Hunts Bayn voimalaitos parantaa turbiinin suorituskykyä haihdutusjäähdytyksellä

Energiantuotantoalan haasteet

Nykyaikainen kaasuturbiinitekniikka on edistynyt valtavasti laitoksen kapasiteetin lisäämisessä ja tehokkuuden parantamisessa, mutta nämäkin nykyaikaiset laitosmallit voivat kärsiä lämpöhäviöistä, ellei asianmukaisia jäähdytystekniikoita oteta käyttöön. Hunts Bayn voimalaitos on 668 megawatin (MW) kombivoimalaitos, joka sijaitsee Kingstonissa, Jamaikalla. Tehtaan omistaa Jamaica Public Service Company Ltd. Hunts Bayn laitoksessa on kolme polttoturbiinia: kaksi GT Brownia ja yksi GE Frame 7. Heidän oli parannettava laitoksen toimintaa ja lisättävä tuotantoa ja tehokkuutta saadakseen sähköä talteen ja tuottaakseen enemmän tuloja. Myös typpioksiduuli- ja hiilimonoksidipäästöjä on seurattava ja valvottava jatkuvasti laitoksessa pitäen ympäristövaikutukset mahdollisimman pieninä.

Kasvava kysyntä

Jamaikan keskimääräinen vuotuinen sähkön kysyntä viimeisen kymmenen vuoden aikana on ollut noin viisi prosenttia, ja ennuste seuraavalle viidelle vuodelle on kuusi prosenttia vuodessa. ”Nykyisen 668 megawatin (MW) asennetun kapasiteettimme perusteella odotetaan, että kysyntä ylittää tuotantokapasiteettimme,” sanoi Dave Stamp, Hunts Bayn voimalaitoksen laitossuunnittelija. Tämä tilanne sai Jamaica Public Service Company Ltd:n tutkimaan uusia taloudellisia keinoja voimalaitosyksiköidensä kapasiteetin kasvattamiseksi. Yksi näistä menetelmistä hyödyntää haihdutusjäähdytysteknologiaa, joka jäähdyttää kaasuturbiinin sisääntulevaa ilmaa. Muntersin ratkaisu Koska kaasuturbiinien toimintaan tarvitaan suuria määriä ilmaa, tuotanto- ja polttoaineenkulutus riippuvat voimakkaasti massavirran, ilmanlaadun ja ympäröivän ilman lämpötilan vaikutuksesta, kun ilma otetaan polttokammioon. ”Mitä puhtaampaa ja viileämpää sisään tuleva ilma on, sitä tehokkaammin turbiini toimii, mikä johtaa korkeampaan tehoon,” sanoi Stamp. ”Toisaalta, kun sisään tulevan ilman lämpötila nousee, teho laskee ja hyötysuhde heikkenee.” Sisään tulevan ilman jäähdytysteknologian soveltuvuuden todentamiseksi Jamaikan ilmasto-olosuhteisiin käynnistettiin pilottiprojekti. Kaasuturbiini 4, John Brown Engineeringin MS5001 (Frame 5) -yksikkö, jonka ISO-teholuokitus on 25,5 MW [59°F ja 14,7 psia (paunaa neliötuumaa kohti absoluuttista painetta) sisääntuleva ilma] ja paikallinen teholuokitus 21,750 MW [88°F ja 14,7 psia], valittiin testiyksiköksi. ”Tutustuimme sisään tulevan ilman jäähdytykseen, kun huomasimme Muntersin mainoksen aiheesta,” sanoi Stamp. ”Otimme myöhemmin yhteyttä heihin taloudellisen analyysin vuoksi.” Hunts Bay valitsee Munters TURBOdek -järjestelmän Stampin mukaan Hunts Bay valitsi voimalaitokselle haihdutusjäähdytysjärjestelmän useista syistä muiden jäähdytysmenetelmien sijaan. ”Valitsimme haihdutusjäähdytyksen sen helpon jälkiasennettavuuden, alhaisten käyttökustannusten ja pienen sisääntulopainehäviön vuoksi,” sanoi Stamp. ”Se oli myös meille taloudellisesti oikea valinta, ja yksikön asentaminen oli helppoa.” Muntersin TURBOdek-järjestelmä tarjosi jäähdytystä sisään tulevalle ilmalle pilottitestissä, mikä johti pysyviin asennuksiin. Jamaikan ilmasto-olosuhteet olivat ihanteelliset haihdutusjäähdytyksen asentamiseksi. ”Kapsiteetin asteittainen aleneminen on odotettavissa ympäristön lämpötilan noustessa, ja koska Kingstoniin kesäkuukausina kohoaa korkeat 90–92°F lämpötilat, voidaan saavuttaa vain noin 85 % ISO MCR:stä (mikrohiilen jäännös),” sanoi Stamp. Pilottitestin tulokset osoittivat, että Hunts Bayn voimalaitos hyötyi Muntersin haihdutusjäähdytysjärjestelmän asennuksesta. ”Palasimme jopa 10 % tehostamme haihdutusjäähdytysyksikön lisäämisen myötä,” sanoi Stamp. ”Vaikka etelän ilmastojen sähköyhtiöt ymmärtävät haihdutusjäähdytyksen vaikutuksen turbiinien suorituskykyyn, näemme myös mahdollisuuksia pohjoisessa, aina Torontoon asti,” sanoi Larry Klekar, Munters Systems Divisionin myyntipäällikkö. ”Sisään tulevan ilman jäähdytys maksaa itsensä takaisin niin nopeasti, että asennukset ovat kannattava valinta suurimmassa osassa Pohjois- ja Etelä-Amerikkaa.” ”Kaasuturbiinilaitoksen polttoilman jäähdytys on älykäs tapa saada lisää tehoa,” sanoi Klekar. ”Muntersin haihdutusjäähdytysjärjestelmän ja 95°F:n kuivan lämpötilan vallitessa on mahdollista saada takaisin jopa 15 % menetetystä tehosta pelkästään jäähdyttämällä sisään tulevaa ilmaa.” Stamp totesi: ”Olemme erittäin tyytyväisiä Muntersin haihdutusjäähdytysyksiköiden suorituskykyyn ja aiomme asentaa pian lisää yksiköitä turbiineihimme.”