(57)【要約】【課題】互いに直列流れ配置の形態で結合された第１の圧縮機（１４）、第２の圧縮機（１６）、燃焼器（１８）及びタービン（２２）と、第１の圧縮機と第２の圧縮機との間に結合された第１の熱交換器（７０）及び第２の熱交換器（８０）を含む中間冷却器（５２）とを含むガスタービンエンジン（１０）を運転する方法を提供する。【解決手段】本方法は、第１の圧縮機から第１の熱交換器に加圧空気流を流す段階と、第１の熱交換器を通って流れる第１の作動流体（７６）を使用して加圧空気流からエネルギーを抽出して該加圧空気流の作動温度を低下させかつ第１の作動流体の作動温度を上昇させるのを可能にし、またプロセス熱交換器（７４）に第１の作動流体を流す段階と、第１の熱交換器から第２の圧縮機に加圧空気流を流す段階とを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の圧縮機（１４）、第２の圧縮機（１６）、燃焼器（１８）及びタービン（２２）を含むガスタービンエンジン（１０）のための中間冷却器システム（５０）であって、
貫流する第１の作動流体（７６）を有する第１の冷却システム（６０）であって、前記第１の圧縮機から流れる加圧空気流からエネルギーを抽出して該加圧空気流の作動温度を低下させ、かつ前記第１の作動流体の作動温度を上昇させるのを可能にするようにまた前記加圧空気を第２の圧縮機に送るように構成されたこの第１の冷却システム（６０）を含む中間冷却器（５２）と、
前記第１の作動流体を受けるように構成されたプロセス熱交換器（７４）とを具備することを特徴とする中間冷却器システム（５０）。
【請求項２】
前記プロセス熱交換器（７４）が、プロセスの温度を上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項３】
前記中間冷却器（５２）が、前記第１の冷却システム（６０）とは異なる第２の冷却システム（６２）をさらに含み、
前記第２の冷却システムが、前記第１の冷却システムから吐出された加圧空気流を受けかつそれを通って流れる第２の作動流体（８８）を使用して該加圧空気流からエネルギーを抽出して前記第２の冷却システムから前記第２の圧縮機（１６）に吐出される空気流の作動温度を低下させるのを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項４】
前記第２の冷却システム（６２）を通る第２の作動流体（８８）の流れを調整して前記第２の圧縮機（１６）に流れる空気流の作動温度を調整するのを可能にするように構成された制御システム（１００）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項５】
前記制御システムに結合されかつ前記第２の作動流体（８８）の作動温度を測定するように構成された温度センサと、
前記制御システムに結合されかつ前記第２の作動流体（８８）の質量流量を測定するように構成された質量流量センサと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項６】
前記制御システム（１００）が、前記測定した第２の作動流体温度及び質量流量を利用して、バイパス弁（８６）及び可変速度ポンプ（８２）の少なくとも１つを作動させて前記第２の冷却システムを通る第２の作動流体（８８）の流れを調整するのを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項５記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項７】
前記第１の冷却システム（６０）が、第１の熱交換器（７０）と流れ連通状態で結合された第１のポンプ（７２）を含み、
前記第２の冷却システム（６２）が、第２の熱交換器（８０）と流れ連通状態で結合された第２のポンプ（８２）を含むことを特徴とする請求項３記載の中間冷却器システム（５０）。
【請求項８】
第１の圧縮機（１４）と、
前記第１の圧縮機の下流に配置された第２の圧縮機（１６）と、
前記第２の圧縮機と流れ連通状態で結合されたタービン（２２）と、
中間冷却器システム（５０）と、を含み、
前記中間冷却器システム（５０）が、前記第１の圧縮機の下流に結合されてそれを通して該第１の圧縮機から吐出された加圧空気を送るようになった中間冷却器（５２）を含み、
前記中間冷却器が、それを通って流れる第１の作動流体（７６）を有する第１の熱交換器（７０）と、それを通って流れる第２の作動流体（８８）を有する第２の熱交換器（８０）とを含み、
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器から吐出された加圧空気流を受けかつ該加圧空気流からエネルギーを抽出して前記第２の熱交換器から前記第２の圧縮機に吐出される空気流の作動温度を低下させるのを可能にするように構成されている、
ガスタービンエンジン組体（８）。
【請求項９】
プロセス熱交換器（７４）をさらに含み、
前記第１の熱交換器（７０）が、それを通って流れる加圧空気流からエネルギーを抽出して該加圧空気流の作動温度を低下させかつ前記第１の作動流体（７６）の作動温度を上昇させるのを可能にするように構成され、
前記プロセス熱交換器が、前記第１の作動流体を受けるように構成されていることを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン組体（８）。
【請求項１０】
前記プロセス熱交換器（７４）が、プロセスの温度を上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項９記載のガスタービンエンジン組体（８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンを運転するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に、直列流れ配置の形態で、エンジンを通って流れる空気を加圧するための高圧圧縮機と、その中で燃料が加圧空気と混合されかつ点火されて高温ガス流を形成する燃焼器と、高圧タービンとを含む。高圧圧縮機、燃焼器及び高圧タービンは、まとめてコアエンジンと呼ばれることもある。そのようなガスタービンエンジンはまた、高圧圧縮機に加圧空気を供給するための低圧圧縮機又はブースタを含むことができる。
【０００３】
ガスタービンエンジンは、航空機、発電及び船舶用途を含む多くの用途において使用される。所望のエンジン作動特性は、もちろん用途毎に異なる。従って、少なくとも１つの公知のガスタービンは、高圧圧縮機に流入する空気の圧力を増大させるのを可能にするブースタ圧縮機を含み、それによってガスタービンエンジンの高い出力及び効率が得られる。ブースタ圧縮機と高圧圧縮機との間に中間冷却器熱交換器を配置して、高圧圧縮機に流入する空気の温度を低下させるのを可能にすることができる。中間冷却器を使用することにより、高圧圧縮機によって行われる仕事量を減少させながらエンジンの効率を高めることが可能になる。さらに、少なくとも１つの公知の中間冷却器熱交換器は、冷却媒体として水を使用してブースタ圧縮機から流出する空気流を冷却する。冷却媒体として水を使用する場合、水冷式冷却塔を使用して水からの熱が除去される。中間冷却器システムは、発生した熱のほぼ全てを中間冷却器から大気中に廃棄する。従って、中間冷却器によって廃棄される熱は、捕捉されることはなく、従って如何なる有益な目的にも利用されていない。
【特許文献１】米国特許第５，６５５，３７３号公報
【特許文献２】米国特許第５，７８２，０９３号公報
【特許文献３】米国特許第５，９３７，６３３号公報
【特許文献４】米国特許第６，４０８，６０９Ｂ１号公報
【特許文献５】ＮＡＲＥＮＤＲＡ  ＤＩＧＡＭＢＥＲ  ＪＯＳＨＩ  ＥＴ  ＡＬ．；  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｅｎｇｉｎｅｓ；  出願番号１０／６９９，２４４；  出願日Ｏｃｔｏｂｅｒ  ３１，  ２００３；  ＡＴ  Ｄｋｔ．  Ｎｏ．１３２０３５；  １５  ｐｇｓ．
【特許文献６】ＮＡＲＥＮＤＲＡ  ＤＩＧＡＭＢＥＲ  ＪＯＳＨＩ  ＥＴ  ＡＬ．；  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｅｎｇｉｎｅｓ；  出願番号１０／８５６，６４０；  出願日Ｍａｙ  ２８，  ２００４；  ＡＴ  Ｄｋｔ．  Ｎｏ．１４０７３０；  １３  ｐｇｓ．
【特許文献７】ＭＩＣＨＡＥＬ  ＪＯＳＥＰＨ  ＲＥＡＬＥ  ＥＴ  ＡＬ．；  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｅｎｇｉｎｅｓ；  出願日Ｊａｎｕａｒｙ  ２６，  ２００５；  ＡＴ  Ｄｋｔ．  Ｎｏ．１４００６９；  １６  ｐｇｓ．
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様では、互いに直列流れ配置の形態で結合された第１の圧縮機、第２の圧縮機、燃焼器及びタービンと、第１の圧縮機と第２の圧縮機との間に結合された第１の熱交換器及び第２の熱交換器を含む中間冷却器とを含むガスタービンエンジンを運転する方法を提供する。本方法は、第１の圧縮機から第１の熱交換器に加圧空気流を流す段階と、第１の熱交換器を通って流れる第１の作動流体を使用して加圧空気流からエネルギーを抽出して該加圧空気流の作動温度を低下させかつ第１の作動流体の作動温度を上昇させるのを可能にし、またプロセス熱交換器に第１の作動流体を流す段階と、第１の熱交換器から第２の圧縮機に加圧空気流を流す段階とを含む。
【０００５】
別の態様では、少なくとも１つの第１の圧縮機、第２の圧縮機、燃焼器及びタービンを含むガスタービンエンジンのための中間冷却器システムを提供する。本中間冷却器システムは、それを通って流れる第１の作動流体を有し、それを通って流れる加圧空気流からエネルギーを抽出して該加圧空気流の作動温度を低下させかつ第１の作動流体の作動温度を上昇させるのを可能にするように構成された第１の冷却システムを含む中間冷却器と、第１の作動流体を受けるように構成されたプロセス熱交換器とを含む。
【０００６】
さらに別の態様では、ガスタービンエンジン組体を提供する。本ガスタービンエンジン組体は、第１の圧縮機と、第１の圧縮機の下流に配置された第２の圧縮機と、第２の圧縮機と流れ連通状態で結合された燃焼器及びタービンと、中間冷却器システムとを含む。中間冷却器システムは、第１の圧縮機の下流に結合されてそれを通して該第１の圧縮機から吐出された加圧空気を送るようになった中間冷却器を含み、中間冷却器は、それを通って流れる第１の作動流体を有する第１の熱交換器と、それを通って流れる第２の作動流体を有する第２の熱交換器とを含み、第２の熱交換器は、第１の熱交換器から吐出された加圧空気流を受けかつ該加圧空気流からエネルギーを抽出して、第２の熱交換器から吐出される空気流の作動温度を低下させるのを可能にするように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、ガスタービンエンジン１０と中間冷却器システム５０とを含むガスタービンエンジン組体８のブロック図である。以下においてより詳細に説明する中間冷却器システム５０を除けば、エンジン１０は、当技術分野において公知であり、直列流れ配置の関係で、低圧圧縮機又はブースタ１４、高圧圧縮機１６、燃焼器１８、高圧タービン２０、低圧タービン又は中間タービン２２、及び出力タービン又はフリータービン２４を含む。低圧圧縮機又はブースタ１４は、入口２６と出口２８とを有し、また高圧圧縮機１６は、入口３０と出口３２とを含む。燃焼器１８は、高圧圧縮機出口３２とほぼ一致した入口３４と、出口３６とを有する。
【０００８】
高圧タービン２０は、第１のロータシャフト４０によって高圧圧縮機１６に結合され、また低圧タービン２２は、第２のロータシャフト４２によって低圧圧縮機１４に結合される。ロータシャフト４０及び４２は各々、エンジン１０の長手方向中心軸線４３に対してほぼ同軸に整列される。エンジン１０を使用して、出力タービンシャフト４４に結合することができる負荷（図示せず）を駆動することができる。別の実施形態では、負荷は、ロータシャフト４２の前方延長部（図示せず）に結合することができる。
【０００９】
作動中、低圧圧縮機入口２６に引き込まれた周囲空気は、加圧され、下流方向に高圧圧縮機１６に流れる。高圧圧縮機１６は、その空気をさらに加圧し、高圧空気を燃焼器１８に供給し、燃焼器において、高圧空気は燃料と混合され、この混合気が点火されて高温の燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは燃焼器１８から流れて、タービン２０、２２及び２４を駆動する。
【００１０】
エンジン１０の出力は、少なくとも部分的にはガス流路に沿った様々な位置におけるガス流の温度に関係している。より具体的には、高圧圧縮機出口３２におけるガス流の温度及び燃焼器出口３６におけるガス流の温度は、エンジン１０の作動中に厳密にモニタされる。高圧圧縮機１６に流入するガス流の温度を低下させることにより、一般的にエンジン１０の出力が増大することになる。
【００１１】
高圧圧縮機１６に流入するガス流の温度を低下させるのを可能にするために、ガスタービンエンジン１０は、低圧圧縮機１４と流れ連通状態で結合された中間冷却器システム５０を含む。低圧圧縮機１４からの空気流は、中間冷却器システム５０に流れて、高圧圧縮機１６に戻される前にさらに冷却されるようになる。
【００１２】
図２は、図１に示す例示的な中間冷却器システム５０のブロック図である。高圧圧縮機１６に流入するガス流の作動温度を低下させるのを可能にするために、中間冷却器システム５０は、中間冷却器５２を含む。この例示的な実施形態では、低圧圧縮機１４からの空気流５６は、冷却した空気５８を高圧圧縮機１６に戻す前に中間冷却器５２を通して流されて、さらに冷却されるようになる。
【００１３】
この例示的な実施形態では、中間冷却器システム５０はまた、第１の又は主冷却システム６０と、第２の又は二次冷却システム６２とを含む。主冷却システム６０は、熱交換器７０と、ポンプ７２と、これらの熱交換器７０及びポンプ７２と流れ連通状態で結合された少なくとも１つのプロセス熱交換器７４とを含む。本明細書で使用する場合、プロセス熱交換器７４は、熱を発生して設備を加熱するのを可能にするように構成された、設備内に設置した熱交換器と定義する。さらに、本明細書では１つのみのプロセス熱交換器７４を記載しているが、主冷却システム６０は、様々な設備を加熱するために１つ又は複数の異なる設備内に設置された複数のプロセス熱交換器７４を含むことができることを理解されたい。この例示的な実施形態では、主冷却システム６０は、実質的に閉ループ構成で作動し、該主冷却システム６０を通って流れてガス流路から抽出したエネルギーを除去するようになった作動流体７６を含む。従って、またこの例示的な実施形態では、主冷却システム６０は、所望に応じて該主冷却システム６０に対して付加的な作動流体７６を追加するのを可能にするタンク又は作動流体溜め７８を含む。別の実施形態では、主冷却システム６０は、熱交換器７０から吐出された作動流体７６の少なくとも一部分をプロセス熱交換器７４を迂回させてポンプ７２に戻すことができるようなバイパス弁７９を含む。
【００１４】
二次冷却システム６２は、熱交換器８０と、ポンプ８２と、冷却塔８４と、バイパス弁８６とを含む。この例示的な実施形態では、二次冷却システム６２は、実質的に閉ループ構成で作動し、該二次冷却システム６２を通って流れてガス流路から抽出したエネルギーを除去するようになった作動流体８８を含む。従って、またこの例示的な実施形態では、二次冷却システム６２は、所望に応じて該二次冷却システム６２に対して付加的な作動流体８８を追加するのを可能にするタンク又は作動流体溜め８９を含む。この例示的な実施形態では、バイパス弁８６は、熱交換器８０から吐出された作動流体８８の少なくとも一部分を冷却塔８４を迂回させてポンプ８２に戻すことができるように作動する。
【００１５】
中間冷却器システム５０はまた、該中間冷却器システム５０の動作を制御するように構成された制御システム１００を含む。より具体的には、またこの例示的な実施形態では、制御システム１００は、各々が主冷却システム６０に結合された温度センサ１１０と質量流量センサ１１２とを含む。より具体的には、温度センサ１１０及び質量流量センサ１１２は、主冷却システム６０内の作動流体７６の温度及び質量流量を検知するように構成される。制御システム１００はまた、温度センサ１１４と、温度センサ１１６と、温度センサ１１８とを含む。この例示的な実施形態では、温度センサ１１４は、中間冷却器５２内に流れる空気流５６の温度（Ｔ２３）を検知するように構成され、温度センサ１１６は、それぞれ熱交換器７０及び８０間の空気温度（Ｔ２４）を検知するように構成され、また温度センサ１１８は、中間冷却器５２から吐出された空気流５８の温度（Ｔ２５）を検知するように構成される。この例示的な実施形態では、制御システム１００はまた、それぞれポンプ７２、ポンプ８２及びバイパス弁８６に対して電気的に結合されてポンプ７２、ポンプ８２及びバイパス弁８６の作動を制御するのを可能にする。より具体的には、制御システム１００は、中間冷却器システム５０から受けた入力、或いはそれに代えてオペレータから受けた入力に基づいて、ポンプ７２及び８２を作動／非作動にするように、またバイパス弁８６を開／閉にするように構成される。別の実施形態では、制御システム１００はまた、二次冷却システム６２内の作動流体８８の温度及び質量流量を検知するように構成された温度センサ（図示せず）及び質量流量センサ（図示せず）を含む。
【００１６】
この例示的な実施形態では、制御インタフェース部１２０は、温度センサ１１０、質量流量センサ１１２、温度センサ１１４、温度センサ１１６、温度センサ１１８、ポンプ７２、ポンプ８２及びバイパス弁８６から受けたアナログデータをサンプリングする。制御インタフェース部１２０は、その後の処理のためにアナログデータをデジタル信号に変換する。コンピュータ１２２は、制御インタフェース部１２０からサンプリングしかつデジタル化したセンサデータを受けて、高速データ分析を行う。
【００１７】
コンピュータ１２２は、キーボード１２４を介してオペレータから命令を受ける。それに限定されないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び／又は陰極線管のような関連するモニタ１２６により、オペレータは、コンピュータ１２２から受けたデータを観察することが可能になる。コンピュータ１２２は、オペレータが供給した命令及びパラメータを使用して、制御インタフェース部１２０に制御信号及び情報を提供する。
【００１８】
１つの実施形態では、コンピュータ１２２は、例えばフロッピディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、磁気光学ディスク（ＭＯＤ）ドライブ及び／又は何らかのその他のデジタル装置のような装置１２８を含み、ここで言う何らかのその他のデジタル装置には、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、或いはネットワーク、インターネット及び今後開発されるであろうデジタル手段などの他のデジタルソースのようなコンピュータ読取り可能媒体１３０から命令及び／又はデータを読取るためのイーサネット（登録商標）装置のようなネットワーク接続装置が含まれる。別の実施形態では、コンピュータ１２２は、ファームウエア（図示せず）内に記憶した命令を実行する。コンピュータ１２２は、本明細書に記載した機能を行うようにプログラムされており、また本明細書で使用する場合、コンピュータという用語は、一般的にコンピュータとして知られている集積回路そのものに限定されるものではなく、広くコンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理制御装置、特定用途向け集積回路及びその他のプログラマブル回路を意味しており、本明細書において、これらの用語は互換可能に使用している。
【００１９】
図３は、通常運転時における中間冷却器システムのグラフ図である。この例示的な実施形態では、ポンプ７２は、第１の温度の作動流体７６が熱交換器７０を通って流れるように作動し、はたポンプ８２は、第１の温度の作動流体８８が熱交換器８０を通って流れるように作動する。次に、ガスタービンエンジン１０は、空気流５６が中間冷却器５２を通って流れるように初期設定される。より具体的には、第１の温度Ｔ２３の空気流５６が、熱交換器７０を通って流れる。例えば、またこの例示的な実施形態では、Ｔ２３は、ほぼ３５０°Ｆである。熱交換器７０を含む主冷却システム６０は、空気流５６から熱を抽出し、従って空気流５６の温度を低下させる。この例示的な実施形態では、熱交換器７０から吐出された空気流５６の温度は、約１５０°Ｆである。さらに、空気流５６から抽出された熱は、作動流体７６の温度を上昇させるために利用される。従って、図３に示すように、空気流５６が温度Ｔ２３で熱交換器７０内に流れる時（図３の左側に示す）、作動流体７６は空気流５６とは反対の方向（図３で左から右に示す）に熱交換器７０を通って流れて、空気流５６の温度が第１の温度Ｔ２３から第２の温度Ｔ２４まで徐々に低下する一方、作動流体７６の温度は、第１の温度２００から該第１の温度２００よりも高い第２の温度２０２まで徐々に上昇する。この例示的な実施形態では、プロセス熱交換器７４は、比較的低温の空気流５６を熱交換器８０に流す前に、所望の量の熱を抽出する。
【００２０】
次に、熱交換器８０を通して比較的低温の空気流５６を流して、空気流５６の温度を第１の温度Ｔ２４から第２の温度Ｔ２５まで徐々に低下させる一方、作動流体８８の温度を第１の温度２０４から該第１の温度２０４よりも高い第２の温度２０６まで徐々に上昇させるようにする。この例示的な実施形態では、圧縮機１６に流れる空気流５８は、可変速度ポンプ８２及び／又はバイパス弁８６の少なくとも１つを利用することによって、所望の温度に維持される。より具体的には、可変速度ポンプ８２は、熱交換器８０を通って流れる作動流体８８の量を変化させ、従って圧縮機１６に流れる空気流５８の温度を調整する。別の実施形態では、制御システム１００は、バイパス弁８６を開及び／又は閉のいずれかにして、熱交換器８０を通って流れる作動流体８８の量を調整し、従って圧縮機１６に流れる空気流５８の温度を調整するのを可能にする。
【００２１】
図３に破線で示す別の実施形態では、プロセス熱交換器７４がより低い温度設定点に維持されている場合には、熱交換器７０を通って流れる加圧空気流５６は、比較的高い温度（Ｔ２４）で熱交換器８０に流入することになる。従って、制御システム１００は、バイパス弁８６を開及び／又は閉のいずれかにして、熱交換器８０を通って流れる作動流体８８の量を増大させ、従って圧縮機１６に流れる空気流５８の温度を所望の温度（Ｔ２５）に調整するのを可能にする。
【００２２】
従って、主冷却システム６０は、熱交換器８０を通して空気流５６を流す前に、空気流５６の作動温度を低下させるのを可能にする。さらに、プロセス熱交換器７４を通して作動流体７６を流す前に作動流体７６の温度を上昇させる。従って、空気流５６から除去した熱を利用して、冷却システム６０内の作動流体７６の作動温度を上昇させ、この作動流体７６は次に、プロセス熱交換器７４に流され、それに限定されないが、様々な建物を暖房することのようなプロセス用途に利用される。
【００２３】
熱交換器７０を通して空気流５６を流した後には、実質的により低温の空気が熱交換器８０を通って流れる。より具体的には、またこの例示的な実施形態では、熱交換器８０に流入する空気流（Ｔ２４）は、約１５０°Ｆの作動温度を有することになり、つまりＴ２４はほぼ１５０°Ｆである。熱交換器８０を含む二次冷却システム６２は、この空気流から熱を抽出し、従って空気流５８の温度をさらに低下させる（Ｔ２５）ことになり、つまりＴ２５はほぼ１００°Ｆである。この例示的な実施形態では、熱交換器８０に流入する空気流の温度（Ｔ２４）は、空気流５８（Ｔ２５）が所定の作動温度、つまりＴ２５がほぼ１００°Ｆに維持されるまで、二次冷却システム６２を利用して低下される。さらに、この空気流から抽出された熱は、作動流体８８の温度を上昇させるために利用される。従って、二次冷却システム６２は、高圧圧縮機１６に空気流を流す前に、その空気流の作動温度を低下させるのを可能にする。
【００２４】
従って、また例示的な実施形態では、ガスタービン空気流の質量流量及びエネルギー抽出量は、二次冷却システム６２を利用して第１の冷却ループ６０内で抽出される熱とは独立してその空気流を所望の温度Ｔ２５まで冷却することによって独立して制御することができる。より具体的には、制御システム１００は、加圧空気温度Ｔ２３及び中間冷却器温度Ｔ２４を測定し、ガスタービン制御装置（図示せず）から空気の質量流量を取得する。所定の又は所望のＴ２５は、制御システム１００に入力される。制御システム１００は次に、プロセス熱交換器７４内で使用するために主冷却システム６０が所望のエネルギーを抽出した後の加圧空気内に残留する熱を抽出することになる二次冷却システム６２内の作動流体８８の質量流量及び温度を計算する。制御システム１００が作動流体８８の質量流量及び温度を計算した後に、バイパス弁８６を作動させて、熱交換器８０を通って流れる作動流体８８の量を調整するのを可能にする。従って、制御システム１００は、熱交換器８０を通って流れる作動流体８８の量を増大又は減少のいずれかにするようにバイパス弁８６を作動させることによって、高圧圧縮機１６に流れる空気流５８の温度（Ｔ２５）を調整するのを可能にする。
【００２５】
上記の中間冷却器システムは、地域暖房用途における建物暖房のようなプロセス用途のために熱水及び／又は低温蒸気を生成するために使用する中間冷却器熱交換器を含む。その地域は、１つ又はそれ以上の空間を含むことができ、それらの空間内では、補助熱交換器を使用してプロセス処理又は空調のためにこの加熱媒体から熱を抽出する。より具体的には、本明細書に記載した中間冷却器システムは、２つの異なる冷却媒体回路、すなわち主冷却システムと二次冷却システムとを含む。主冷却システムは、ガスタービンエンジンから受けた加圧空気から熱を抽出するために使用される。他方、二次冷却システムは、ガスタービンエンジンに戻るように流れる空気流の作動温度を低下させるために使用される。この例示的な実施形態では、ガスタービン空気流の質量流量及びエネルギー抽出量は、二次冷却システムを利用してガスタービンエンジンに流れる空気流を所望のＴ２５温度まで冷却することによって、独立して制御される。より具体的には、制御システムは、加圧空気温度Ｔ２３及び中間冷却器温度Ｔ２４を測定し、ガスタービン制御装置から空気の質量流量を取得する。制御システムはまた、ガスタービン制御装置から所望のＴ２５を取得する。制御システムは次に、主冷却システム６０がその所望の全エネルギーを抽出した後の加圧空気内に残留する熱を抽出することになる二次冷却システム６２内の作動流体８８の質量流量及び温度を計算する。
【００２６】
従って、本明細書に記載した中間冷却器システムは、地域を暖房し、それによって、それに限定されないが、天然ガスのような付加的な熱源の必要性を低減するのに使用することができる。従って、ガスタービン複合サイクル発電プラントを利用して電力を開発し、かつ少なくとも１つの建物を暖房することができる。さらに、本明細書に記載した中間冷却器システムは、少なくとも1つの公知の中間冷却器ではそうでなければ廃棄されていたエネルギーの約６０％〜８０％を利用するのを可能にする。本明細書に記載した中間冷却器システムはまた、熱抽出システム及びガスタービンが限られたパラメータの範囲内で独立して作動することを可能にする。従って、本明細書に記載した中間冷却器システムは、ガスタービンエンジンを利用して地域を暖房するためのコスト効果がありかつ高い信頼性がある方法を提供する。
【００２７】
以上、中間冷却器システムの例示的な実施形態を詳細に説明している。中間冷却器システムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本システムの構成要素は、本明細書に記載したその他の構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。具体的には、本明細書に記載した中間冷却器システムは、あらゆる公知のガスタービンエンジンに利用することができる。
【００２８】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】中間冷却器システムを含む例示的なガスタービンエンジンのブロック図。
【図２】通常ガスタービン運転時における、図１に示す例示的な中間冷却器システムのブロック図。
【図３】通常ガスタービン運転時における、図２に示す中間冷却器システムのグラフ図。
【符号の説明】
【００３０】
８  ガスタービンエンジン組体
１０  ガスタービンエンジン
１４  低圧圧縮機
１６  高圧圧縮機
１８  燃焼器
２０  高圧タービン
２２  低圧タービン
２４  フリータービン
５０  中間冷却器システム
５２  中間冷却器
６０  主冷却システム
６２  二次冷却システム
７０  主冷却システムの熱交換器
７４  プロセス熱交換器
８０  二次冷却システムの熱交換器
８４  二次冷却システムの冷却塔
１００  制御システム
【図１】
2006220150.tif 000003
【図２】
2006220150.tif 000004
【図３】
2006220150.tif 000005