專(zhuān)利名稱(chēng)：：燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請(qǐng)總體涉及燃?xì)廨啓C(jī)，且更特別地涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：進(jìn)入渦輪壓縮機(jī)和類(lèi)似裝置的空氣，應(yīng)當(dāng)在壓縮或者其他使用前進(jìn)行處理?？諝馓幚戆◤目諝庵腥コ腆w或者液體顆粒，冷卻或者加熱空氣到最優(yōu)溫度，并且使得在該過(guò)程中的空氣壓力損失減至最低。攜帶灰塵顆粒，鹽，和其他污染物的不純空氣，通過(guò)腐蝕和侵蝕可以損壞壓縮機(jī)葉片和其他類(lèi)型的發(fā)電廠(chǎng)裝置。這種損害會(huì)降低裝置的預(yù)期壽命和性能。為了避免這個(gè)問(wèn)題，渦輪機(jī)進(jìn)氣通常經(jīng)過(guò)多個(gè)空氣過(guò)濾器來(lái)去除污染物。通常公知的空氣過(guò)濾器設(shè)置在提高的高度以此來(lái)減小地面污染物的進(jìn)入。然而這些公知的過(guò)濾系統(tǒng)通常是復(fù)雜且昂貴的?？瘦啓C(jī)的性能對(duì)于進(jìn)氣溫度是敏感的。在較高的溫度下，由于較低的空氣密度和質(zhì)量流量，渦輪機(jī)的功率輸出是相當(dāng)?shù)偷摹８叩沫h(huán)境溫度對(duì)于效率來(lái)說(shuō)也是有害的，而太低的溫度會(huì)導(dǎo)致結(jié)冰和壓縮機(jī)的損壞。進(jìn)氣的壓力損失使燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出和效率降低。然而，將進(jìn)氣的壓力損失減至最低是非常困難和昂貴的。常規(guī)的進(jìn)氣過(guò)濾器通常限制了最大的空氣速度，以此來(lái)維持過(guò)濾并限制進(jìn)氣的壓力損失。公知的空氣過(guò)濾器也會(huì)受到環(huán)境條件例如雨和雪的阻塞。這種阻塞會(huì)降低過(guò)濾和冷卻的效率而提高了總壓降。因此，存在提供改進(jìn)的渦輪機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的這種期望。這種改進(jìn)的系統(tǒng)優(yōu)選地將提供充分的過(guò)濾，同時(shí)在限制了或者沒(méi)有壓力損失的情況下冷卻空氣的進(jìn)氣溫度。特別地，這種系統(tǒng)總體上將提高渦輪機(jī)系統(tǒng)的輸出且提高了總效率。
發(fā)明內(nèi)容因此本申請(qǐng)描述了渦輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)。進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)可以包括具有第一多個(gè)噴霧嘴對(duì)的第一級(jí)噴霧陣列，具有第二多個(gè)噴霧嘴對(duì)的第二級(jí)噴霧陣列，和漂浮物清除器?？梢圆捎枚嗉?jí)。本申請(qǐng)進(jìn)一步描述了冷卻和過(guò)濾渦輪機(jī)進(jìn)氣的方法。該方法可以包括使進(jìn)氣流過(guò)具有第一溫度的第一級(jí)水噴霧，使進(jìn)氣流過(guò)具有第二溫度的第二級(jí)水噴霧，而第二溫度低于第一溫度。本申請(qǐng)進(jìn)一步提供了渦輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)。進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)可以包括具有第一多個(gè)噴霧嘴對(duì)的第一級(jí)噴霧陣列，具有第二多個(gè)噴霧嘴對(duì)的第二級(jí)噴霧陣列，和水再循環(huán)系統(tǒng)。噴霧嘴對(duì)可以包括倒轉(zhuǎn)雙錐式噴霧模式。水再循環(huán)系統(tǒng)可以包括水冷卻器。對(duì)于一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)結(jié)合多個(gè)附圖和附加的權(quán)利要求閱讀接下來(lái)詳細(xì)的描述，本申請(qǐng)的這些和其他的特性將會(huì)易于明白。圖1是這里所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)的示意圖。圖2是進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)的一個(gè)可選實(shí)施例。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖，在多個(gè)圖中相同的標(biāo)記表示相同的部件，圖l示出了這里所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)100的示意圖。如上所述，進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)100可以設(shè)置在壓縮機(jī)或者其他類(lèi)型渦輪機(jī)部件的上游?？梢圆捎枚鄠€(gè)進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括第一級(jí)噴霧陣列110。第一級(jí)噴霧陣列110包括多個(gè)噴霧嘴對(duì)120。噴霧嘴對(duì)120可以為常規(guī)設(shè)計(jì)。這里可以采用任何數(shù)量的噴霧嘴對(duì)120。每個(gè)噴霧嘴對(duì)120產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)雙錐式的噴霧模式125。噴霧模式125可以包括定向?yàn)榕c氣流方向一致的第一噴霧錐126,和定向?yàn)榕c氣流方向相反的第二噴霧錐127。噴霧模式125可以在形狀上大體相同。這里可以采用其他類(lèi)型的噴霧模式125?？傮w上，噴霧模式125產(chǎn)生水簾效應(yīng)。進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)100也可以包括第二級(jí)噴霧陣列130。第二級(jí)噴霧陣列130也可以包括如上所述的多個(gè)噴霧嘴對(duì)120。這里可以采用任何數(shù)量的噴霧嘴對(duì)120。噴霧嘴對(duì)120可以提供倒轉(zhuǎn)雙錐的噴霧模式125或者任何期望的噴霧模式。其他噴霧陣列也可以作為附加級(jí)或以其他方式《吏用。多個(gè)漂浮物清除器140可以設(shè)置在噴霧陣列110,130的下游。漂浮物清除器140防止水殘留物到壓縮機(jī)和/或其他類(lèi)型的渦輪機(jī)裝置中。漂浮物清除器140可以是常規(guī)的設(shè)計(jì)?？梢圆捎萌魏螖?shù)量的漂浮物清除器140。進(jìn)一步地，通過(guò)采用擋板和曲管(未示出)，氣流路徑也可以是旋繞的路徑，以此來(lái)阻止水殘留物到壓縮機(jī)和/或其他類(lèi)型的裝置中。進(jìn)氣冷卻過(guò)濾系統(tǒng)IOO可以包括水循環(huán)系統(tǒng)150。在第一級(jí)噴霧陣列110中用過(guò)的水可以被收集并保存在回水井160中。來(lái)自回水井160的水可以在水處理裝置170中處理，以此去除其中污染物。水處理裝置170可以是常規(guī)設(shè)計(jì)。一旦處理完畢，水可以送入冷卻器180或以其他方式進(jìn)4于再循環(huán)。冷卻器180可以是常規(guī)/沒(méi)計(jì)。然后冷卻水可以泵送入冷卻水井190中。然后冷卻水可以泵送或者以其他方式轉(zhuǎn)送到第二級(jí)噴霧陣列130。來(lái)自第二級(jí)噴霧陣列130的水也可以收集在暖水井200中。然后來(lái)自暖水井200的水可以泵送或者以其他方式轉(zhuǎn)送到第一級(jí)噴霧陣列110中以重復(fù)該過(guò)程。由于首先使用了第二級(jí)噴霧陣列130的冷卻水，通過(guò)噴霧陣列110,130的空氣溫度逐漸地得到了冷卻。使用中，進(jìn)氣冷卻過(guò)濾系統(tǒng)100的噴霧陣列110，130使用了冷卻水作為冷卻和過(guò)濾介質(zhì)直接與進(jìn)氣接觸。特別地，通過(guò)第一和第二噴霧陣列110，130的水流提供了與通過(guò)的進(jìn)氣氣流相反方向的流體流。每級(jí)噴霧陣列110，130產(chǎn)生連續(xù)的冷卻水噴霧簾。在捕獲和/或溶解灰塵，鹽和其他污染物的同時(shí)，冷卻水降低了通過(guò)的進(jìn)氣的空氣溫度。因此冷卻水的使用提高了進(jìn)入燃燒器或者其他設(shè)備中的空氣密度，以及空氣質(zhì)量和流率。這種提高伴隨著提高的總熱效率，提供了較高的功率輸出。系統(tǒng)IOO也可以通過(guò)冷凝的形式在所有情況下除了在極干的環(huán)境條件下來(lái)降低空氣濕度。因此系統(tǒng)100可以降低進(jìn)入的環(huán)境空氣的溫度，例如從大約95華氏度到大約50或45華氏度(大約35攝氏度到大約10或者7攝氏度)或者更低。進(jìn)一步的降低是可能的。因此，不論環(huán)境條件如何，系統(tǒng)IOO可以提供可靠的功率輸出和效率的提高。通過(guò)結(jié)合空氣過(guò)濾和冷卻，系統(tǒng)IOO可以降低整個(gè)直接原料和勞動(dòng)力成本，因?yàn)檠b置較小且只需要維護(hù)單個(gè)接觸區(qū)。安裝周期時(shí)間也將會(huì)減少。同樣，總體上系統(tǒng)100進(jìn)行的維修將比公知的裝置少。圖2示出了空氣進(jìn)口冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例，空氣充氣結(jié)構(gòu)210。在這個(gè)實(shí)施例中，第一級(jí)噴霧陣列220具有多個(gè)噴霧嘴對(duì)230。這里可以采用任何數(shù)量的噴霧嘴對(duì)230。如圖所示，噴霧嘴對(duì)230形成在第一側(cè)成低錐角236而在另一側(cè)成高錐角237的噴霧模式235。第一組錐形(與氣流一致)作為噴射放大器。示出的第一低錐角與高錐角相比，具有較高水壓力和速度。因此該低錐角配置通過(guò)文丘里效應(yīng)提高了進(jìn)氣的壓力。這里可以采用其他噴霧配置。壓力的提高(空氣充氣或者增壓效應(yīng))依靠噴嘴對(duì)230的類(lèi)型和數(shù)量。進(jìn)氣壓力可以提高幾英寸H20的空氣，例如，從大約0.5到大約2.5英寸的H20,以此成為空氣充氣裝置?？諝獬錃饨Y(jié)構(gòu)210也包括具有多個(gè)噴霧對(duì)250的第二級(jí)噴霧陣列240，和位于第二級(jí)噴霧陣列240下游的多個(gè)漂浮物清除器260。多個(gè)漂浮物清除器260也可以直接用于第一級(jí)噴霧陣列220的下游，以此捕獲從那里來(lái)的水。空氣充氣結(jié)構(gòu)210也可以包括如上所述的水再循環(huán)系統(tǒng)150。對(duì)于一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)"i兌，這是顯而易見(jiàn)的，即前述的內(nèi)容僅僅涉及本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，在不脫離由下列權(quán)利要求和它的等同方案所限定的本發(fā)明總的精神和范圍的情況下，這里可以做出各種變化和修改。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種渦輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)，包括第一級(jí)噴霧陣列(110)；第一級(jí)噴霧陣列(110)包括第一多個(gè)噴霧嘴對(duì)(120)；第二級(jí)噴霧陣列(130)；第二級(jí)噴霧陣列(130)包括第二多個(gè)噴霧嘴對(duì)(120)；和漂浮物清除器(140)。2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100),其特征在于，多個(gè)噴霧嘴對(duì)(120)包括倒轉(zhuǎn)雙錐式噴霧模式(I",2")。3.如權(quán)利要求2所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)，其特征在于，倒轉(zhuǎn)雙錐式噴霧模式(135)包括一對(duì)相同的錐體，其中第一噴霧錐(126)與進(jìn)氣一致而第二噴霧錐(127)與進(jìn)氣相反。4.如權(quán)利要求2所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100),其特征在于，倒轉(zhuǎn)雙錐式噴霧模式(235)包括具有第一角的錐體和具有第二角的錐體，其中第一角大于第二角。5.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100),進(jìn)一步地包括水再循環(huán)系統(tǒng)(150)。6.如權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)，其特征在于，水再循環(huán)系統(tǒng)(150)包括水處理裝置(170)。7.如權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)，其特征在于，水再循環(huán)系統(tǒng)(150)包括水冷卻器(180)。8.如權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100),其特征在于，水冷卻器(180)與第二噴霧陣列(130)相通。9.一種用于渦輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾的方法，包括使進(jìn)氣流過(guò)第一級(jí)水噴霧(UO);其中第一級(jí)水噴霧(110)包括第一溫度；使進(jìn)氣流過(guò)第二級(jí)水噴霧(130);其中第二級(jí)水噴霧(130)包括第二溫度；和其中第二溫度低于第一溫度。全文摘要公開(kāi)了一種渦輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)。進(jìn)氣冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)(100)可以包括具有第一多個(gè)噴霧嘴對(duì)(120)的第一級(jí)噴霧陣列(110)，具有第二多個(gè)噴霧嘴對(duì)(120)的第二級(jí)噴霧陣列(130)，和漂浮物清除器(140)。文檔編號(hào)F02C7/04GK101169072SQ20071018146公開(kāi)日2008年4月30日申請(qǐng)日期2007年10月25日優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日發(fā)明者P·菲赫爾申請(qǐng)人:通用電氣公司