DE10234119A1

DE10234119A1 - Air feed for a gas turbine is cooled in a quench cooler, using water as a coolant, to reduce the air temperature without loss of pressure

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.A method and a device for cooling an air stream to be fed to a gas turbine are described.
According to the invention, the air stream (1) is cooled against a cooling medium (7) in a quench cooler (Q) before being fed into the gas turbine (T).
Water is preferably used as the cooling medium (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes.The invention relates to a method to cool down one to be fed to a gas turbine Air flow.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abkühlen eines einer Gasturbine zuzuführenden Luftstromes, aufweisend eine Zuführleitung, über die der Luftstrom der Gasturbine zugeführt wird.The invention further relates to a Cooling device an air flow to be fed to a gas turbine, having a feed line through which the Air flow fed to the gas turbine becomes.

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.Generic methods and devices to cool down one to be fed to a gas turbine Air flow serve the purpose of increasing the efficiency of the gas turbine. This increase in efficiency enables it to supply more fuel to the gas turbine, which in turn is one Performance of the gas turbine results.

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.Gas turbines are currently being used Ambient air supplied, this ambient air before the supply Filter and noise reduction system supplied becomes. It has already been proposed to supply the gas turbine Cooling the air flow using different types of cooling circuits; in total this leads but not to increase the efficiency of the overall process. In addition, would the heat exchangers used to an unwanted one and counterproductive pressure loss of the gas turbine to be supplied Air flow, which would also reduce the efficiency of the gas turbine.

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.Object of the present invention is a generic method and a generic device to cool down one to be fed to a gas turbine To specify airflow that avoids the aforementioned disadvantages.

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.On the procedural side, this task solved by that the one to be fed to the gas turbine Airflow before feeding into the gas turbine in a quench cooler against a cooling medium is cooled.

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.On the device side, the aforementioned is Task solved by that in the feed line, upstream of the gas turbine, a quench cooler is arranged and this via a Line a cooling medium supplied is.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie weitere Ausgestaltungen des- bzw. derselben seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The method according to the invention, the device according to the invention as well as further refinements of the same are in the following based on the embodiment shown in the figure.

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.Via line 1 According to the invention, the air flow to be fed to the gas turbine T is first of all fed to a quench cooler Q, preferably in the bottom area thereof. The air flow, which is under atmospheric pressure, usually has a temperature between 15 and 50 ° C. Via line 7 the quench cooler Q is supplied with a cooling medium - which will be discussed in more detail below; this usually has a temperature between 4 and 15 ° C.

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.The quench cooler Q is designed so that between the line 1 supplied air flow and the line 7 Adequate heat exchange takes place in the cooling medium supplied. For this purpose, the quench cooler Q preferably has a plurality of trays and / or at least one packing — which are not shown in the figure for the sake of clarity.

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.In addition to the cooling effect of the line 1 the quench cooler Q supplied air flow, this is through the line 7 the cooling medium supplied to the quench cooler Q is cleaned, since a large part of the impurities contained in the cooling air stream are washed out by the cooling medium and at the bottom of the quench cooler Q via line 8th subtracted from. Under certain circumstances, a filter system for the air flow to be supplied to the gas turbine T may therefore be unnecessary.

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.Via line 2 the cooled and cleaned air stream is drawn off at the head of the quench cooler Q and fed to the gas turbine T. The one on the line 2 Airflow drawn off from the quench cooler experiences a comparatively small pressure loss in the quench cooler Q; this ranges between 15 and 30 mbar. The pressure loss is thus clearly below the pressure loss that the air flow would experience in a heat exchanger.

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.The cooled air flow is via line 2 now first fed to the compressor of the gas turbine T. The compressed gas stream is then piped 3 with the over line 4 introduced fuel mixed and then via line 5 fed to the combustion chamber of the gas turbine T. After combustion has taken place, the gas turbine becomes T via line 6 the exhaust flow is subtracted. The heat of this exhaust gas flow 6 can be recovered in a heat recovery system.

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.Water is preferably used as the cooling medium. This is - in principle from any "source" - via line 9 the one at the bottom of the quench cooler Q via line 8th withdrawn water fraction mixed in the required amount. The cooling water is piped 10 a pump P, the circulation of the cooling water through the pipes 11 . 7 . 8th and 10 serves, fed.

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.Via a side deduction 12 a part of the cooling water is taken continuously or discontinuously from the circuit described above in order to obtain a certain maximum salt concentration of the preferably demineralized water währleisten.

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.The water flow to be fed to the quench cooler Q is via line 11 fed to a heat exchanger E and cooled to a temperature between 4 and 15 ° C. in this - for example against sea water or any other medium. Then the cooled water stream is piped 7 - As already described - the head of the quench cooler Q abandoned.

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.The invention enables that of a gas turbine supplied Airflow in an economical way to cool and clean at the same time. It also ensures that the Pressure loss that the one to be cooled Airflow suffers, is minimized, resulting in an increase in Efficiency of the gas turbine results.

Claims

Method for cooling an air flow to be fed to a gas turbine, characterized in that the air flow ( 1 ) before being fed into the gas turbine (T) in a quench cooler (Q) against a cooling medium ( 7 ) is cooled.

A method according to claim 1, characterized in that the cooling medium ( 7 ) Is water.

Device for cooling an air stream to be fed to a gas turbine, comprising a feed line via which the air stream is fed to the gas turbine, characterized in that in the feed line ( 1 ), the gas turbine (T) upstream, a quench cooler (Q) is arranged and this via a line ( 7 ) a cooling medium can be supplied.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the Quench cooler (Q) soils and / or has at least one pack.