特開 2022-91135 ガスタービンシステム用の吸気加熱システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022091135

(43)【公開日】2022-06-20

(54)【発明の名称】ガスタービンシステム用の吸気加熱システム

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/057 20060101AFI20220613BHJP

   F02C 6/10 20060101ALI20220613BHJP

   F01K 9/00 20060101ALI20220613BHJP

   F02C 9/00 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

F02C7/057

F02C6/10

F01K9/00 A

F02C9/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021196828

(22)【出願日】2021-12-03

(31)【優先権主張番号】17/114,879

(32)【優先日】2020-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】ピーター・フェヘール

(57)【要約】

【課題】ガスタービンシステム用の吸気加熱システムを提供する。
【解決手段】ガスタービンシステム（１０）用の入口吸気加熱システムは、ガスタービンシステム（１０）の圧縮機（１６）の上流に位置決めされるように構成された入口熱交換器（５２）を含む。吸気加熱システムはまた、入口熱交換器（５２）に流体結合された加熱ループ（５６）を含む。加熱ループ（５６）は、加熱流体（５８）を入口熱交換器（５２）に提供するように構成され、入口熱交換器（５２）は、加熱流体（５８）から圧縮機（１６）に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。さらに、吸気加熱システムは、蒸気復水器（３９）と冷却塔との間に延びる流体経路（４４）から冷却塔流体（４８）を受け取るように構成された熱伝達アセンブリを含む。熱伝達アセンブリは、冷却塔流体（４８）から加熱流体（５８）への熱の伝達を促進するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンシステム（１０）用の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）であって、
前記ガスタービンシステム（１０）の圧縮機（１６）の上流に位置決めされるように構成された入口熱交換器（５２）と、
前記入口熱交換器（５２）に流体結合された加熱ループ（５６）であって、前記入口熱交換器（５２）に加熱流体（５８）を提供するように構成され、前記入口熱交換器（５２）が前記加熱流体（５８）から、前記圧縮機（１６）に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される、加熱ループ（５６）と、
蒸気復水器（３９）と冷却塔との間に延びる流体経路（４４）から冷却塔流体（４８）を受け取るように構成された第１の熱伝達アセンブリ（６０、１１６、１２４）であって、前記冷却塔流体（４８）から前記加熱流体（５８）への熱の伝達を促進するように構成される、第１の熱伝達アセンブリ（６０、１１６、１２４）と、
蒸気タービンシステム（２８）から加熱された流体を受け取るように構成された第２の熱伝達アセンブリ（６８、１０６）であって、前記加熱された流体から前記加熱流体（５８）への熱の伝達を促進するように構成される、第２の熱伝達アセンブリ（６８、１０６）と
を備える、吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項2】

前記第１の熱伝達アセンブリ（６０）が、前記冷却塔流体（４８）から前記加熱流体（５８）への前記熱の伝達を促進するように構成された加熱ループ熱交換器（６２）を備える、請求項１に記載の吸気加熱システム（１２、１０４）。

【請求項3】

前記第１の熱伝達アセンブリ（６０、１１６、１２４）は、流体入口通路（１０８、１１８、１２６）および流体出口通路（１１０、１２０、１２８）を含み、前記流体入口通路（１０８、１１８、１２６）および前記流体出口通路（１１０、１２０、１２８）は前記加熱ループ（５６）に流体結合され、前記流体入口通路（１０８、１１８、１２６）は前記冷却塔流体（４８）を前記流体経路（４４）から前記加熱流体（５８）に移送するように構成され、前記流体出口通路（１１０、１２０、１２８）は前記加熱流体（５８）から前記冷却塔流体（４８）を受け取り、前記冷却塔流体（４８）を前記流体経路（４４）に移送するように構成される、請求項１に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項4】

前記第２の熱伝達アセンブリ（６８）が、前記加熱された流体から前記加熱流体（５８）への前記熱の伝達を促進するように構成された第２の加熱ループ熱交換器（７０）を備える、請求項１に記載の吸気加熱システム（１２）。

【請求項5】

前記第２の熱伝達アセンブリ（１０６）は第２の流体入口通路（１０８）および第２の流体出口通路（１１０）を含み、前記第２の流体入口通路（１０８）および前記第２の流体出口通路（１１０）は、前記加熱ループ（５６）に流体結合され、前記第２の流体入口通路（１０８）は、前記加熱された流体を前記蒸気タービンシステム（２８）から前記加熱流体（５８）に移送するように構成され、前記第２の流体出口通路（１１０）は、前記加熱流体（５８）から前記加熱された流体を受け取り、前記加熱された流体を前記蒸気復水器（３９）に移送するように構成される、請求項１に記載の吸気加熱システム（１０４、１１２、１２２）。

【請求項6】

前記第１の熱伝達アセンブリ（６０、１１６、１２４）を通る前記冷却塔流体（４８）の第１の流量を制御するように構成された第１のバルブ（８２）と、
前記第２の熱伝達アセンブリ（６８、１０６）を通る前記加熱された流体の第２の流量を制御するように構成された第２のバルブ（８４）と、
前記加熱ループ（５６）を通る前記加熱流体（５８）の第３の流量を制御するように構成された第３のバルブ（８６）と、
メモリ（９２）およびプロセッサ（９０）を含むコントローラ（８８）であって、前記第１のバルブ（８２）、前記第２のバルブ（８４）、および前記第３のバルブ（８６）に通信可能に結合され、前記第１のバルブ（８２）、前記第２のバルブ（８４）、および前記第３のバルブ（８６）を制御するように構成される、コントローラ（８８）
とを備える、請求項１に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項7】

前記コントローラ（８８）は、前記圧縮機（１６）への前記空気流の目標温度を確立するように前記第１のバルブ（８２）を制御するように構成される、請求項６に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項8】

前記コントローラ（８８）は、第１の閾値持続時間よりも長い間、前記第１のバルブ（８２）の位置が閾値位置以上であると判定したことに応答して、前記第２のバルブ（８４）の開放を可能にするように構成され、前記コントローラ（８８）は、第２の閾値持続時間よりも長い間、前記第１のバルブ（８２）の前記位置が前記閾値位置未満であると判定したことに応答して、前記第２のバルブ（８４）を閉じ、開放を無効とするように前記第２のバルブ（８４）に指示するように構成される、請求項６に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項9】

前記コントローラ（８８）は、前記第２のバルブ（８４）の開放が可能にされている間に前記圧縮機（１６）に入る前記空気流の目標温度を確立するように前記第２のバルブ（８４）を制御するように構成され、前記コントローラ（８８）は、前記第２のバルブ（８４）の開放が可能にされている間に、かつ第３の閾値持続時間を超えて、前記第１の熱伝達アセンブリ（６０、１１６、１２４）に流入する前記冷却塔流体（４８）と前記入口熱交換器（５２）から流れる前記加熱流体（５８）との間の温度差が閾値温度差以下であるとの判定したことに応答して、またはそれらの組み合わせに応答して、前記第１のバルブ（８２）に閉じるように指示するように構成される、請求項８に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【請求項10】

前記コントローラ（８８）は、第１の温度差が第１の調整係数を乗じた第２の温度差未満であり、かつ第２の調整係数を乗じた前記第２の温度差以上であるように前記第３のバルブ（８６）を制御するように構成され、前記第１の調整係数は前記第２の調整係数よりも大きく、前記第１の温度差は、前記入口熱交換器（５２）に流入する前記加熱流体（５８）の温度と前記入口熱交換器（５２）から流出する前記加熱流体（５８）の温度との間の差に対応し、前記第２の温度差は、前記圧縮機（１６）に流入する前記空気流の目標温度と前記入口熱交換器（５２）に流入する第２の空気流の温度との間の差に対応する、請求項６に記載の吸気加熱システム（１２、１０４、１１２、１２２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される主題は、ガスタービンシステム用の吸気加熱システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンシステムは、典型的には、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、燃料源とを有する少なくとも１つのガスタービンエンジンを含む。特定のガスタービンシステムは、圧縮機に流入する空気の温度を上昇させるように構成された吸気加熱システムを有する。吸気加熱システムは、ガスタービンシステムの効率を高めるために、特定の動作条件（例えば、ガスタービンシステムのより低い動作ガス量）および／または周囲空気条件（例えば、より低い周囲空気温度）中に作動することができる。特定の吸気加熱システムは、低圧エコノマイザに由来する復水から周囲空気への熱の伝達を促進し、それによって周囲空気の温度を上昇させるように構成される。残念なことに、復水から周囲空気に熱を伝達すると、蒸気タービンシステムの蒸気タービンを最終的に駆動する流体内の熱／エネルギーが減少し、それによって蒸気タービンシステムの出力が減少する。

【発明の概要】

【0003】

出願時の特許請求の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される主題の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、特許請求される主題について可能な形態の概要を提示しようとするものにすぎない。実際、特許請求される主題は、以下に記載する実施形態に類似してもよく、あるいは異なってもよい様々な形態を包含することができる。

【0004】

本開示の一実施形態によれば、ガスタービンシステム用の吸気加熱システムは、ガスタービンシステムの圧縮機の上流に位置決めされるように構成された入口熱交換器を含む。吸気加熱システムはまた、入口熱交換器に流体結合された加熱ループを含む。加熱ループは、入口熱交換器に加熱流体を提供するように構成され、入口熱交換器は、加熱流体から、圧縮機に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。さらに、吸気加熱システムは、蒸気復水器と冷却塔との間に延びる流体経路から冷却塔流体を受け取るように構成された熱伝達アセンブリを含む。熱伝達アセンブリは、冷却塔流体から加熱流体への熱の伝達を促進するように構成される。

【0005】

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付図面を参照して以下の発明を実施するための形態を読むとより良く理解され、添付図面では、図面全体にわたって、同様の文字は同様の部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一態様による、吸気加熱システムの一実施形態を有するガスタービンシステムの一実施形態のブロック図である。

【図2】本開示の一態様による、吸気加熱システムの別の実施形態を有する図１のガスタービンシステムのブロック図である。

【図3】本開示の一態様による、吸気加熱システムのさらなる実施形態を有する図１のガスタービンシステムのブロック図である。

【図4】本開示の一態様による、吸気加熱システムの別の実施形態を有する図１のガスタービンシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本開示の１つまたは複数の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努めているが、実際の実施態様の全ての特徴を本明細書中で記載しきれない場合がある。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおけるように、任意のそのような実際の実装形態の開発では、実装形態ごとに異なる可能性があるシステム関連およびビジネス関連の制約条件の順守などの、開発者の具体的な目標を達成するために、実装形態に特有の決定を数多く行わなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発の努力が、複雑かつ時間を必要とするものであり得るが、それでもなお本開示の恩恵を被る当業者にとって設計、製作、および製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを、理解すべきである。

【0008】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的なものであり、列挙された要素以外のさらなる要素が存在してよいことを意味することを意図している。動作パラメータおよび／または環境条件のいかなる例も、開示される実施形態の他のパラメータ／条件を排除するものではない。

【0009】

特定の実施形態では、ガスタービンシステム用の吸気加熱システムは、ガスタービンシステムの圧縮機の上流に位置決めされるように構成された入口熱交換器を含む。加えて、吸気加熱システムは、入口熱交換器に流体結合された加熱ループを含む。加熱ループは、入口熱交換器に加熱流体を提供するように構成され、入口熱交換器は、加熱流体から、圧縮機に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。吸気加熱システムはまた、蒸気復水器と冷却塔との間に延びる流体経路から冷却塔流体を受け取るように構成された熱伝達アセンブリ（例えば、熱交換器を含む熱伝達アセンブリ）を含む。熱伝達アセンブリは、冷却塔流体から加熱流体への熱の伝達を促進するように構成される。吸気加熱システムは、冷却塔流体からの熱を使用して圧縮機への空気流を加熱するので、蒸気タービンシステムからの熱のみを使用して圧縮機への空気流を加熱する吸気加熱システムを利用する場合と比較して、蒸気タービンの回転を駆動するための蒸気を生成するためにガスタービンシステムからの燃焼ガスを利用するように構成されている蒸気タービンシステム内の熱を増加させることができる。結果として、蒸気タービンに結合された負荷／発電機へのエネルギー伝達を増加させることができ、それによって蒸気タービンシステムの出力を増加させることができる。

【0010】

ここで図面を参照すると、図１は、吸気加熱システム１２を有するガスタービンシステム１０の一実施形態のブロック図である。図示の実施形態では、ガスタービンシステム１０は、ガスタービンエンジン１４を含み、ガスタービンエンジン１４は、圧縮機１６、燃焼器１８、およびタービン２０を含む。図示のように、燃焼器１８は、圧縮機１６からの圧縮空気および燃料源からの燃料を受け取る。燃料源は、液体燃料、ならびに／または合成ガス、例えば、天然ガスおよび／もしくはガス化システム（例えば、石炭などの供給原料から合成ガスを生成するガス化装置）から生成されるガス状燃料を供給することができる。燃焼器１８は、圧縮機１６からの圧縮空気で燃料を点火して燃焼させ、それによって高温加圧燃焼ガス（例えば、排気）２１を生成する。

【0011】

タービン２０内のタービンブレードは、ガスタービンエンジン１４のシャフト２２に結合され、さらに、シャフト２２は、ガスタービンシステム１０全体のいくつかの他の構成要素に結合されてもよい。燃焼ガス２１が、タービン２０のタービンブレードに対しておよびそれらの間を流れるとき、タービンブレードが駆動されて回転し、これによりシャフト２２を回転させる。最終的に、燃焼ガス２１は、排気口を介してガスタービンエンジン１４を出る。さらに、図示の実施形態では、シャフト２２は、シャフト２２の回転を介して動力供給される負荷２４に結合されている。負荷２４は、発電機または他の負荷など、ガスタービンエンジン１４の回転出力を介して出力を生成する任意の適切な装置であってよい。

【0012】

ガスタービンエンジン１４の圧縮機１６は、圧縮機ブレードを含む。圧縮機１６内の圧縮機ブレードは、シャフト２２に結合され、上述のように、シャフト２２がタービン２０によって駆動されて回転するときに回転する。圧縮機ブレードが圧縮機１６内で回転すると、圧縮機１６は、吸気口から受け取った空気２６を圧縮して加圧空気を生成する。次いで、加圧空気が燃焼器１８に供給される。加圧空気および燃料は、燃焼器１８に流入し、燃焼してタービン２０の回転を駆動する。

【0013】

図示の実施形態では、燃焼ガス２１は蒸気タービンシステム２８に導かれる。蒸気タービンシステム２８は、燃焼ガス２１から水への熱の伝達を促進し、それによって蒸気タービンの回転を駆動するために使用される蒸気を生成するように構成される。蒸気タービンは、発電機などの負荷に結合されてもよく、蒸気タービンの回転エネルギーは、負荷に伝達されてもよい（例えば、電力の生成を促進するために）。図示の実施形態では、蒸気タービンシステム２８は、低圧（ＬＰ）蒸発器３０およびＬＰエコノマイザ３２を含む。ＬＰ蒸発器３０およびＬＰエコノマイザ３２は、燃焼ガス２１から給水への熱の伝達を促進するように構成される。

【0014】

図示のように、より低温の給水３３がＬＰエコノマイザ３２に流入し、ＬＰエコノマイザ３２は給水の温度を上昇させ、それによってより高温の給水３４が生成される。次いで、より高温の給水３４は、ＬＰドラム３６を介してＬＰ蒸発器３０に流入する。燃焼ガス２１からの熱は、より高温の給水３４に伝達され、それによってＬＰ蒸気３８を生成する。ＬＰ蒸気３８は、ＬＰ蒸気タービンに流れ、ＬＰ蒸気タービンを駆動して回転させる。ＬＰ蒸気タービンは、発電機などの負荷に結合されてもよく、ＬＰ蒸気タービンの回転エネルギーは、負荷に伝達されてもよい（例えば、電力の生成を促進するために）。

【0015】

図示の実施形態では、ＬＰ蒸発器３０は、燃焼ガス２１の流れに対してＬＰエコノマイザ３２の上流に位置決めされる。したがって、ＬＰ蒸発器３０内の給水は、ＬＰエコノマイザ３２内の給水よりも高い燃焼ガス温度にさらされる可能性がある。図示の実施形態では、ＬＰ蒸発器３０およびＬＰエコノマイザ３２が燃焼ガス２１の流路内にあるが、他の実施形態では、ＬＰエコノマイザ３２を省略することができ、および／または追加の熱交換器（例えば、高圧蒸発器、中圧蒸発器など）を燃焼ガス２１の流路内に位置決めすることができる。

【0016】

図示の実施形態では、より低温の給水３３は、蒸気復水器３９によって提供される。したがって、より低温の給水３３は、蒸気復水器３９からの復水を含む。図示の実施形態では、ポンプ４０は、より低温の給水／復水を駆動して蒸気復水器３９からＬＰエコノマイザ３２に流す。さらに、蒸気復水器３９は、ＬＰエコノマイザ３２からより高温の給水３４の流れを受け取る。図示のように、より高温の給水３４の第１の部分は、ＬＰエコノマイザ３２からＬＰドラム３６に流れ、より高温の給水３４の第２の部分は、蒸気復水器３９に流れる。蒸気復水器３９はまた、ＬＰ蒸気タービン、ＬＰドラム、中圧蒸気タービン、高圧蒸気タービン、他の適切な供給源、またはそれらの組み合わせなどの他の供給源から、蒸気および／またはより高温の水を受け取ることができる。蒸気復水器３９は、受け取った蒸気を復水（例えば、水）に凝縮し、復水および／または受け取ったより高温の水の温度を低下させるように構成される。図示の実施形態では、蒸気復水器３９は、受け取った蒸気／より高温の水から冷却塔流体（例えば、水）に熱を伝達するように構成された熱交換器４２を含む。

【0017】

図示するように、第１の流体経路４４は、蒸気復水器３９と冷却塔（図示せず）との間で蒸気復水器３９から離れる方向に延びている。加えて、冷却塔と蒸気復水器３９との間で蒸気復水器３９に向かう方向には、第２の流体経路４６が延びている。冷却塔流体（例えば、水）４８は、第２の流体経路４６を通って冷却塔から蒸気復水器３９に流れ、加熱された冷却塔流体４８は、第１の流体経路４４を通って蒸気復水器３９から冷却塔に流れる。図示の実施形態では、第２の流体経路４６に沿って配置されたポンプ５０は、冷却塔流体４８を駆動して冷却塔から蒸気復水器３９に流す。

【0018】

蒸気復水器３９内において、熱交換器４２は、蒸気／より高温の水から冷却塔流体への熱の伝達を促進し、それによって蒸気を凝縮して復水にし、より高温の水の温度を低下させ、冷却塔流体４８の温度を上昇させる。蒸気／より高温の水から熱を受け取った後、加熱された冷却塔流体４８は、第１の流体経路４４を介して冷却塔に流れる。冷却塔は、加熱された冷却塔流体４８から環境への熱の伝達を促進し、それによって第２の流体経路４６を通って蒸気復水器３９に流れる冷却塔流体４８を生成する。

【0019】

図示の実施形態では、ガスタービンシステム１０は、圧縮機１６に入る空気流の温度を上昇させるように構成された吸気加熱システム１２を含む。吸気加熱システム１２は、ガスタービンシステム１０の効率を高めるために、特定の動作条件および／または周囲空気条件の間で作動／利用することができる。例えば、ガスタービンシステム１０がより低い周囲空気温度においてより低いガス量で動作している間に、吸気加熱システム１２を作動／利用して圧縮機１６に入る空気流の温度を上昇させ、それによってガスタービンシステム１０の動作効率を高めることができる。

【0020】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、周囲環境から圧縮機１６への空気流路５４に沿って圧縮機１６の上流に位置決めされた入口熱交換器５２を含む。入口熱交換器５２は、周囲空気を受け取り、空気に熱を伝達し、それによって圧縮機１６に入る加熱された空気流２６を確立するように構成される。加えて、吸気加熱システム１２は、入口熱交換器５２に流体結合された加熱ループ５６を含む。加熱ループ５６は、入口熱交換器５２に加熱流体５８（例えば、水、水／プロピレングリコール溶液、水／エチレングリコール溶液など）を提供するように構成され、入口熱交換器５２は、加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、蒸気復水器３９から冷却塔に延びる第１の流体経路４４から、加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８を受け取るように構成された熱伝達アセンブリ６０（例えば、第１の熱伝達アセンブリ６０）を含む。熱伝達アセンブリ６０は、冷却塔流体４８から加熱流体５８への熱の伝達を促進するように構成される。

【0021】

図示の実施形態では、熱伝達アセンブリ６０は、加熱された冷却塔流体４８から加熱流体５８への熱の伝達を促進するように構成された加熱ループ熱交換器６２を含む。図示するように、加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８の第１の部分は、蒸気復水器３９から第１の流体経路４４を介して冷却塔に流れ、加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８の第２の部分は、蒸気復水器３９から第１の流体経路４４および第１の流体通路６４を介して加熱ループ熱交換器６２に流れる。加熱ループ熱交換器６２内では、加熱された冷却塔流体４８から加熱流体５８に熱が伝達され、それによって加熱流体５８の温度が上昇し、冷却塔流体４８の温度が低下する。より低温の冷却塔流体４８は、第２の流体通路６６を介して第１の流体経路４４に戻る。次いで、冷却塔流体４８は、冷却塔流体４８の第１の部分と混合し、冷却塔に流れる。

【0022】

加えて、加熱された加熱流体５８は、加熱ループ熱交換器６２から入口熱交換器５２に流れ、そこで熱が加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流に伝達される。加熱流体５８から空気流への熱の伝達は、加熱流体５８の温度を低下させ、より低温の加熱流体５８は加熱ループ熱交換器６２に戻るように流れる。吸気加熱システム１２は、冷却塔流体４８からの熱を使用して圧縮機１６への空気流を加熱するので、蒸気タービンシステム２８からの熱（例えば、より高温の給水からの熱）のみを使用して圧縮機１６への空気流を加熱する吸気加熱システムを利用する場合と比較して、蒸気タービンシステム２８内の熱を増加させることができる。結果として、蒸気タービンに結合された負荷／発電機へのエネルギー伝達を増加させることができ、それによって蒸気タービンシステム２８の出力を増加させることができる。

【0023】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、ＬＰエコノマイザ３２からより高温の給水３５（例えば、復水）を受け取るように構成された第２の熱伝達アセンブリ６８を含む。第２の熱伝達アセンブリ６８は、より高温の給水３５から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。例えば、特定の動作条件および／または環境条件では、第１の熱伝達アセンブリ６０は、加熱流体５８に十分な熱を提供できない可能性がある。したがって、第２の熱伝達アセンブリ６８を利用して（例えば、第１の熱伝達アセンブリ６０と連動して）、加熱流体５８に十分な熱を提供して、圧縮機１６への空気流２６を効果的に加熱することができる。

【0024】

図示の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ６８は、より高温の給水３５（例えば、復水）から加熱流体５８への熱の伝達を促進にするように構成された第２の加熱ループ熱交換器７０を含む。図示のように、第２の加熱ループ熱交換器７０は、ＬＰエコノマイザ３２から蒸気復水器３９へのより高温の給水３５の流路に沿って位置決めされる。図示の実施形態では、第１のＬＰ流路７２は、ＬＰエコノマイザ３２をＬＰドラム３６に流体結合し、第２のＬＰ流路７４は、第１のＬＰ流路７２を第２の加熱ループ熱交換器７０に流体結合する。これにより、より高温の給水３５は、第２のＬＰ流路７４を第１のＬＰ流路７２から第２の加熱ループ熱交換器７０へと流れる。さらに、第３のＬＰ流路７６が、第２の加熱ループ熱交換器７０を蒸気復水器３９に流体結合する。これにより、より高温の給水３５は、第２の加熱ループ熱交換器７０から蒸気復水器３９へと流れる。第２の加熱ループ熱交換器７０内で、熱はより高温の給水３５から加熱流体５８に伝達される。図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は第２の熱伝達アセンブリ６８を含むが、他の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ６８は省略されてもよい。さらに、特定の実施形態では、別の適切な供給源（例えば、高圧蒸発器のための給水、中圧蒸発器のための給水など）から熱を受け取ることができる別の適切な熱伝達アセンブリを利用して、加熱流体５８を加熱することができる。

【0025】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、加熱ループ５６に沿って配置された加熱ループポンプ７８を含む。加熱ループポンプ７８は、加熱ループ５６の周りで加熱流体５８を駆動するように構成され、それにより、第１の熱伝達アセンブリ６０および／または第２の熱伝達アセンブリ６８から入口熱交換器５２への熱伝達を促進する。図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は単一の加熱ループポンプを含むが、他の実施形態では、吸気加熱システム１２は、より多いまたはより少ない加熱ループポンプ（例えば、０、２、３、４、またはそれより多い）を含んでもよい。例えば、特定の実施形態では、加熱ループポンプ７８は省略されてもよい。

【0026】

さらに、図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、第１の流体通路６４に沿って配置された熱伝達アセンブリポンプ８０を含む。熱伝達アセンブリポンプ８０は、加熱された冷却塔流体４８（例えば、水）を第１の熱伝達アセンブリ６０を通して駆動し、それによって加熱された冷却塔流体４８から加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は単一の熱伝達アセンブリポンプを含むが、他の実施形態では、吸気加熱システムは、追加の加熱ループポンプ（例えば、追加の１、２、３、４、またはそれより多くのポンプ）を含んでもよい。さらに、図示の実施形態では、熱伝達アセンブリポンプ８０は第１の流体通路６４に沿って配置されているが、他の実施形態では、熱伝達アセンブリポンプ８０は第２の流体通路６６に沿って配置されてもよく、または１つもしくは複数の熱伝達アセンブリポンプが第１の流体通路６４に沿っておよび／または第２の流体通路６６に沿って配置されてもよい。

【0027】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は、第１の熱伝達アセンブリ６０を通る加熱された冷却塔流体４８の流量を制御するように構成された第１のバルブ８２を含む。図示するように、第１のバルブ８２は、第１の流体通路６４に沿って配置されている。加えて、吸気加熱システム１２は、第２の熱伝達アセンブリ６８を通るより高温の給水３５（例えば、復水）の流量を制御するように構成された第２のバルブ８４を含む。図示の実施形態では、第２のバルブ８４は、第２のＬＰ流路７４に沿って配置されている。さらに、吸気加熱システム１２は、加熱ループ５６を通る加熱流体５８の流量を制御するように構成された第３のバルブ８６を含む。図示するように、第３のバルブ８６は、加熱ループ５６に沿って配置されている。

【0028】

図示の実施形態では、第１のバルブ８２は第１の流体通路６４に沿って位置決めされているが、他の実施形態では、第１のバルブ８２は、第２の流体通路６６に沿ってなど、第１の熱伝達アセンブリ６０を通る加熱された冷却塔流体４８の流量の制御を促進するために、任意の他の適切な位置に位置決めされてもよい。さらに、図示の実施形態では、第２のバルブ８４は第２のＬＰ流路７４に沿って配置されているが、他の実施形態では、第２のバルブ８４は、第３のＬＰ流路７６に沿ってなど、第２の熱伝達アセンブリ６８を通るより高温の給水３５の流量の制御を促進するために、任意の他の適切な位置に位置決めされてもよい。

【0029】

図示の実施形態において、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６は、バルブの位置を制御するように構成されたコントローラ８８に通信可能に結合される。特定の実施形態において、コントローラ８８は、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６を制御するように構成された電気回路を有する電子コントローラである。図示の実施形態において、コントローラ８８は、図示のマイクロプロセッサ９０などのプロセッサ、およびメモリ装置９２を含む。コントローラ８８はまた、１つまたは複数の記憶装置および／または他の適切な構成要素を含んでもよい。

【0030】

プロセッサ９０を使用して、ソフトウェア、例えば、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６などを制御するためのソフトウェアを実行することができる。さらに、プロセッサ９０は、複数のマイクロプロセッサ、１つもしくは複数の「汎用」マイクロプロセッサ、１つもしくは複数の専用マイクロプロセッサ、および／もしくは１つもしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはそれらの組み合わせを含むことができる。例えば、プロセッサ９０は、１つまたは複数の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサを含んでもよい。

【0031】

メモリ装置９２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ、および／または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの不揮発性メモリを含んでもよい。メモリ装置９２は、種々の情報を記憶することができ、様々な目的のために使用することができる。例えば、メモリ装置９２は、プロセッサ９０による実行のためのプロセッサ実行可能命令（例えば、ファームウェアまたはソフトウェア）、例えば、バルブを制御するための命令などを記憶することができる。記憶装置（例えば、不揮発性ストレージ）は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、または任意の他の適切な光学、磁気、もしくはソリッドステート記憶媒体、またはこれらの組み合わせを含むことができる。記憶装置は、データ、命令（例えば、バルブを制御するためのソフトウェアまたはファームウェアなど）、および任意の他の適切なデータを記憶することができる。

【0032】

特定の実施形態では、コントローラ８８は、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度を確立するために第１のバルブ８２を制御するように構成される。図示の実施形態では、第１の温度センサ９４は、圧縮機１６への空気流路５４に沿って位置決めされ、コントローラ８８に通信可能に結合される。第１の温度センサ９４は、入口熱交換器５２の下流の空気流２６（例えば、圧縮機１６に入るもの）の温度を示す第１のセンサ信号を出力するように構成される。特定の実施形態では、コントローラ８８は、第１のバルブ８２の位置（例えば、開位置と閉位置との間）を制御して、第１の熱伝達アセンブリ６０を通る加熱された冷却塔流体４８の流量を制御し、それによって加熱流体５８の温度を制御するように構成される。熱は、入口熱交換器５２を介して加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流に伝達されるため、加熱流体５８の温度を制御することにより、圧縮機１６に入る空気流２６の温度が制御される。したがって、コントローラ８８は、第１のバルブ８２の位置を制御して、圧縮機１６に入る空気流２６の温度を制御することができる。特定の動作条件では、コントローラ８８が第１のバルブ８２の位置を制御して圧縮機１６に入る空気流２６の温度を制御している間、第２のバルブ８４は閉じてあってもよい。

【0033】

さらに、特定の実施形態では、コントローラは、第１のバルブ８２の位置が第１の閾値持続時間を超えて閾値位置以上であると判定したことに応答して、第２のバルブ８４の開放を可能にするように構成される。例えば、閾値位置は、他の適切な位置の中でも、５０％開放、６０％開放、７０％開放、８０％開放、９０％開放、または９５％開放とすることができる。さらに、第１の閾値持続時間は、他の適切な持続時間の中でも、１５秒、３０秒、４５秒、６０秒、７５秒、または９０秒とすることができる。第２のバルブ８４の開放が可能となっている間、コントローラ８８は、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度を確立するために第２のバルブ８４を制御するように構成される。

【0034】

例えば、第１のバルブ８２が全開位置に近づくにつれて、第１の熱伝達アセンブリ６０における加熱された冷却塔流体４８と加熱流体５８との間の熱伝達が最大に近づく。第１の熱伝達アセンブリ６０が最大の熱伝達を提供しており、周囲温度が低下する動作条件および／または環境条件では、加熱流体５８は、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度を維持するのに十分な熱を入口熱交換器５２に提供できない可能性がある。したがって、第１のバルブ８２が全開位置に近づくと、コントローラ８８は、第２のバルブ８４の開放を可能にし、それにより、コントローラ８８は、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度を確立するために第２のバルブ８４を制御することが可能になる。第２のバルブ８４が開放された状態で、より高温の給水３５（例えば、復水）が第２の熱伝達アセンブリ６８を通って流れ、それによって加熱流体５８の温度を上昇させる。結果として、加熱流体５８は、圧縮機１６への空気流２６の目標温度を実質的に維持するのに十分な熱を入口熱交換器５２に提供することができる（例えば、第１のバルブ８２が全開位置にある間）。

【0035】

さらに、特定の実施形態では、コントローラ８８は、第１のバルブ８２の位置が第２の閾値持続時間を超えて閾値位置未満であると判定したことに応答して、第２のバルブ８４を閉じ、その開放ができなくなるように第２のバルブ８４に指示するように構成される。第２の閾値持続時間は、他の適切な持続時間の中でも、１５秒、３０秒、４５秒、６０秒、７５秒、または９０秒とすることができる。

【0036】

第２のバルブ８４は、第１のバルブ８２が全開位置に近づいたことに応答してのみ開くことができるため、加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８から加熱流体５８への熱伝達は、より高温の給水３５（例えば、復水）から加熱流体５８への熱伝達よりも優先される。したがって、加熱された冷却塔流体４８によって提供される熱が、圧縮機１６に入る空気流２６を目標温度に維持するのに不十分またはほぼ不十分である場合にのみ、より高温の給水３５から加熱流体５８に熱が伝達される。結果として、蒸気タービンシステム２８からの熱（例えば、より高温の給水からの熱）のみを使用して圧縮機１６への空気流を加熱する吸気加熱システムを利用する場合と比較して、蒸気タービンシステム２８内の熱損失を実質的に低減することができる。結果として、それぞれの蒸気タービンに結合された負荷／発電機へのエネルギー伝達を増加させることができ、それによって蒸気タービンシステム２８の出力を増加させることができる。

【0037】

特定の実施形態では、コントローラ８８は、第１の熱伝達アセンブリ６０に流入する加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８と入口熱交換器５２から流れる加熱流体５８との間の温度差（例えば、第１の温度差）を決定するように構成される。図示の実施形態では、第２の温度センサ９６は、第１の熱伝達アセンブリ６０の上流で第１の流体通路６４に沿って位置決めされ、第３の温度センサ９８は、入口熱交換器５２の下流（例えばすぐ下流）で加熱ループ５６に沿って位置決めされる。図示のように、第２および第３の温度センサ９６、９８は、コントローラ８８に通信可能に結合される。

【0038】

第２の温度センサ９６は、第１の熱伝達アセンブリ６０に流入する加熱された冷却塔流体４８の温度を示す第２のセンサ信号を出力するように構成され、第３の温度センサ９８は、入口熱交換器５２から流れる加熱流体５８の温度を示す第３のセンサ信号を出力するように構成される。コントローラ８８は、第２および第３のセンサ信号に基づいて、第１の熱伝達アセンブリ６０に流入する加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８と入口熱交換器５２から流れる加熱流体５８との間の温度差を決定するように構成される。

【0039】

特定の実施形態では、コントローラ８８は、第２のバルブ８４の開放が可能になっている間、かつ第１の熱伝達アセンブリ６０に流入する加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８と入口熱交換器５２から流れる加熱流体５８との間の温度差が第３の閾値持続時間を超えて閾値温度差以下であると判定したことに応答して、第１のバルブ８２に閉じるように指示するように構成される。例えば、閾値温度差は、他の適切な温度差の中でも、華氏０．２５度、華氏０．５度、華氏０．７５度、または華氏１．０度とすることができる。さらに、第３の閾値持続時間は、他の適切な持続時間の中でも、１５秒、３０秒、４５秒、６０秒、７５秒、または９０秒とすることができる。コントローラ８８は、上に開示された条件の間において第１の熱伝達アセンブリ６０が加熱流体５８に実質的に重要ではない量の熱を提供しているので、このような条件下では閉じるように第１のバルブ８２に指示するように構成される。バルブの制御は、上に開示された実施形態では第１、第２、および第３の閾値持続時間に基づいているが、他の実施形態では、少なくとも１つのバルブ制御動作は、検出された状態／パラメータ／値に応答して実質的に瞬時に実行されてもよい。

【0040】

特定の実施形態では、コントローラ８８は、入口熱交換器５２に流入する加熱流体５８の温度と入口熱交換器５２から流出する加熱流体５８の温度との間の第２の温度差を決定するように構成される。図示の実施形態では、第４の温度センサ１００が、加熱ループ５６に沿って入口熱交換器５２の上流（例えば、すぐ上流）に位置決めされる。図示のように、第４の温度センサ１００は、コントローラ８８に通信可能に結合される。加えて、第４の温度センサ１００は、入口熱交換器５２に流入する加熱流体５８の温度を示す第４のセンサ信号を出力するように構成される。コントローラ８８は、第３の温度センサ９８からの第３のセンサ信号および第４の温度センサ１００からの第４のセンサ信号に基づいて、入口熱交換器５２に流入する加熱流体５８と入口熱交換器５２から流れる加熱流体５８との間の第２の温度差を決定するように構成される。

【0041】

さらに、特定の実施形態では、コントローラ８８は、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度と入口熱交換器５２に入る空気流の温度との間の第３の温度差を決定するように構成される。図示の実施形態では、第５の温度センサ１０２は、周囲環境から圧縮機１６への空気流路５４に沿って入口熱交換器５２の上流に位置決めされる。図示のように、第５の温度センサ１０２は、コントローラ８８に通信可能に結合される。加えて、第５の温度センサ１０２は、入口熱交換器５２に入る空気流の温度を示す第５のセンサ信号を出力するように構成される。コントローラ８８は、第５のセンサ信号および圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度に基づいて、圧縮機１６に入る空気流２６の目標温度と入口熱交換器５２に入る空気流の温度との間の第３の温度差を決定するように構成される。目標温度は、コントローラ８８によって決定されてもよく、遠隔電子装置から受信されてもよく、ユーザインターフェースから受信されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0042】

特定の実施形態では、コントローラ８８は、第２の温度差が第１の調整係数を乗じた第３の温度差未満であり、かつ第２の調整係数を乗じた第３の温度差以上であるように、第３のバルブ８６を制御するように構成される。第１の調整係数は第２の調整係数よりも大きい。例えば、第１の調整係数は１．０とすることができ、第２の調整係数は０．９とすることができる。しかしながら、他の実施形態では、第１の調整係数は１．０より大きくても小さくてもよく（しかし、依然として第２の調整係数よりは大きい）、および／または第２の調整係数は０．９より大きくても小さくてもよい（しかし、依然として第１の調整係数よりは小さい）。上に開示された方式で第３のバルブ８６を制御することにより、入口熱交換器５２を通る空気流および入口熱交換器５２を通る加熱流体の流れに実質的に等しい熱容量率（例えば、質量流量と比熱との積）が確立され、それによって吸気加熱システム１２の効率が向上する。

【0043】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２は３つの制御されたバルブを含むが、他の実施形態では、吸気加熱システム１２は、それぞれの流体の流れを制御するように構成されたより多いまたはより少ない制御されたバルブを含むことができる。さらに、図示の実施形態では、ＬＰエコノマイザ３２からのより高温の給水３５（例えば、加熱された流体）が第２の熱伝達アセンブリ６８に提供されるが、他の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ６８は、他の適切な供給源または供給源の組み合わせの中でも、ＬＰドラム３６、中圧エコノマイザ、中圧ドラム、または中圧蒸発器などの別の適切な供給源である蒸気タービンシステム２８から加熱流体を受け取ることができる。加えて、図示の実施形態では、第１の熱伝達アセンブリ６０は、冷却塔流体（例えば、水）４８から加熱流体に熱を伝達するが、他の実施形態では、第１の熱伝達アセンブリ６０は、他の適切な供給源または供給源の組み合わせの中でも、発電機冷却流体または油冷却システムからの流体などの他の適切な供給源から加熱流体５８に（例えば、単独で、または冷却塔流体と組み合わせて）熱を伝達するように構成されてもよい。

【0044】

図２は、吸気加熱システム１０４の別の実施形態を有する図１のガスタービンシステム１０のブロック図である。図示の実施形態では、吸気加熱システム１０４は、周囲環境から圧縮機１６への空気流路５４に沿って圧縮機１６の上流に位置決めされた入口熱交換器５２を含む。前述したように、入口熱交換器５２は、周囲空気を受け取り、その空気に熱を伝達し、それによって圧縮機１６に入る加熱された空気流２６を確立するように構成される。加えて、吸気加熱システム１０４は、入口熱交換器５２に流体結合された加熱ループ５６を含む。加熱ループ５６は、入口熱交換器５２に加熱流体５８を提供するように構成され、入口熱交換器５２は、加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。さらに、吸気加熱システム１０４は、加熱ループ熱交換器６２を有する第１の熱伝達アセンブリ６０を含む。前述したように、加熱された冷却塔流体（例えば、水）４８の一部は、蒸気復水器３９から第１の流体通路６４を介して加熱ループ熱交換器６２に流れる。加熱ループ熱交換器６２内では、加熱された冷却塔流体４８から加熱流体５８に熱が伝達され、それによって加熱流体５８の温度が上昇し、冷却塔流体４８の温度が低下する。

【0045】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１０４は、ＬＰエコノマイザ３２からより高温の給水３５（例えば、復水）を受け取るように構成された第２の熱伝達アセンブリ１０６を含む。第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より高温の給水３５から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。例えば、特定の動作条件および／または環境条件では、第１の熱伝達アセンブリ６０は、加熱流体５８に十分な熱を提供できない可能性がある。したがって、第２の熱伝達アセンブリ１０６を利用して（例えば、第１の熱伝達アセンブリ６０と連動して）、加熱流体に十分な熱を提供して、圧縮機１６への空気流を効果的に加熱することができる。

【0046】

図示の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、流体入口通路１０８および流体出口通路１１０を含む。図示のように、流体入口通路１０８および流体出口通路１１０は、加熱ループ５６に流体結合される。加えて、流体入口通路１０８は第２のＬＰ流路７４に流体結合され、流体出口通路１１０は第３のＬＰ流路７６に流体結合される。したがって、第２のＬＰ流路７４および流体入口通路１０８は、より高温の給水３５（例えば、復水）をＬＰエコノマイザ３２から加熱ループ５６内の加熱流体５８に移送するように構成される。加えて、流体出口通路１１０および第３のＬＰ流路７６は、加熱流体５８からより高温の給水３５（例えば、より高温の給水３５と加熱流体５８との組み合わせ）を受け取り、流体を蒸気復水器３９に移送するように構成される。第２の熱伝達アセンブリ１０６内で、より高温の給水３５は加熱流体５８と混合し、それによってより高温の給水３５から加熱流体５８に熱を伝達する。その結果、加熱ループ内の加熱流体５８の温度が上昇する。

【0047】

入口熱交換器５２は、加熱ループ５６に沿って流体入口通路１０８の下流側かつ流体出口通路１１０の上流側に位置決めされているため、より高温の加熱流体５８は、流体出口通路１１０を出て蒸気復水器に向かって流れる前に、入口熱交換器５２を通って流れる。図示の実施形態では、流体出口通路１１０は、第１の熱伝達アセンブリ６０の下流に位置決めされているが、他の実施形態では、流体出口通路は、第１の熱伝達アセンブリ６０の上流かつ入口熱交換器５２の下流に位置決めされてもよい。より高温の給水３５は加熱ループ５６内で加熱流体５８と混合するため、給水および加熱流体の両方として水を使用することができる。したがって、図示の第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より暖かい環境（例えば、凍結の可能性が低い環境）で動作するガスタービンシステム内で使用することができる。

【0048】

図示の実施形態では、第２のバルブ８４は、第２の熱伝達アセンブリ１０６を通るより高温の給水３５（例えば、復水）の流量を制御するように構成される。加えて、前述したように、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６は、コントローラ８８に通信可能に結合されている。コントローラ８８は、図１を参照して上に開示された方式でバルブを制御することができる。

【0049】

図３は、吸気加熱システム１１２のさらなる実施形態を有する図１のガスタービンシステム１０のブロック図である。図示の実施形態では、蒸気復水器３９は、図示の実施形態では水である冷却塔流体４８を、受け取った蒸気／より高温の水と混合し、それによってより低温の給水３３を生成するように構成された直接接触システム１１４を含む。受け取った蒸気／より高温の水は、より低温の冷却塔水と混合されるため、より低温の給水３３の温度は、受け取った蒸気／高温水の温度よりも低い。特定の実施形態では、直接接触システム１１４は、受け取った蒸気／より高温の水に冷却塔水を噴霧し、それによってより低温の給水３３を生成する。前述したように、ポンプ４０は、より低温の給水を駆動して蒸気復水器３９からＬＰエコノマイザ３２へと流す。受け取った蒸気／より高温の水が冷却塔水と混合するため、冷却塔は、蒸気タービンシステム２８内で使用される水の純度を実質的に維持するために、実質的に密閉された熱交換器を含む。例えば、冷却塔は、冷却塔水から周囲空気への熱の伝達を促進する熱交換器を含むことができる。

【0050】

図示の実施形態では、第１の流体経路４４に沿って配置されたポンプ５０は、冷却塔水を駆動して蒸気復水器３９から冷却塔へと流す。冷却塔内では、冷却塔水の温度が低下する。次いで、より低温の冷却塔水は、第２の流体経路４６を介して蒸気復水器３９に戻るように流れる。図示の実施形態では、ポンプは第１の流体経路４４に沿って配置されているが、他の実施形態では、ポンプは第２の流体経路に沿って（例えば、単独で、または第１の流体経路に沿って配置されたポンプ５０と組み合わせて）配置されてもよいし、ポンプ５０が省略されてもよい。

【0051】

さらに、図示の実施形態では、吸気加熱システム１１２は、周囲環境から圧縮機１６への空気流路５４に沿って圧縮機１６の上流に位置決めされた入口熱交換器５２を含む。前述したように、入口熱交換器５２は、周囲空気を受け取り、その空気に熱を伝達し、それによって圧縮機１６に入る加熱された空気流２６を確立するように構成される。加えて、吸気加熱システム１１２は、入口熱交換器５２に流体結合された加熱ループ５６を含む。加熱ループ５６は、入口熱交換器５２に加熱流体５８を提供するように構成され、入口熱交換器５２は、加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。

【0052】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１１２は、蒸気復水器３９から加熱された冷却塔水を受け取るように構成された第１の熱伝達アセンブリ１１６を含む。第１の熱伝達アセンブリ１１６は、加熱された冷却塔水４８から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。図示の実施形態では、第１の熱伝達アセンブリ１１６は、流体入口通路１１８および流体出口通路１２０を含む。図示のように、流体入口通路１１８および流体出口通路１２０は、加熱ループ５６に流体結合される。加えて、流体入口通路１１８は第１の流体通路６４に流体結合され、流体出口通路１２０は第２の流体通路６６に流体結合される。したがって、第１の流体通路６４および流体入口通路１１８は、第１の流体経路４４から加熱ループ５６内の加熱流体５８に、加熱された冷却塔水を移送するように構成される。加えて、流体出口通路１２０および第２の流体通路６６は、加熱流体５８（例えば、冷却塔水と加熱流体５８との組み合わせ）から冷却塔水を受け取り、第１の流体経路４４にその流体を移送するように構成され、第１の流体経路４４がその流体を冷却塔に導く。

【0053】

第１の熱伝達アセンブリ１１６内で、より高温の冷却塔水は加熱流体５８と混合し、それによってより高温の冷却塔水から加熱流体５８に熱を伝達する。その結果、加熱ループ内の加熱流体５８の温度が上昇する。入口熱交換器５２は、加熱ループ５６に沿って流体入口通路１１８の下流側かつ流体出口通路１２０の上流側に位置決めされているため、より高温の加熱流体５８は、流体出口通路１２０を出て第１の流体経路４４に向かって流れる前に、入口熱交換器５２を通って流れる。加熱された冷却塔水は加熱ループ５６内で加熱流体５８と混合するため、冷却塔流体および加熱流体の両方として水を使用することができる。したがって、図示の第１の熱伝達アセンブリ１１６は、より暖かい環境（例えば、凍結の可能性が低い環境）で動作するガスタービンシステム内で使用することができる。

【0054】

さらに、図示の実施形態では、吸気加熱システム１１２は、ＬＰエコノマイザ３２からより高温の給水３５（例えば、復水）を受け取るように構成された第２の熱伝達アセンブリ１０６を含む。前述したように、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より高温の給水３５から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。例えば、特定の動作条件および／または環境条件では、第１の熱伝達アセンブリ１１６は、加熱流体５８に十分な熱を提供できない可能性がある。したがって、第２の熱伝達アセンブリ１０６を利用して（例えば、第１の熱伝達アセンブリ１１６と連動して）、加熱流体に十分な熱を提供して、圧縮機１６への空気流を効果的に加熱することができる。

【0055】

図示の実施形態では、より高温の給水３５は、第２の熱伝達アセンブリ１０６内で加熱流体５８と混合し、それによってより高温の給水３５から加熱流体５８に熱を伝達する。その結果、加熱ループ内の加熱流体５８の温度が上昇する。図示の実施形態では、より高温の給水３５は、第２の熱伝達アセンブリ１０６内で加熱流体５８と混合するが、他の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、流体を混合することなく、より高温の給水から加熱流体５８への熱の伝達を促進するように構成された、図１を参照して上で開示されたような第２の加熱ループ熱交換器を含んでもよい。

【0056】

図示の実施形態では、第１のバルブ８２は、第１の熱伝達アセンブリ１１６を通る冷却塔水の流量を制御するように構成される。加えて、前述したように、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６は、コントローラ８８に通信可能に結合されている。コントローラ８８は、図１を参照して上に開示された方式でバルブを制御することができる。

【0057】

図４は、吸気加熱システム１２２の別の実施形態を有する図１のガスタービンシステム１０のブロック図である。図示の実施形態では、図３を参照して前述したように、蒸気復水器３９は、図示の実施形態では水である冷却塔流体４８を、受け取った蒸気／より高温の水と混合し、それによってより低温の給水３３を生成するように構成された直接接触システム１１４を含む。

【0058】

さらに、図示の実施形態では、吸気加熱システム１２２は、周囲環境から圧縮機１６への空気流路５４に沿って圧縮機１６の上流に位置決めされた入口熱交換器５２を含む。前述したように、入口熱交換器５２は、周囲空気を受け取り、その空気に熱を伝達し、それによって圧縮機１６に入る加熱された空気流２６を確立するように構成される。加えて、吸気加熱システム１２２は、入口熱交換器５２に流体結合された加熱ループ５６を含む。加熱ループ５６は、入口熱交換器５２に加熱流体５８を提供するように構成され、入口熱交換器５２は、加熱流体５８から、圧縮機１６に入る空気流への熱の伝達を促進するように構成される。

【0059】

図示の実施形態では、吸気加熱システム１２２は、蒸気復水器３９から加熱された冷却塔水を受け取るように構成された第１の熱伝達アセンブリ１２４を含む。第１の熱伝達アセンブリ１２４は、加熱された冷却塔水から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。図示の実施形態では、第１の熱伝達アセンブリ１２４は、流体入口通路１２６および流体出口通路１２８を含む。図示のように、流体入口通路１２６および流体出口通路１２８は、加熱ループ５６に流体結合される。加えて、流体入口通路１２６は第１の流体通路６４に流体結合され、流体出口通路１２８は第２の流体通路６６に流体結合される。

【0060】

図示の実施形態では、加熱ループ５６は、入口１３０および出口１３２を有する。加熱ループ５６の入口１３０は、第１の熱伝達アセンブリ１２４の流体入口通路１２６に流体的に結合され、加熱ループ５６の出口１３２は、流体出口通路１２８に流体的に結合される。したがって、第１の流体通路６４および流体入口通路１２６は、加熱ループ入口１３０を介して、第１の流体経路４４から加熱ループ５６に、加熱された冷却塔水を移送するように構成される。冷却塔水は、入口１３０から出口１３２まで加熱ループ５６を通って流れる。したがって、加熱流体５８および冷却塔水は同じ流体である。しかしながら、流体が加熱ループ内にある間、流体は加熱流体と呼ばれる。したがって、第１の流体通路６４および流体入口通路１２６は、第１の流体経路４４からの加熱された冷却塔水を加熱ループ５６内の加熱流体５８に移送するように構成され、それによって加熱された冷却塔水から加熱流体５８への熱伝達を促進する。加えて、流体出口通路１２８および第２の流体通路６６は、加熱ループ５６の出口１３２において加熱流体５８から冷却塔水を受け取り、第１の流体経路４４に冷却塔水を移送するように構成され、第１の流体経路４４が冷却塔水を冷却塔に導く。

【0061】

第１の熱伝達アセンブリ１２４において、より高温の冷却塔水は、加熱流体５８として加熱ループ５６に流入する。入口熱交換器５２は、加熱ループ５６に沿って流体入口通路１２６の下流側かつ流体出口通路１２８の上流側に位置決めされているため、加熱流体５８は、流体出口通路１２８を出て第１の流体経路４４に向かって流れる前に、入口熱交換器５２を通って流れる。冷却塔水および加熱流体は、図示の実施形態では同じ流体であるため、冷却塔流体および加熱流体の両方として水を使用することができる。したがって、図示の第１の熱伝達アセンブリ１２４は、より暖かい環境（例えば、凍結の可能性が低い環境）で動作するガスタービンシステム内で使用することができる。

【0062】

さらに、図示の実施形態では、吸気加熱システム１２２は、ＬＰエコノマイザ３２からより高温の給水３５（例えば、復水）を受け取るように構成された第２の熱伝達アセンブリ１０６を含む。前述したように、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より高温の給水３５から加熱ループ５６内の加熱流体５８への熱伝達を促進するように構成される。例えば、特定の動作条件および／または環境条件では、第１の熱伝達アセンブリ１２４は、加熱流体５８に十分な熱を提供できない可能性がある。したがって、第２の熱伝達アセンブリ１０６を利用して（例えば、第１の熱伝達アセンブリ１２４と連動して）、加熱流体５８に十分な熱を提供して、圧縮機１６への空気流を効果的に加熱することができる。

【0063】

図示の実施形態では、より高温の給水３５は、第２の熱伝達アセンブリ１０６内で加熱流体５８と混合し、それによってより高温の給水３５から加熱流体５８に熱を伝達する。その結果、加熱ループ５６内の加熱流体５８の温度が上昇する。図示の実施形態では、より高温の給水３５は、第２の熱伝達アセンブリ１０６内で加熱流体５８と混合するが、他の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、流体を混合することなく、より高温の給水から加熱流体５８への熱の伝達を促進するように構成された、図１を参照して上で開示されたような第２の加熱ループ熱交換器を含んでもよい。

【0064】

図示の実施形態では、第１のバルブ８２は、第１の熱伝達アセンブリ１２４を通る冷却塔水の流量を制御するように構成される。加えて、前述したように、第１のバルブ８２、第２のバルブ８４、および第３のバルブ８６は、コントローラ８８に通信可能に結合されている。コントローラ８８は、図１を参照して上に開示された方式でバルブを制御することができる。

【0065】

冷却塔水は、入口１３０から出口１３２まで加熱ループ５６を通って流れるので、熱伝達アセンブリポンプ８０は、加熱ループ５６を通る流体の十分な流れを確立することができる。結果として、特定の実施形態では、加熱ループポンプ（例えば、図３に示す７８）は省略されてもよい。さらに、図２～図４を参照して上に開示された実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より高温の給水３５を加熱流体５８と混合するように構成されているが、他の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリ１０６は、より高温の給水３５を加熱流体５８として加熱ループに移送することができる。第２の熱伝達アセンブリ１０６はまた、加熱ループ５６から加熱流体５８を受け取り、流体を給水として蒸気復水器３９に向けて導くことができる。

【0066】

加えて、図１～図４を参照して上に開示された実施形態では、各吸気加熱システムは第２の熱伝達アセンブリを含むが、特定の実施形態では、第２の熱伝達アセンブリは省略されてもよい。さらに、図１の実施形態を参照して開示された吸気加熱システムを含むガスタービンシステム内の任意の変形例は、図２～図４の実施形態を参照して上に開示されたガスタービンシステムに適用することができる。

【0067】

図１～図４を参照して開示された吸気加熱システムの実施形態の各々は、単一の入口熱交換器を含むが、他の実施形態では、吸気加熱システムは、複数の入口熱交換器（例えば、圧縮機への空気流路に沿って位置決めされる）を含むことができる。例えば、第１の入口熱交換器が第１の加熱ループに流体結合されてもよく、第１の熱伝達アセンブリ（例えば、上に開示された実施形態のいずれかの第１の熱伝達アセンブリ）は、第１の加熱ループに沿って配置されてもよい。加えて、第２の入口熱交換器が第２の加熱ループに流体結合されてもよく、第２の熱伝達アセンブリ（例えば、上に開示された実施形態のいずれかの第２の熱伝達アセンブリ）は、第２の加熱ループに沿って配置されてもよい。

【0068】

さらに、特定の実施形態では、吸気加熱システムは、２つの独立したコイルを有する単一の入口熱交換器を含むことができる。例えば、第１のコイルが第１の加熱ループに流体結合されてもよく、第１の熱伝達アセンブリ（例えば、上に開示された実施形態のいずれかの第１の熱伝達アセンブリ）は、第１の加熱ループに沿って配置されてもよい。加えて、第２のコイルが第２の加熱ループに流体結合されてもよく、第２の熱伝達アセンブリ（例えば、上に開示された実施形態のいずれかの第２の熱伝達アセンブリ）は、第２の加熱ループに沿って配置されてもよい。

【0069】

さらに、特定の実施形態では、第３のＬＰ流路は、第２の熱伝達アセンブリを第１のＬＰ流路に流体結合することができる。このような実施形態では、第２の熱伝達アセンブリから第１のＬＰ流路に給水を駆動するために、ポンプを第３のＬＰ流路に沿って配置することができる。したがって、より高温の給水は、第１のＬＰ流路から第２のＬＰ流路を介して第２の熱伝達アセンブリに流れ、その後、給水は、第２の熱伝達アセンブリから第３のＬＰ流路を介して第１のＬＰ流路に戻るように流れることができる（例えば、第１のＬＰ流路と第２のＬＰ流路との交差部の下流の位置において）。

【0070】

本明細書は、例を使用して本主題を最良の態様を含めて開示すると共に、あらゆる装置またはシステムの作製および使用ならびにあらゆる統合された方法の実行を含む本開示の主題の実施を当業者にとって可能にする。本主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者であれば想到する他の例も含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない同等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であるものとする。

【0071】

本明細書に提示され特許請求された技法は、参照され、本技術分野を明らかに改善する、実際的な性質の有形物および具体例に適用され、したがって、抽象的、無形的、または純粋に理論的なものではない。さらに、本明細書の終わりに添付された任意の請求項が「［機能］を［実行］するための手段」または「［機能］を［実行］するためのステップ」として指定された１つまたは複数の要素を含む場合、そのような要素は米国特許法１１２条（ｆ）の下で解釈されるべきことを意図している。しかしながら、任意の他の方式で指定された要素を含む任意の請求項の場合、そのような要素は米国特許法１１２条（ｆ）の下で解釈されるべきでないことを意図している。

【符号の説明】

【0072】

１０ ガスタービンシステム
１２ 吸気加熱システム
１４ ガスタービンエンジン
１６ 圧縮機
１８ 燃焼器
２０ タービン
２１ 燃焼ガス
２２ シャフト
２４ 負荷
２６ 空気、空気流
２８ 蒸気タービンシステム
３０ 低圧蒸発器、ＬＰ蒸発器
３２ ＬＰエコノマイザ
３３ より低温の給水
３４ より高温の給水
３５ より高温の給水
３６ ＬＰドラム
３８ ＬＰ蒸気
３９ 蒸気復水器
４０ ポンプ
４２ 熱交換器
４４ 第１の流体経路
４６ 第２の流体経路
４８ 冷却塔流体、冷却塔水
５０ ポンプ
５２ 入口熱交換器
５４ 空気流路
５６ 加熱ループ
５８ 加熱流体
６０ 第１の熱伝達アセンブリ
６２ 加熱ループ熱交換器
６４ 第１の流体通路
６６ 第２の流体通路
６８ 第２の熱伝達アセンブリ
７０ 第２の加熱ループ熱交換器
７２ 第１のＬＰ流路
７４ 第２のＬＰ流路
７６ 第３のＬＰ流路
７８ 加熱ループポンプ
８０ 熱伝達アセンブリポンプ
８２ 第１のバルブ
８４ 第２のバルブ
８６ 第３のバルブ
８８ コントローラ
９０ マイクロプロセッサ、プロセッサ
９２ メモリ装置
９４ 第１の温度センサ
９６ 第２の温度センサ
９８ 第３の温度センサ
１００ 第４の温度センサ
１０２ 第５の温度センサ
１０４ 吸気加熱システム
１０６ 第２の熱伝達アセンブリ
１０８ 流体入口通路
１１０ 流体出口通路
１１２ 吸気加熱システム
１１４ 直接接触システム
１１６ 第１の熱伝達アセンブリ
１１８ 流体入口通路
１２０ 流体出口通路
１２２ 吸気加熱システム
１２４ 第１の熱伝達アセンブリ
１２６ 流体入口通路
１２８ 流体出口通路
１３０ 入口、加熱ループ入口
１３２ 出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】