Kraftwerk Hunts Bay steigert Turbinenleistung durch Verdunstungskühlung

Herausforderungen für die Energieerzeugungsindustrie

Die moderne Gasturbinentechnologie hat enorme Fortschritte bei der Erhöhung der Anlagenkapazität und der Verbesserung des Wirkungsgrads gemacht, aber selbst diese modernen Anlagenkonzepte können Wärmeverluste erleiden, wenn keine geeigneten Kühltechniken implementiert werden. Das Hunts Bay Power Station ist ein 668 Megawatt (MW) Kombikraftwerk in Kingston, Jamaika. Das Werk befindet sich im Besitz der Jamaica Public Service Company Ltd. Die Anlage in Hunts Bay umfasst drei Verbrennungsturbinen: zwei GT Browns und eine GE Frame 7. Sie mussten den Anlagenbetrieb verbessern und die Leistung und Effizienz steigern, um Strom zurückzugewinnen und höhere Einnahmen zu erzielen. Auch die Stickoxid- und Kohlenmonoxidemissionen müssen in der Anlage kontinuierlich überwacht und kontrolliert werden, wobei die Umweltbelastung so gering wie möglich gehalten werden muss.

Steigende Nachfrage

Die durchschnittliche jährliche Stromnachfrage in Jamaika betrug in den letzten zehn Jahren etwa fünf Prozent, und die Prognose für die nächsten fünf Jahre liegt bei sechs Prozent pro Jahr. „Basierend auf unserer aktuellen installierten Kapazität von 668 Megawatt (MW) wird erwartet, dass die Nachfrage unsere Erzeugungskapazität übersteigt“, sagte Dave Stamp, Anlageningenieur des Kraftwerks Hunts Bay. Diese Situation veranlasste die Jamaica Public Service Company Ltd., neue Wege zu untersuchen, um die Kapazität ihrer Erzeugungseinheiten wirtschaftlich zu erhöhen. Eine dieser Methoden nutzt die Verdunstungskühlungstechnologie, die die Ansaugluft der Gasturbine kühlt. Die Munters-Lösung Da für den Betrieb von Gasturbinen große Luftmengen erforderlich sind, hängen die Leistungsausgabe und der Kraftstoffverbrauch stark vom Massenstrom, der Qualität und der Umgebungstemperatur der in die Brennkammer einströmenden Luft ab. „Je sauberer und kühler die in die Turbine einströmende Luft ist, desto effizienter arbeitet die Turbine, was zu einer höheren Leistungsausgabe führt“, sagte Stamp. „Umgekehrt nimmt die Leistung ab und die Effizienz sinkt, wenn die Ansauglufttemperatur steigt.“ Um die Eignung der Ansaugluftkühltechnologie für die klimatischen Bedingungen Jamaikas zu überprüfen, wurde ein Pilotprojekt gestartet. Die Gasturbine 4, eine John Brown Engineering MS5001 (Frame 5) Einheit mit einer ISO-Bewertung von 25,5 MW [59°F und 14,7 psia Ansaugluft] und einer Standortbewertung von 21,750 MW [88°F und 14,7 psia], wurde ausgewählt. „Wir haben von der Ansaugluftkühlung erfahren, als wir eine Anzeige von Munters zu diesem Thema gesehen haben“, sagte Stamp. „Später haben wir sie für eine Wirtschaftlichkeitsanalyse kontaktiert.“ Hunts Bay wählt das Munters TURBOdek-System Laut Stamp gab es mehrere Gründe, warum Hunts Bay sich für ein Verdunstungskühlsystem an der Anlage entschieden hat, statt andere Kühlmethoden zu verwenden. „Wir haben uns für die Verdunstungskühlung entschieden wegen der einfachen Nachrüstung, der niedrigen Betriebskosten und des geringen Druckabfalls am Lufteinlass“, sagte Stamp. „Es war auch die wirtschaftlich richtige Wahl für uns und die Einheit war einfach zu installieren.“ Das Munters TURBOdek-System sorgte während des Pilotversuchs für die Kühlung der Ansaugluft, was zu dauerhaften Installationen führte. Die klimatischen Bedingungen in Jamaika waren ideal für die Installation der Verdunstungskühlung. „Mit steigender Umgebungstemperatur ist eine allmähliche Kapazitätsminderung zu erwarten, und da Kingston in den Sommermonaten hohe Umgebungstemperaturen von 90-92°F hat, können nur etwa 85 % der ISO-MCR-Leistung (micro carbon residue) erreicht werden“, erklärte Stamp. Die Ergebnisse des Pilotversuchs zeigten, dass das Kraftwerk Hunts Bay von der Installation des Munters-Verdunstungskühlsystems profitierte. „Wir konnten bis zu 10 % unserer Leistungskapazität durch die Ergänzung der Verdunstungskühlelemente zurückgewinnen“, sagte Stamp. „Während Stromversorger in südlichen Klimazonen den Einfluss der Verdunstungskühlung auf die Turbinenleistung erkennen, sehen wir auch Chancen bis hinauf nach Toronto“, sagte Larry Klekar, Vertriebsleiter der Munters Systems Division. „Die Ansaugluftkühlung amortisiert sich so schnell, dass Installationen in den meisten Teilen Nord- und Südamerikas eine gute Entscheidung sind.“ „Die Kühlung der Verbrennungsluft für ein Gasturbinenkraftwerk ist eine intelligente Methode, mehr Leistung zu erzielen“, sagte Klekar. „Mit dem Munters-Verdunstungskühlsystem und einer Umgebungstemperatur von 95°F ist es möglich, bis zu 15 % der verlorenen Leistung allein durch die Kühlung der Ansaugluft zurückzugewinnen.“ Stamp merkte an: „Wir sind äußerst zufrieden mit der Leistung der Munters-Verdunstungskühlgeräte und planen, bald weitere Einheiten an unseren Turbinen zu installieren.“