeführt.
Über einen Seitenabzug 12 wird kontinuierlich oder diskontinuierlich ein Teil des Kühlwassers aus dem vorbeschriebenen Kreislauf entnommen, um eine bestimmte Salzmaximalkonzentration des vorzugsweise entmineralisierten Wassers zu gewährleisten.
Der dem Quench-Kühler Q zuzuführende Wasserstrom wird über Leitung 11 einem Wärmetauscher E zugeführt und in diesem – bspw. gegen Meerwasser oder ein beliebiges anderes Medium – auf eine Temperatur zwischen 4 und 15°C abgekühlt. Anschließend wird der abgekühlte Wasserstrom über Leitung 7 – wie bereits beschrieben – dem Kopf des Quench-Kühlers Q aufgegeben.
Die Erfindung ermöglicht es, den einer Gasturbine zuzuführenden Luftstrom auf kostengünstige Weise zu kühlen und gleichzeitig zu reinigen. Sie stellt ferner sicher, dass der Druckverlust, den der zu kühlende Luftstrom erleidet, minimiert wird, woraus eine Erhöhung der Effizienz der Gasturbine resultiert.

Claims

Verfahren zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (1) vor der Zuführung in die Gasturbine (T) in einem Quench-Kühler (Q) gegen ein Kühlmedium (7) abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (7) Wasser ist.
Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes, aufweisend eine Zuführleitung, über die der Luftstrom der Gasturbine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführleitung (1), der Gasturbine (T) vorgeschaltet, ein Quench-Kühler (Q) angeordnet ist und diesem über eine Leitung (7) ein Kühlmedium zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Quench-Kühler (Q) Böden und/oder wenigstens eine Packung aufweist.