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    • 专利摘要:
    Eine Wärmekraftanlage umfasst eine Wärmekraftmaschine (100) zum Antrieb einer Last (10), beispielsweise eines Generators, sowie eine Zuströmsektion, über welche Arbeitsmittel der Wärmekraftmaschine zuströmt. In der Zuströmsektion ist eine Eindüsungsvorrichtung (15) zur Einbringung eines zerstäubten Flüssigkeitsmassenstroms in ein die Zuströmsektion durchströmendes Fluid angeordnet. Stromauf der Eindüsungsvorrichtung (15) ist ein Kühlungs-Wärmetauscher (12) zur Kühlung des der Eindüsungsvorrichtung zuströmenden Fluids angeordnet. Der Kühlungs-Wärmetauscher (12) steht mit der kalten Seite einer Kältemaschine (13) oder mit einer anderen geeigneten Wärmesenke, wie einem Eis-Reservoir oder einer Flüssiggas-Verdampfungsanlage, in Verbindung. Beim Betrieb der Wärmekraftanlage wird angesaugtes Fluid (11) einerseits im Kühlungs-Wärmetauscher (12) und andererseits mittels der eingedüsten Flüssigkeit gekühlt. Es werden Verfahren vorgeschlagen, nach denen sich die Aufteilung der Kühlungsleistung je nach Betriebsbedingungen vorteilhaft regeln lässt.A thermal power plant comprises a thermal engine (100) for driving a load (10), for example a generator, and an inflow section via which the working fluid flows into the thermal engine. An injection device (15) for introducing an atomized liquid mass flow into a fluid flowing through the inflow section is arranged in the inflow section. A cooling heat exchanger (12) for cooling the fluid flowing to the injection device is arranged upstream of the injection device (15). The cooling heat exchanger (12) is connected to the cold side of a refrigeration machine (13) or to another suitable heat sink, such as an ice reservoir or a liquid gas evaporation system. When the thermal power plant is in operation, sucked-in fluid (11) is cooled on the one hand in the cooling heat exchanger (12) and on the other hand by means of the injected liquid. Methods are proposed according to which the distribution of the cooling capacity can advantageously be regulated depending on the operating conditions.
    公开号:DE102004014151A1
    申请号:DE200410014151
    申请日:2004-03-20
    公开日:2004-10-28
    发明作者:Jürgen Gerhard Dr. Hoffmann
    申请人:Alstom Technolgoy AG；
    IPC主号:F02C3-30
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein eine Wärmekraftanlage gemäss dem Oberbegriffdes Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betriebder Wärmekraftanlage.TheThe present invention relates to a thermal power plant according to the preambleof claim 1. It also relates to a method of operationthe thermal power plant.
    [0002] Dienachfolgend primärin Verbindung mit Strömungsmaschinendargelegten Massnahmen zur Leistungssteigerung können selbstverständlich auch für andereWärmekraftmaschinen,insbesondere mit innerer Verbrennung, Anwendung finden, welche beispielsweisenach dem Verdrängerprinziparbeiten, wie zum Beispiel Hubkolbenmotoren.Thehereinafter primarilyin connection with flow machinesMeasures to improve performance can of course also be used for othersHeat engines,in particular with internal combustion, which are used, for exampleaccording to the displacement principlework, such as reciprocating engines.
    [0003] Aus US 5,353,585 ist ein Verfahrenbekanntgeworden, vor dem Verdichter einer Gasturbogruppe vernebeltesWasser in den Ansaugluftstrom einzubringen. Durch Verdunstungskühlung steigendie Dichte der Ansaugluft, und damit der Arbeitsmittelmassenstromund die maximal erreichbare Leistung der Gasturbogruppe.Out US 5,353,585 A method has become known for introducing atomized water into the intake air flow upstream of the compressor of a gas turbine group. Evaporative cooling increases the density of the intake air, and with it the working fluid mass flow and the maximum achievable output of the gas turbine group.
    [0004] In US 6,216,443 wird vorgeschlagen,Wasser derart einzuspritzen, dass Flüssigkeitstropfen in den Verdichtereintreten. Die Tropfen verdunsten innerhalb des Verdichters, während desVerdichtungsprozesses, was zu einer intensiven Innenkühlung desVerdichters führt.Hierzu ist in einer Zuströmsektioneiner Wärmekraftanlage,beispielsweise stromauf des Verdichters einer Gasturbogruppe, imAnsaugkanal, eine Eindüsungsvorrichtungzur Einbringung eines zerstäubtenFlüssigkeitsmassenstromsin das durchströmendeFluid angeordnet.In US 6,216,443 it is proposed to inject water in such a way that drops of liquid enter the compressor. The drops evaporate within the compressor during the compression process, which leads to intensive internal cooling of the compressor. For this purpose, an injection device for introducing an atomized liquid mass flow into the flowing fluid is arranged in an inflow section of a thermal power plant, for example upstream of the compressor of a gas turbine group, in the intake duct.
    [0005] Nebendem massenstromerhöhendenEffekt der Verdunstungskühlungvor dem Verdichter verringert sich dadurch auch die Leistungsaufnahmedes Verdichters, und es verringert sich die Verdichterendtemperatur.In der Summe resultiert daraus eine Steigerung der erreichbarenMaximalleistung der Gasturbogruppe, welche ja in erster Linie durchden Arbeitsmittel-Massenstromund die zulässigeTurbineneintrittstemperatur begrenzt ist.Nextthe mass flow increasingEvaporative cooling effectthis also reduces the power consumption in front of the compressorof the compressor and the compressor end temperature decreases.In total, this results in an increase in the achievableMaximum performance of the gas turbine group, which is primarily due tothe working fluid mass flowand the allowableTurbine inlet temperature is limited.
    [0006] Ausder US 6,012,279 istweiterhin bekannt, zwischen zwei Teilverdichtern Flüssigkeiteinzuspritzen. Dies bewirkt ebenfalls eine Kühlung des Arbeitsmittels einerseitszwischen den Verdichtungsschritten im ersten und zweiten Teilverdichter,andererseits auch währendder Verdichtung im zweiten Teilverdichter.From the US 6,012,279 it is also known to inject liquid between two partial compressors. This also cools the working fluid on the one hand between the compression steps in the first and second partial compressors, and on the other hand also during the compression in the second partial compressor.
    [0007] DieFlüssigkeitseinspritzungin einen Verdichter wird derzeit in der Fachwelt mit unterschiedlichenBegriffen belegt, wie "HighFogging", "Overfogging", "Wet Compression", "Overspray Cooling". Festzustellen bleibt,dass die positiven Effekte an sich jedenfalls schon lange bekanntist, wie besipielsweise die FR1.563.749 zeigt. Die Verdunstung einer Flüssigkeitim Arbeitsmittel währendder Verdichtung bietet bei vergleichsweise geringem apparativem Aufwandeine recht gute Annäherungan eine isotherme Verdichtung. Nachteilig bei diesem Verfahren ist derhohe Verbrauch an qualitativ hochwertigem Wasser.The liquid injection into a compressor is currently used by experts in various terms, such as "high fogging", "overfogging", "wet compression", "overspray cooling". It remains to be seen that the positive effects have in any case been known for a long time, such as, for example FR 1,563,749 shows. The evaporation of a liquid in the working fluid during the compaction offers a fairly good approximation to an isothermal compaction with comparatively little expenditure on equipment. The disadvantage of this method is the high consumption of high quality water.
    [0008] ZurKühlungdes Arbeitsmittels ist weiterhin die Verwendung von Wärmetauschernals Zwischenkühlerbekannt, oder auch die Verwendung von Kältemaschinen zur Kühlung derAnsaugluft. Verdichterzwischenkühlungist an sich unmöglichin bestehende Konstruktionen zu integrieren. Daneben wird Energie,die bereits durch vorgehende Verdichterstufen dem Arbeitsfluid zugeführt wurde,wieder entzogen, was thermodynamisch ungünstig ist. Zudem befindet sichdas Arbeitsmittel bereits unter Druck, was zu Problemen mit Taupunktsunterschreitungführen kann.Die Kühlungder Ansaugluft hingegen kann, ähnlichwie auch das High Fogging, selbst in bereits bestehenden Installationeneinfach nachgerüstet werden.Die Ansaugluftkühlungeiner Kraftmaschine erhöhtin erster Linie den angesaugten Luftmassenstrom, und wirkt damitgünstigauf die Leistungsdaten. Allerdings ist die Verwendung von Kältemaschinenim Ansaugtrakt von Kraftmaschinen wie Gasturbogruppen im Grundeaus Effizienzgründenbegrenzt. Wird nämlichder Taupunkt der Ansaugluft unterschritten, fällt ein wesentlicher Teil dererforderlichen Kühlleistungfür dieKondensation der Feuchte an, so, dass der erforderliche Energieaufwandfür einebestimmte Temperaturabsenkung stark ansteigt.tocoolingof the working fluid is the use of heat exchangersas an intercoolerknown, or the use of refrigerators for cooling theIntake air. Compressor intercoolingis impossible in itselfto integrate into existing constructions. In addition, energywhich has already been supplied to the working fluid by previous compressor stages,withdrawn again, which is thermodynamically unfavorable. Also locatedthe work equipment is already under pressure, which leads to problems with falling below the dew pointcan lead.The coolingthe intake air, however, can be similarlike high fogging, even in existing installationscan be easily retrofitted.The intake air coolingan engine increasedprimarily the intake air mass flow, and thus actsCheapon the performance data. However, the use of chillersbasically in the intake system of engines such as gas turbo groupsfor efficiency reasonslimited. Because namelythe intake air falls below the dew point, a substantial part of the fallsrequired cooling capacityfor theCondensation of the moisture so that the required energy expenditurefor onecertain temperature drop rises sharply.
    [0009] Inder Folge sind also die gängigenMethoden zur Ansaugluftkühlungvon Verbrennungskraftmaschinen mit Nachteilen verbunden, die sichje nach Umgebungsbedingungen unterschiedlich auswirken.Inas a result are the usual onesIntake air cooling methodsof internal combustion engines associated with disadvantages thataffect differently depending on the environmental conditions.
    [0010] Hierwill die Erfindung Abhilfe schaffen. Der in den Ansprüchen gekennzeichnetenErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmekraftanlage der eingangsgenannten Art und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, welchedie Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Mit der erfindungsgemässen Wärmekraftanlageund dem Verfahren soll es insbesondere ermöglicht werden, unabhängig von denjeweiligen Umgebungsbedingungen die Leistung der Wärmekraftmaschineeffizient zu erhöhen.So soll beispielsweise füreine Leistungserhöhungeinerseits der Wasserverbrauch einer High-Fogging-Anlage möglichstniedrig gehalten werden, und andererseits soll beispielsweise derLeistungsverbrauch einer zur Ansaugluftkühlung verwendeten Kältemaschinemöglichsteffizient in Temperaturabsenkung umgesetzt werden.The invention seeks to remedy this. The object of the invention, which is characterized in the claims, is to provide a thermal power plant of the type mentioned at the outset and a method for its operation which avoid the disadvantages of the prior art. With the thermal power plant and the method according to the invention, it should in particular be possible to efficiently increase the power of the thermal engine regardless of the respective environmental conditions. For example, on the one hand, the water consumption of a high-fogging system should be kept as low as possible for an increase in output, and on the other hand, for example, the power consumption of a cooling scheme used for intake air cooling be implemented as efficiently as possible in lowering the temperature.
    [0011] Erfindungsgemäss wirddiese Aufgabe unter Verwendung der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs1 gelöst.According to the inventionthis task using the entirety of the features of the claim1 solved.
    [0012] Kernder Erfindung ist es demnach, im Ansaugtrakt einer insbesonderelufttatmenden Wärmekraftanlageeinen Kühlungs-Wärmetauscherund eine Fogging-Einspritzvorrichtung in Serie anzuordnen, derart,dass durchströmendesFluid zuerst den Wärmetauscherund danach die Fogging-Einspritzvorrichtungdurchströmt.Der Kühlungs-Wärmetauscherist bevorzugt mit der kalten Seite einer Kältemaschine gekoppelt, derart,dass die zur Kühlung desFluides erforderliche Kühlungsleistungdurch die Kältemaschineaufgebracht wird. Der Kühlungs-Wärmetauscherkann ohne Weiteres auch mit anderen Wärmesenken, wie beispielsweiseeinem Eis-Reservoir oder einem Flüssiggas-Verdampfer, gekoppelt sein.Gemässeinem erfindungsgemässenVerfahren wird in einen Fluidstrom eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser,eingedüst,welcher Fluidstrom zuvor den Kühlungs-Wärmetauscherdurchströmthat. Dabei wird das Fluid bevorzugt zuerst beim Durchströmen desKühlungs-Wärmetauschersabgekühlt.Diese Abkühlungerfolgt bevorzugt wenigstens näherungsweisebis zum Taupunkt, das heisst, bis zu einer relativen Luftfeuchtevon 100%. In der Praxis erfolgt die Regelung der Kühlungsleistungmit Vorteil derart, dass eine Sicherheitsmarge gegen die Kondensationeingehalten wird. Das heisst, in der Regel wird die Kühlungsleistungeiner Kältemaschineso eingestellt, dass die relative Luftfeuchtigkeit am Austritt ausdem Wärmetauscher90% bis 95% oder bis 98% beträgt.Alternativ kann die Regelung so erfolgen, dass die Temperatur beimAustritt aus dem Wärmetauscherum 0,5°Cbis 6°C über derTaupunktstemperatur liegt. Die Sicherheitsmarge berücksichtigt auch,dass die Fluidströmungin der Zuströmsektion keineabsolut homogene Temperaturverteilung aufweist, sondern, dass hierdurchaus auch Temperaturgradienten auftreten. Um die relevantenGrössenerfassen zu können,sind stromab des Wärmetauschersentweder ein Sensor zur Bestimmung der relativen Luftfeuchte oderwenigstens ein Temperatursensor angeordnet. Die Bestimmung der Taupunktstemperaturerfolgt aus der relativen Luftfeuchte, dem Druck, und der Temperaturder Umgebungsluft ermittelt.coreThe invention is accordingly, in particular in the intake tractair-breathing thermal power planta cooling heat exchangerand to arrange a fogging injector in series, suchthat flowing throughFluid the heat exchanger firstand then the fogging injectorflows through.The cooling heat exchangeris preferably coupled to the cold side of a refrigerator, suchthat the for cooling theFluid cooling performance requiredthrough the chilleris applied. The cooling heat exchangercan easily be used with other heat sinks, such asan ice reservoir or a liquefied gas evaporator.According toone according to the inventionProcess, a liquid, in particular water,injected,which fluid flow previously the cooling heat exchangerflows throughHas. The fluid is preferably first flowed through theCooling heat exchangercooled.This cooling downis preferably at least approximatelyto the dew point, that is, to a relative humidityof 100%. In practice, the cooling capacity is regulatedwith advantage such that a safety margin against condensationis observed. That is, usually the cooling capacitya chillerset so that the relative humidity at the outletthe heat exchanger90% to 95% or up to 98%.Alternatively, the control can be carried out so that the temperature atLeaving the heat exchangerby 0.5 ° Cup to 6 ° C aboveDew point temperature. The safety margin also takes into accountthat the fluid flownone in the inflow sectionhas absolutely homogeneous temperature distribution, but that heretemperature gradients can also occur. To the relevantsizesto be able to recordare downstream of the heat exchangereither a sensor to determine the relative humidity orarranged at least one temperature sensor. The determination of the dew point temperaturetakes place from the relative humidity, the pressure, and the temperaturethe ambient air determined.
    [0013] Eineweitere Möglichkeitder Regelung wäre, einebefeuchtete und eine nichtbefeuchtete Temperaturmessstelle stromabdes Kühlersim gekühlten Luftstromanzuordnen, und die Kühlungsleistungderart zu regeln, dass die mit der nichtbefeuchteten Temperaturmessstellegemessene Temperatur immer um einen bestimmten, wenn auch kleinen,Betrag oberhalb der mit der befeuchteten Temperaturmessstelle bestimmtenTemperatur liegt. Die Kenntnis dieser beiden Temperaturen ermöglicht weiterhin auchdie Bestimmung der relativen Luftfeuchte.Aanother possibilitythe scheme would be onehumidified and a non-humidified temperature measuring point downstreamof the coolerin the cooled air flowto arrange, and cooling performanceto be regulated in such a way that with the non-humidified temperature measuring pointmeasured temperature always around a certain, albeit small,Amount above that determined with the humidified temperature measuring pointTemperature. Knowing these two temperatures also enablesthe determination of the relative humidity.
    [0014] Esist im Rahmen der Erfindung ohne weiteres auch möglich, zusätzlich zu der beschriebenen Anordnungeiner Flüssigkeitseinspritzungim Ansaugkanal eine weitere Einspritzvorrichtung in einem Verdichtereiner Gasturbogruppe anzuordnen, über die die Innenkühlung desVerdichters gerade bei einer grossen Stufenanzahl in weit stromabgelegenen Verdichterstufen weiter erhöht werden kann.Itis also possible within the scope of the invention, in addition to the arrangement describeda liquid injectionanother injection device in a compressor in the intake ducta gas turbine group to arrange the internal cooling of theCompressor with a large number of stages far downstreamlocated compressor stages can be further increased.
    [0015] Einevorteilhafte Betriebsweise ist die, zunächst mittels des Wärmetauschersdas angesaugte Fluid bis zum Taupunkt oder bis nahe an den Taupunktabzukühlen,und erst, wenn eine weitere Leistungssteigerung gefordert wird,die Einspritzvorrichtung in Betrieb zu nehmen.AThe advantageous mode of operation is, initially by means of the heat exchangerthe sucked fluid up to or close to the dew pointcool,and only when a further increase in performance is requiredput the injector into operation.
    [0016] DieerfindungsgemässeAnordnung des Wärmtauschersstromauf der Einspritzvorrichtung, und die damit verbundene Reihenfolgeder Verfahrensschritte des Abkühlensdes Fluides und des Eindüsensvon Flüssigkeithat sehr spezifische Vorteile, die sich mit keiner anderen Anordnungin dieser Art erreichen lassen. Wenn das durchströmende Fluid nämlich wenigstensnahezu bis zur Taupunktstemperatur abgekühlt wird bevor eine Eindüsung vonFlüssigkeiterfolgt, so wird sichergestellt, dass nahezu der gesamte in derEindüsungsvorrichtungerzeugte Sprühnebelin flüssigerForm in die Kraftmaschine, also beispielsweise in den Verdichtereiner Turbomaschine oder den Zylinder einer Hubkolbenmaschine – eindringt,und dort eine Innenkühlungdes Arbeitsfluides währendder Verdichtung bewirkt. Um eine bestimmte Innenkühlung zuerreichen, ist daher im Allgemeinen eine geringere Flüssigkeitsmenge – im Allgemeinenhochreines, aufbereitetes Wasser – notwendig, als wenn ein Teilnoch vor der Verdichtung verdunsten würde. Wäre im Gegensatz zur erfindungsgemässen Anordnungdie Eindüsungsvorrichtungstromauf des Kühlungs-Wärmetauschersangeordnet, so würdebei geringer Feuchtigkeit zunächst einnicht unerheblicher Teil der eingedüsten Flüssigkeitsmenge verdunsten,und entweder die im Kühlungs-Wärmetauscher mögliche Abkühlung starkeinschränken,oder unter Bildung von unkontrolliert grossen Sekundärtropfenwieder in Erscheinung treten. Dies verdeutlicht die wesentlichenVorteile, welche die erfindungsgemässe Anordnung von Kühler undFlüssigkeitseindüsungsvorrichtunggegenüber jederanderen ebenfalls vorstellbaren Anordnung hat.TheinventionArrangement of the heat exchangerupstream of the injector, and the order associated with itthe process steps of coolingof fluid and injectionof liquidhas very specific advantages that cannot be matched with any other arrangementcan be achieved in this way. If the fluid flowing through at leastis cooled almost to the dew point temperature before an injection ofliquidis carried out, it is ensured that almost the whole in theinjection devicegenerated sprayin liquidForm in the engine, for example in the compressora turbo machine or the cylinder of a reciprocating machine - penetrates,and there an internal coolingof the working fluid duringcompression. To a certain internal cooling tooreach is therefore generally less fluid - in generalhigh-purity, treated water - necessary as if a partwould evaporate before compression. In contrast to the arrangement according to the inventionthe injection deviceupstream of the cooling heat exchangerarranged so wouldin low humidity firstevaporate a not inconsiderable part of the amount of liquid injected,and either the cooling possible in the cooling heat exchangerrestrictor with the formation of uncontrolled large secondary dropsreappear. This illustrates the essentialsAdvantages which the arrangement of cooler andFlüssigkeitseindüsungsvorrichtungtowards everyonehas another conceivable arrangement.
    [0017] Ineiner weiteren Ausführungsformder Erfindung ist stromab des Kühler-Wärmetauschers ein Tropfenabscheidermit einer entsprechenden Drainagevorrichtung zur Ableitung abgeschiedenerTropfen aus der Zuströmsektionangeordnet. Mit Vorteil steht die Drainagevorrichtung mit einerWasseraufbereitungseinheit und einer Pumpe in Verbindung, über dieabgeschiedenes Kondensat der Eindüsungsvorrichtung zugeführt wird.Damit kann folgendes vorteilhaftes Verfahren durchgeführt werden:Die Kühlungsleistungeiner auf den Kühler-Wärmetauscher wirkendenKältemaschinewird so eingestellt, dass der Taupunkt des zuströmenden Fluides unterschrittenwird. Diese Unterschreitung kann ganz gezielt eingestellt werden.Es ist somit eine starke Abkühlungdes Fluides möglich,und damit eine starke Erhöhungdes Ansaugmassenstromes der Kraftmaschine und eine damit einhergehendeLeistungssteigerung. Gleichwohl steigt nach Unterschreitung des Taupunktesdie erforderliche Kühlungsleistung überproportionalzur weiteren Temperaturabsenkung an, da ja auch die Kondensationswärme desanfallenden Kondensats durch die Kältemaschine aufzubringen ist.Das anfallende Kondensat wird nunmehr aufbereitet – da essich um kondensierte Flüssigkeithandelt, ist der Aufbereitungsaufwand gering, und häufig genügt eineFilterung zur Entfernung von Schmutzpartikeln – und bevorzugt sehr nahe amEintritt der Kraftmaschine fein zerstäubt wieder in den feuchtegesättigtenGasstrom eingebracht. Die verwendete Eindüsungsvorrichtung ist im Übrigen höchst vorteilhaftin jedem Falle so beschaffen, dass eine möglichtst feine Zerstäubung undeine möglichsthomogene Verteilung des Flüssigkeitsnebelsin der Zuströmsektionerfolgt. Bevorzugt werden Tropfen mit einem Durchmesser von 1–50 μm oder garnoch feiner erzeugt. Dazu kann auch die Eindüsung einer überhitzten und unter Druckbefindlichen Flüssigkeit dienen,dergestalt, dass ein Tropfen unmittelbar nach dem Verlassen einerDüse Dampfblasenbildet und in kleinste Fragmente zerplatzt und förmlich zerkocht. Dies ist beispielsweisein der WO 99/67519 beschrieben worden. Der so eingedüste Flüssigkeitsnebeltritt in die Kraftmaschine ein, und verdampft während der Verdichtung, wodurcheben die mehrfach zitierte Innenkühlung des Arbeitsfluides während derVerdichtung bewirkt wird. Auf diese Weise wird ein Anteil der Kühlungsleistung,welcher aufgrund der Feuchtekondensation nicht als spürbare Temperaturabsenkung imWärmetauscherwirksam wird, in an sich höchst effizienterWeise im Prozess stromab verschoben und letztlich doch leistungsfördernd wirksam.In a further embodiment of the invention, a droplet separator with a corresponding drainage device for discharging separated droplets from the inflow section is arranged downstream of the cooler heat exchanger. The drainage device advantageously has a water treatment unit tion unit and a pump in connection via which separated condensate is fed to the injection device. The following advantageous method can thus be carried out: The cooling capacity of a refrigeration machine acting on the cooler heat exchanger is set such that the dew point of the inflowing fluid is not reached. This shortfall can be set very specifically. A strong cooling of the fluid is thus possible, and thus a strong increase in the intake mass flow of the engine and a concomitant increase in performance. Nevertheless, after the temperature falls below the dew point, the required cooling output increases disproportionately to further lower the temperature, since the heat of condensation of the condensate produced must also be applied by the refrigerator. The resulting condensate is now processed - since it is condensed liquid, the preparation effort is low, and filtering is often sufficient to remove dirt particles - and preferably very finely atomized and reintroduced into the moisture-saturated gas stream. The injection device used is, moreover, highly advantageous in any case such that the atomization is as fine as possible and the liquid mist is distributed as homogeneously as possible in the inflow section. Drops with a diameter of 1-50 μm or even finer are preferably produced. This can also be done by injecting an overheated liquid under pressure, such that a drop forms vapor bubbles immediately after leaving a nozzle and bursts into the smallest fragments and literally boils. This has been described, for example, in WO 99/67519. The liquid mist injected in this way enters the engine and evaporates during compression, which in turn causes the internal cooling of the working fluid, which has been cited several times, during compression. In this way, a portion of the cooling capacity, which due to the moisture condensation does not act as a noticeable temperature reduction in the heat exchanger, is shifted downstream in the process in a highly efficient manner and ultimately has an effect on performance.
    [0018] Besondersim Falle luftatmender Maschinen sind in der Zuströmsektion üblicherweiseFilter und/oder Ansaugschalldämpferangeordnet. Dabei ist es sehr von Vorteil, wenn der Filter eineam weitesten stromauf gelegene Position annimmt, also noch stromaufdes Wärmetauscherder Kältemaschineangeordnet ist. Die Flüssigkeits-Eindüsungsvorrichtungist mit Vorteil am weitesten stromab angeordnet, derart, dass keinegrösserenStrömungshindernissemehr im Strömungswegzur Kraftmaschine angeordnet sind, an denen sich der eingebrachte Flüssigkeitsnebelunter Bildung grosser Sekundärtropfenniederzuschlagen vermag. Ein Ansaugschalldämpfer ist in der Konsequenzmit Vorteil im Strömungswegzwischen dem Kühlungs-Wärmetauscher und der Eindüsungsvorrichtungangeordnet.Especiallyin the case of air breathing machines are common in the inflow sectionFilters and / or intake silencersarranged. It is very advantageous if the filter has aassumes the most upstream position, i.e. still upstreamof the heat exchangerthe chilleris arranged. The liquid injection deviceis advantageously located furthest downstream, such that nonelargerflow obstaclesmore in the flow pathare arranged to the engine, on which the introduced liquid mistforming large secondary dropscan knock down. An intake silencer is the consequencewith advantage in the flow pathbetween the cooling heat exchanger and the injection devicearranged.
    [0019] DieVorteile der erfindungsgemässenKraftwerksanlage und des erfindungsgemässen Verfahrens offenbarensich bei Betrachtung folgender Szenarien: In subtropischen Klimatenherrschen ganzjährighohe Temperaturen vor, welche die Leistungspotenziale einer Gasturbogruppestark einschränken, undMassnahmen der eingangs beschriebenen Art wünschenswert erscheinen lassen.Bei feuchtheisser Witterung in der Regenzeit ist die Umgebungsluft häufig nahezumit Feuchtigkeit gesättigt.Die Möglichkeiteneiner Ansaugluftkühlungohne Kondensation der Feuchtigkeit sind demnach enge Grenzen gesetzt.Es ist nunmehr möglich,die Kühlunggar nicht oder nur mit begrenzter Leistung zu betreiben. Gleichzeitigist vorauszusetzen, dass Wasserreservoire entsprechend gefüllt sind,um hinreichend grosse Mengen an Wasser zur Verfügung zu haben, welches sichaufbereiten und überdie Einspritzvorrichtung in den Verdichter eindüsen lässt. Auch ist es möglich, durcheine Taupunktsunterschreitung von nur wenigen Grad Celsius bereitsgrosse Mengen an Kondenswasser zu erhalten, welche sich wie oben beschriebender Eindüsungsvorrichtungzuführen lassen.Andererseits ist in der Trockenzeit der Taupunkt der Luft vergleichsweiseniedrig, während Wasserzur Einspritzung unter Umständennur sehr begrenzt verfügbarist. Der Betrieb erfolgt nunmehr bevorzugt so, dass eine möglichstgrosse Leistungserhöhungdurch eine Abkühlungder Ansaugluft bis zum Taupunkt erzielt wird, wobei bei trocken-heissen Umgebungsbedingungeneine erhebliche Abkühlung möglich ist,und nur darüberhinausgehende Leistungsspitzen durch die Einspritzung von Wasserabgedeckt werden. Analog vorteilhafte Betriebsweisen für andereUmgebungsbedingungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungerschliessen sich dem Fachmann im Lichte der Unteransprüche und dernachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielevon selbst.TheAdvantages of the inventionReveal power plant and the inventive methodconsidering the following scenarios: In subtropical climatesrule all year roundhigh temperatures that indicate the performance potential of a gas turbine groupseverely restrict, andMeasures of the type described in the introduction may appear desirable.In hot and humid weather in the rainy season, the ambient air is often almost theresaturated with moisture.The possibilitiesan intake air coolingwithout condensation of moisture, there are narrow limits.It is now possiblethe coolingnot to operate at all or only with limited power. simultaneouslyit must be assumed that water reservoirs are filled accordingly,in order to have sufficient quantities of water available, whichprocess and overhas the injector injected into the compressor. It is also possible to go througha drop below the dew point of just a few degrees Celsius alreadyto obtain large amounts of condensed water, which are as described abovethe injection devicelet feed.On the other hand, the dew point of the air is comparatively high in the dry seasonlow while waterfor injection under certain circumstancesonly very limited availableis. Operation is now preferably carried out in such a way that, if possiblebig increase in performanceby cooling downof the intake air up to the dew point, whereby in hot and dry environmental conditionsa significant cooling is possibleand only about itadditional power peaks due to the injection of waterbe covered. Analogous advantageous modes of operation for othersAmbient conditions and advantageous embodiments of the inventionopen up to the specialist in the light of the subclaims andExemplary embodiments described belowby itself.
    [0020] DieErfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung illustriertenAusführungsbeispielen näher erläutert. Imeinzelnen zeigenTheInvention is illustrated below with reference to in the drawingEmbodiments explained in more detail. in theindividual show
    [0021] 1 ein erstes Beispiel für eine erfindungsgemässe Wärmekraftanlage; 1 a first example of a thermal power plant according to the invention;
    [0022] 2 ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemässe Wärmekraftanlage;und 2 a second example of a thermal power plant according to the invention; and
    [0023] 3 eine weitere erfindungsgemäss betriebeneWärmekraftanlage. 3 a further thermal power plant operated according to the invention.
    [0024] Für das Verständnis derErfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen. DieAusführungsbeispielesind rein instruktiv zu verstehen, und sollen nicht zu einer Einschränkung der inden Ansprüchengekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.For the understanding of the invention not un indirectly necessary elements are omitted. The exemplary embodiments are to be understood purely as instructions and should not be used to restrict the invention characterized in the claims.
    [0025] 1 zeigt ein erstes Beispielfür dieAusführungder Erfindung. Ein Verdichter 1 einer Gasturbogruppe 100 verdichtetein Arbeitsmittel 2. Das Arbeitsmittel ist vorliegend Umgebungsluft,welche wie unten beschrieben aufbereitet ist. Die verdichtete Luft 3 wirdzur Brennkammer 4 geführt.Dort wird ein Brennstoff 5 zugeführt und verbrannt. Entstehendes gespanntesHeissgas 6 wird in der Turbine 7 unter Leistungsabgabeentspannt und strömtals Abgas 8 ab. Die Abgaswärme kann auf an sich bekannte,aber nicht erfindungsrelevante Weise beispielsweise in einem Abhitzedampferzeugergenutzt werden. Die Turbine 7 treibt über die Welle 9 denVerdichter 1 und weiter einen Generator 10 zurErzeugung elektrischer Nutzleistung an. Das Leistungsvermögen einer ausgeführten Gasturbogruppehängt einerseits über denLuftmassenstrom mit der Temperatur der Ansaugluft 2 zusammen,und kann weiterhin überdie Leistungsaufnahme des Verdichters 1 durch die Kühlung desArbeitsmittels währendder Verdichtung erhöhtwerden. Hierzu dient die nachfolgend beschriebene Aufbereitung derAnsaugluft in der Zuströmsektionder Gasturbogruppe. Luft 11 wird mit einer gegebenen Temperatur,Luftfeuchte, und Druck aus der Umgebung angesaugt. Die Luft durchströmt einen Kühler-Wärmetauscher 12,der mit der kalten Seite einer Kältemaschine 13 verbundenist. Die Kältemaschinearbeitet vorliegend nach dem Kaltdampf-Verdichtungsverfahren. ImKältekreislaufverdichtet ein Kompressor 131 ein Kältemittel auf einen erhöhten Druck,wobei sich eine Erwärmungdes gasförmigen Kältemittelseinstellt. In einem Wärmetauscher,Verflüssiger, 132 wirdWärme ausdem Kältemittelabgeführt,und das Kältemittelwird verflüssigt.Das Kältemittelwird in der Drossel 133 entspannt. Es durchströmt im Gegenstromzu der Luft den Kühler-Wärmetauscher 12,nimmt dabei Wärmeauf, und wird verdampft. Beim Durchströmen des Kühler-Wärmetauscherswird die Luft abgekühlt,und deren relative Luftfeuchte erhöht. Wenn bei der Abkühlung derTaupunkt unterschritten wird, muss der Kältekreislauf ausser der fühlbarenWärme auchdie Kondensationswärmedes kondensierenden Wasserdampfes aufnehmen. Die über denAntriebsmotor 134 aufzubringende Leistung für die Kühlung steigtdann überproportionalzum Nutzeffekt durch die Abkühlungder Luft an. Daher ist stromab des Kühlers 12 ein Sensor 17 zurBestimmung der relativen Luftfeuchte RH des abgekühlten Luftstroms 14 angeordnet.Das so ermittelte Messsignal wird an einen Zweipunktregler 18 weitergeleitet.Dieser schaltet, falls die hier nicht dargestellte, dem Fachmannaber geläufige,Steuerung der Gasturbogruppe die Ansaugluftkühlung aktiviert hat, den Antriebsmotor 134 desVerdichters 131 der Kältemaschine 13 aus,sobald ein oberer Grenzwert der Luftfeuchtigkeit von zum Beispiel95% oder 98% erreicht wurde, und schaltet diesen beim Erreichen einesunteren Grenzwertes wieder ein. Der untere Grenzwert liegt beispielsweisebei 90% oder 92%. Selbstverständlichkann anstelle der sehr einfachen und zweckmässigen Zweipunktregelung derKältemaschineauch eine kontinuierliche Regelung Anwendung finden. Anstelle derrelativen Luftfeuchte kann stromab des Wärmetauschers 12 auchdie Lufttemperatur sowie übereinen befeuchteten Sensor die Kühlgrenztemperaturbestimmt werden, und die Kühlleistungkann auf eine bestimmte Differenz zwischen den beiden Temperaturengeregelt werden. Insbesondere bei sehr feuchten Umgebungsbedingungenist die derart zu bewirkende Temperaturabsenkung und der damit verbundeneLeistungszuwachs gering. Fürden Fall, dass eine weitere Leistungsteigerung erforderlich ist,ist stromab des Kühlers 12 undstromauf des Verdichters 1 der Gasturbogruppe 100 eineEinspritzvorrichtung 15 angeordnet, welche über einePumpe 16 mit einer Flüssigkeit,insbesondere Wasser, versorgt wird. Hier kann beim Bedarf einerweiteren Leistungsteigerung die Flüssigkeit fein vernebelt indie abgekühlteund nahezu mit Feuchtigkeit gesättigteLuft 14 eingebracht. Da die Luft bereits stromauf dieserEindüsungsvorrichtung wenigstensnahezu mit Feuchtigkeit gesättigtist, verdunstet hier eingebrachte Flüssigkeit nicht, oder zumindestkein nennenswerter Teil, und im wesentlichen der gesamte Flüssigkeitsnebeldringt in den Verdichter 1 ein. Dort verdunstet die Flüssigkeitwährendder Verdichtung der Luft, und bewirkt die im Stand der Technik beschriebeneleistungssteigernde Innenkühlungdes Verdichters. 1 shows a first example of the implementation of the invention. A compressor 1 a gas turbine group 100 compresses a work equipment 2 , The working medium is ambient air, which is processed as described below. The compressed air 3 becomes the combustion chamber 4 guided. There is a fuel 5 fed and burned. Arising hot gas 6 is in the turbine 7 relaxes under power and flows as exhaust gas 8th from. The exhaust gas heat can be used in a manner known per se, but not relevant to the invention, for example in a heat recovery steam generator. The turbine 7 drives over the wave 9 the compressor 1 and a generator 10 to generate useful electrical power. The performance of an executed gas turbine group depends on the one hand on the air mass flow with the temperature of the intake air 2 together, and can continue on the power consumption of the compressor 1 can be increased by cooling the working fluid during compaction. The preparation of the intake air in the inflow section of the gas turbine group described below is used for this purpose. air 11 is sucked in with a given temperature, humidity, and pressure from the environment. The air flows through a cooler heat exchanger 12 with the cold side of a chiller 13 connected is. In the present case, the refrigeration machine works according to the cold steam compression process. A compressor compresses in the refrigeration cycle 131 a refrigerant to an increased pressure, whereby the gaseous refrigerant heats up. In a heat exchanger, condenser, 132 heat is removed from the refrigerant and the refrigerant is liquefied. The refrigerant is in the throttle 133 relaxed. It flows through the cooler heat exchanger in counterflow to the air 12 , absorbs heat and is vaporized. When flowing through the cooler heat exchanger, the air is cooled and its relative air humidity is increased. If the temperature drops below the dew point during cooling, the cooling circuit must also absorb the heat of condensation of the condensing water vapor in addition to the sensible heat. The one about the drive motor 134 The cooling output then increases disproportionately to the efficiency caused by the cooling of the air. Therefore, is downstream of the radiator 12 a sensor 17 to determine the relative humidity RH of the cooled air flow 14 arranged. The measurement signal determined in this way is sent to a two-point controller 18 forwarded. If the control of the gas turbine group, which is not shown here but is familiar to a person skilled in the art, has activated the intake air cooling, this switches the drive motor 134 of the compressor 131 the chiller 13 off as soon as an upper limit of the air humidity of 95% or 98% has been reached, and switches it on again when a lower limit is reached. The lower limit is, for example, 90% or 92%. Of course, instead of the very simple and expedient two-point control of the refrigerator, continuous control can also be used. Instead of the relative humidity, it can be downstream of the heat exchanger 12 the air temperature as well as the humidified sensor, the cooling limit temperature can be determined, and the cooling capacity can be regulated to a certain difference between the two temperatures. In particular in very humid ambient conditions, the temperature drop to be brought about in this way and the associated increase in output are small. In the event that a further increase in performance is required, is downstream of the cooler 12 and upstream of the compressor 1 the gas turbine group 100 an injector 15 arranged which via a pump 16 is supplied with a liquid, in particular water. If a further increase in performance is required, the liquid can be nebulized into the cooled air, which is almost saturated with moisture 14 brought in. Since the air upstream of this injection device is at least almost saturated with moisture, the liquid introduced here does not evaporate, or at least no significant part, and essentially all of the liquid mist penetrates into the compressor 1 on. There the liquid evaporates during the compression of the air, and brings about the performance-increasing internal cooling of the compressor described in the prior art.
    [0026] Eineandere Ausführungsformder Erfindung mit einer leicht abgewandelten Regelung der Kühlungsleistungist in 2 dargestellt.Die Kraftmaschine 100 ist in diesem Beispiel eine Hubkolbenmaschine,bei der ein in einem Zylinder 101 bewegter Kolben 102 über einePleuelstange 103 und einen Kurbeltrieb 104 einenGenerator 10 zur Erzeugung elektrischer Nutzleistung antreibt.Zur Aufbereitung der Ansaugluft 2 der Kolbenmaschine sindin deren Zuströmsektionwiederum eine Einspritzvorrichtung 15 und stromauf vondieser ein Kühler-Wärmetauscher 12 angeordnet.Der Kühler-Wärmetauscherist, wie bereits im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel aus 1 mit der Kältemaschine 13 verbunden.Die Regelung der Kühlungsleistungist in diesem Beispiel im Detail abweichend ausgeführt. EinSensor 19 erfasst die Zustände AMB der Umgebungsluft 11.Aus der Umgebungstemperatur TAMB, dem UmgebungsdruckpAMB, und der relativen Luftfeuchtigkeitder Umgebungsluft RHAMB berechnet ein Funktionsblock 20 dieTaupunktstemperatur TDP. Ein Sensor 17 erfasstdie Temperatur TK der gekühlten Luft 14.Ein Funktionsblock 21 berechnet die TemperaturdifferenzTK – TDP zwischen der Temperatur der gekühlten Luftund der Taupunktstemperatur, und bildet daraus eine Steuergrösse YK, überdie die Leistung der Kältemaschine 13,beispielsweise durch Eingriff auf den Antriebsmotor 134 desKühlkompressors 131,eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Temperatur TK derLuft stromab des Kühlers 12 so eingeregeltwerden, dass sie um eine bestimmte Sicherheitsmarge oberhalb derTaupunktstemperatur TDP liegt. Damit kanneine Kondensation von Luftfeuchtigkeit im Kühler 12 sicher vermiedenwerden. Die Funktion der stromab des Kühlers angeordneten Einspritzvorrichtungist der Beschreibung zu 1 zuentnehmen.Another embodiment of the invention with a slightly modified regulation of the cooling capacity is shown in 2 shown. The engine 100 is in this example a reciprocating machine, in which one in a cylinder 101 moving piston 102 via a connecting rod 103 and a crank mechanism 104 a generator 10 drives to generate electrical power. For processing the intake air 2 of the piston engine are in turn an injection device in their inflow section 15 and upstream of this a cooler heat exchanger 12 arranged. The radiator heat exchanger is, as already in connection with the embodiment 1 with the chiller 13 connected. The control of the cooling capacity is different in this example. A sensor 19 records the AMB states of the ambient air 11 , A function block calculates the ambient temperature T AMB , the ambient pressure p AMB , and the relative humidity of the ambient air RH AMB 20 the dew point temperature T DP . A sensor 17 detects the temperature T K of the cooled air 14 , A functional block 21 calculates the temperature difference T K - T DP between the temperature of the cooled air and the dew point temperature, and uses it to form a control variable Y K , via which the performance of the refrigerator 13 , for example by engaging the drive motor 134 of the refrigeration compressor 131 , is set. In this way, the temperature T K of the air downstream of the cooler 12 be adjusted so that it is above the dew point temperature T DP by a certain safety margin. This can cause condensation of humidity in the cooler 12 be safely avoided. The function of the injector arranged downstream of the cooler is to be described 1 refer to.
    [0027] 3 zeigt eine Ausführung derErfindung in einer weniger funktionalen als vielmehr die Anordnungder Komponenten betonenden Darstellung. Stromauf der Kraftmaschine 100,umfassend Verdichter 1, Brennkammer 4, und Turbine 7 istdie Zuströmsektion 30 angeordnet.Diese ist im Prinzip ein grosser Strömungskanal mit zwei Strömungsumlenkungen,in welchem verschiedene Einbauten zur Konditionierung der Ansaugluftangeordnet sind. Am stromaufwärtigenEnde der Zuströmsektionist zunächstein lamellenförmigerEinströmschutz 31 angeordnet,der beispielsweise bei starkem Regen ein Eindringen von Regentropfenverhindert. Ein Luftfilter 32 filtert Staub und Schmutzpartikelaus der angesaugten Umgebungsluft. Diese weit stromaufwärtige Anordnungdes Luftfilters gewährleistetes, die weiteren Komponenten mit bereits gereinigter Luft zu beaufschlagen.Stromab des Luftfilters ist der Kühler-Wärmetauscher 12 angeordnet,welcher hier mit einem nachgeordneten Tropfenabscheider 121 ausgestattetist, dessen Funktion unten erläutertwird. Weiterhin schliessen sich entlang des Strömungsweges ein Sensor 17 zurErfassung der Zuständeder Luft nach dem Passieren des Kühlers an, sowie ein Schalldämpfer 33.Am weiten stromab im Zuströmkanal 30 istdie Einspritzvorrichtung 15 angeordnet, vorliegend fastunmittelbar am Strömungseintrittder Kraftmaschine. Entscheidend hierbei ist, dass sich stromab derEinspritzvorrichtung keine grossflächigen Strömungshindernisse befinden,an denen sich fein zerstäubteFlüssigkeitstropfenunter Bildung schädlichergrosser Tropfen niederzuschlagen vermögen. Die Wasserversorgung derEinspritzvorrichtung kann bei der dargestellten Ausführungsformauf zwei Arten erfolgen, die untereinander auch kombinierbar sind:Einerseits kann Wasser übereine externe Zuführleitung 26 zugeführt und über diePumpe 16 zur Einspritzvorrichtung 15 gefördert werden.Andererseits kann der Kühler 12 auchso betrieben werden, dass die durchströmende Luft bis unter den Taupunktabgekühltwird. Entstehende Wassertropfen werden im Tropfenabscheider 121 abgeschieden,im Drainagesystem 34 aus der Zuströmsektion abgeführt, undin einem Tank 25 gesammelt. Das Kondensat wird im Filter 27 aufbereitet,und von der Pumpe 16 zur Einspritzvorrichtung 15 gefördert, undin die Arbeitsfluidzuströmungder Kraftmaschine eingedüst. Aufdiese Weise kann in Zeiten, in denen die Zufuhr ausreichender externerWassermengen nicht sichergestellt wird, die Leistung der Kraftmaschineweiter erhöhtwerden. Die zur Abfuhr der Kondensationswärme aufzubringende zusätzlicheKühlungsleistung imKühler-Wärmetauscher 12 wirdgleichsam im Verdichter nutzvoll wirksam. 3 shows an embodiment of the invention in a less functional than stressing the arrangement of the components. Upstream of the engine 100 , comprising compressors 1 , Combustion chamber 4 , and turbine 7 is the inflow section 30 arranged. In principle, this is a large flow channel with two flow deflections, in which various internals for conditioning the intake air are arranged. At the upstream end of the inflow section there is first a lamellar inflow protection 31 arranged, which prevents the penetration of raindrops, for example, in heavy rain. An air filter 32 filters dust and dirt particles from the suctioned ambient air. This upstream arrangement of the air filter ensures that the other components are charged with already cleaned air. The cooler heat exchanger is located downstream of the air filter 12 arranged, which here with a downstream droplet separator 121 is equipped, the function of which is explained below. Furthermore, a sensor closes along the flow path 17 to detect the conditions of the air after passing the cooler, as well as a silencer 33 , Far downstream in the inflow channel 30 is the injector 15 arranged, in the present case almost immediately at the flow inlet of the engine. The decisive factor here is that there are no large-scale flow obstacles downstream of the injection device, on which finely atomized liquid drops can precipitate with the formation of harmful large drops. In the embodiment shown, the water supply to the injection device can take place in two ways, which can also be combined with one another: on the one hand, water can be supplied via an external supply line 26 fed and via the pump 16 to the injector 15 be promoted. On the other hand, the cooler 12 also be operated in such a way that the air flowing through it is cooled down to below the dew point. Emerging water drops are in the drop separator 121 deposited, in the drainage system 34 discharged from the inflow section, and in a tank 25 collected. The condensate is in the filter 27 processed and from the pump 16 to the injector 15 promoted, and injected into the working fluid inflow of the engine. In this way, the performance of the engine can be further increased at times when the supply of sufficient external water is not ensured. The additional cooling capacity in the cooler heat exchanger to be used to remove the heat of condensation 12 becomes effectively effective in the compressor.
    [0028] Anhandder dargestellten Ausführungsbeispieleeröffnensich dem Fachmann weitere nützliche undvorteilhafte Ausführungsformender in den Ansprüchengekennzeichneten Erfindung. Insbesondere können die erfindungsgemässe Anordnungund das erfindungsgemässeVerfahren ohne Weiteres auch auf die Anwendung in geschlossenenoder teilgeschlossenen Wärmekraftprozessen übertragen werden.Basedof the illustrated embodimentsopenthe expert further useful andadvantageous embodimentsthe in the claimsmarked invention. In particular, the arrangement according to the inventionand the inventiveProcess without further ado also for use in closedor partially closed thermal power processes.
    11 Verdichtercompressor 22 Arbeitsfluidworking fluid 33 verdichtetesArbeitsfluiddensifiedworking fluid 44 Brennkammercombustion chamber 55 Brennstofffuel 66 gespanntesHeissgasstrainedhot gas 77 Turbineturbine 88th Abgasexhaust 99 Wellewave 1010 Generatorgenerator 1111 Umgebungsluftambient air 1212 Kühler-WärmetauscherCooler heat exchanger 1313 KältemaschinKältemaschin 1414 gekühlte Luftchilled air 1515 EinspritzvorrichtungInjector 1616 Pumpepump 1717 Sensorsensor 1818 Reglerregulator 1919 Sensorsensor 2020 Funktionsblockfunction block 2121 Funktionsblockfunction block 2525 Speichertankstorage tank 2626 externeFlüssigkeitszufuhrexternalhydration 2727 Filterfilter 3030 ZuströmsektionZuströmsektion 3131 Einlauf-LamellenInlet louvres 3232 Luftfilterair filter 3333 Schalldämpfersilencer 3434 Drainagesystemdrainage system 100100 Kraftmaschinecombustion engine 101101 Zylindercylinder 102102 Kolbenpiston 103103 Pleuelstangeconnecting rod 104104 Kurbeltriebcrankshaft 121121 TropfenabscheiderDroplet 131131 KühlverdichterA refrigeration compressor 132132 Verflüssigercondenser 133133 Drosselthrottle 134134 Abtriebsmotordes Kühler-Verdichtersmotor outputof the cooler-compressor AMBAMB Zustandsgrössen derUmgebungsluftState variables of theambient air pAMB p AMBUmgebungsluftdruckAmbient air pressure TAMB T AMBUmgebungstemperaturambient temperature TDP T DPTaupunktstemperaturdew point temperature TK T KTemperaturder gekühltenLufttemperaturethe chilledair RHRH relativeFeuchterelativehumidity RHAMB RH AMBrelativeFeuchte der UmgebungsluftrelativeHumidity of the ambient air YK Y KStellgrösse für die KühlungsleistungControl variable for the cooling capacity
    权利要求:
    Claims (13)
    [1]
    Wärmekraftanlage,umfassend eine Wärmekraftmaschine(100) mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite; eineZuströmsektion(30) mit einem stromaufwärtigen Ende und einem stromabwärtigen Ende; wobeidas stromabwärtigeEnde der Zuströmsektion mitder Eintrittsseite der Kraftmaschine verbunden ist, und wobeiin der Zuströmsektioneine Eindüsungsvorrichtung(15) zur Einbringung eines zerstäubten Flüssigkeitsmassenstroms in eindie Zuströmsektion durchströmendes Fluidangeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufder Eindüsungsvorrichtungein Kühlungs-Wärmetauscher(12) zur Kühlungdes Fluides in der Zuströmsektionangeordnet ist.Thermal power plant, comprising a heat engine ( 100 ) with an entry side and an exit side; an inflow section ( 30 ) with an upstream end and a downstream end; wherein the downstream end of the inflow section is connected to the inlet side of the engine, and wherein an injection device ( 15 ) for introducing an atomized liquid mass flow into a fluid flowing through the inflow section, characterized in that upstream of the injection device, a cooling heat exchanger ( 12 ) is arranged for cooling the fluid in the inflow section.
    [2]
    Wärmekraftanlagenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungs-Wärmetauscher mitder kalten Seite einer Kältemaschine(13) in Verbindung steht.Thermal power plant according to claim 1, characterized in that the cooling heat exchanger with the cold side of a refrigerator ( 13 ) is connected.
    [3]
    Wärmekraftanlagenach einem der Ansprüche 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Wärmetauschers(12) wenigstens ein Messfühler (17) zur Bestimmungder relativen Luftfeuchte und/oder zur Bestimmung der Temperaturund/oder der Kühlgrenztemperaturdes Arbeitsfluides angeordnet ist.Thermal power plant according to one of claims 1 or 2, characterized in that downstream of the heat exchanger ( 12 ) at least one sensor ( 17 ) is arranged to determine the relative humidity and / or to determine the temperature and / or the cooling limit temperature of the working fluid.
    [4]
    Wärmekraftanlagenach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass stromab des Wärmetauschers(12) ein Tropfenabscheider (121) angeordnet ist.Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the heat exchanger ( 12 ) a droplet separator ( 121 ) is arranged.
    [5]
    Verfahren zum Betrieb einer Wärmekraftanlage nach einem dervorstehenden Ansprüche,bei dem ein Arbeitsfluid (2) verdichtet, dem verdichteten Arbeitsfluid(3) Wärmezugeführt,und das erwärmte verdichteteArbeitsfluid (6) unter Abgabe einer technischen Leistungentspannt wird, wobei dem Arbeitsfluid vorgängig der Verdichtung ein zerstäubter Flüssigkeitsmassenstromzugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid vorgängig der Zuführung desFlüssigkeitsmassenstromsdurch einen Kühlungs-Wärmetauscher(12) geführtwird.Method for operating a thermal power plant according to one of the preceding claims, in which a working fluid ( 2 ) compressed, the compressed working fluid ( 3 ) Heat is applied, and the heated compressed working fluid ( 6 ) is released with the delivery of a technical output, wherein an atomized liquid mass flow is added to the working fluid beforehand for compression, characterized in that the working fluid precedes the supply of the liquid mass flow through a cooling heat exchanger ( 12 ) to be led.
    [6]
    Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Arbeitsfluid in dem Kühlungs-Wärmetauscherabgekühltwird.A method according to claim 5, characterized inthat the working fluid in the cooling heat exchangerchilledbecomes.
    [7]
    Verfahren zum Betrieb einer Wärmekraftanlage nach einem derAnsprüche1 bis 4, bei dem ein Arbeitsfluid (2) verdichtet, dem verdichtetenArbeitsfluid (3) Wärmezugeführt,und das erwärmteverdichtete Arbeitsfluid (6) unter Abgabe einer technischenLeistung entspannt wird, wobei das Arbeitsfluid vorgängig derVerdichtung in einem Kühlungs-Wärmetauscher(12) gekühltwird, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid nachgängig derKühlungund vorgängigder Verdichtung durch eine Eindüsungsvorrichtung(15) zur Einbringung eines zerstäubten Flüssigkeitsmassenstroms geführt wird.Method for operating a thermal power plant according to one of Claims 1 to 4, in which a working fluid ( 2 ) compressed, the compressed working fluid ( 3 ) Heat is applied, and the heated compressed working fluid ( 6 ) is released with a technical output, the working fluid being compressed in a cooling heat exchanger ( 12 ) is cooled, characterized in that the working fluid after the cooling and before the compression by an injection device ( 15 ) is led to the introduction of an atomized liquid mass flow.
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die einezur Kühlungerforderliche Kühlungsleistungdurch eine Kältemaschine(13) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieKühlleistung derKältemaschinederart geregelt wird, dass die Temperatur (TK)des Fluides (14) beim Austritt aus dem Wärmetauscher(12) höherals die Taupunktstemperatur (TDP) des Fluidesist.Method according to one of claims 6 or 7, wherein the one cooling power required for cooling by a refrigerator ( 13 ) is applied, characterized in that the cooling capacity of the refrigerator is regulated in such a way that the temperature (T K ) of the fluid ( 14 ) when leaving the heat exchanger ( 12 ) is higher than the dew point temperature (T DP ) of the fluid.
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Kühlleistungder Kältemaschine derartgeregelt wird, dass sich eine relative Feuchte (RH) des Fluides(14) am Austritt aus dem Wärmetauscher (12) von90% bis 95% einstellt.A method according to claim 8, characterized in that the cooling capacity of the refrigerator is controlled in such a way that a relative humidity (RH) of the fluid ( 14 ) at the outlet from the heat exchanger ( 12 ) from 90% to 95%.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Kühlleistungder Kältemaschine derartgeregelt wird, dass die Temperatur (TK)des Fluides (14) am Austritt aus dem Wärmetauscher (12) umeine bestimmte Marge oberhalb der Taupunktstemperatur (TDP) des Fluides liegt.A method according to claim 8, characterized in that the cooling capacity of the refrigerator is controlled in such a way that the temperature (T K ) of the fluid ( 14 ) at the outlet from the heat exchanger ( 12 ) by a certain margin above the dew point temperature (T DP ) of the fluid.
    [11]
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Kühlleistungder Kältemaschine derartgeregelt wird, dass am Austritt aus dem Wärmetauscher (12) diemit einer trockenen Temperaturmessstelle im Fluid (14)bestimmte Temperatur um eine bestimmte Marge oberhalb der mit einerbefeuchteten Temperaturmessstelle im Fluid bestimmten Temperaturliegt.A method according to claim 8, characterized in that the cooling capacity of the refrigerator is controlled in such a way that at the outlet from the heat exchanger ( 12 ) with a dry temperature measuring point in the fluid ( 14 ) certain temperature is a certain margin above the temperature determined with a humidified temperature measuring point in the fluid.
    [12]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Marge im Bereich von 0,5°Cbis 6°Cliegt.Method according to one of claims 10 or 11, characterized in thatthat the margin is in the range of 0.5 ° Cup to 6 ° Clies.
    [13]
    Verfahren zum Betrieb einer Wärmekraftanlage nach einem derAnsprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid im Kühlungs-Wärmetauscher (12) unterden Taupunkt abgekühltwird, entstehendes Kondensat aus dem Fluid abgeschieden wird, unddas abgeschiedene Kondensat zerstäubt und stromab des Wärmetauscherswieder in das Fluid eingebracht wird.Method for operating a thermal power plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working fluid in the cooling heat exchanger ( 12 ) is cooled below the dew point, the resulting condensate is separated from the fluid, and the separated condensate is atomized and downstream of the heat exchanger as which is introduced into the fluid.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-03-10| 8130| Withdrawal|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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