Стендовая система охлаждения циклового воздуха для микро-ГТУ

Рассматривается стендовая система охлаждения циклового воздуха Combustion Turbine Inlet Cooling (CTIC), поступающего в микрогазотурбинную установку (микро-ГТУ), что позволяет сохранять вырабатываемую установкой электрическую мощность на проектном уровне в период сезонного повышения температуры воздуха. Охлаждение воздуха на входе в турбокомпрессор установки происходит до значения его расчетной температуры (по стандарту ISO равной 15˚С). Основу макета CTIC составляет промышленная система охлаждения на базе паровой компрессионной холодильной установки с аккумулятором холода. В качестве тела-накопителя холода в аккумуляторе использован водяной лед, в качестве охлаждающей цикловой воздух среды — ледяная вода (вода при температуре 0,5˚С – 1˚С). Эффект охлаждения циклового воздуха достигается пропуском ледяной воды, поступающей из аккумулятора холода через воздухо-водяной теплообменник, установленный на входе в турбокомпрессор микро-ГТУ. Цель исследования заключалась в определении ресурса работы аккумулятора холода в зависимости от скорости циркулирующей воды. Эксперименты проводились на стендовом макете системы охлаждения с аккумулятором холода, имеющим запас водяного льда 200 кг при работе с микро-ГТУ «C-30» фирмы Capstone. Поддержание температуры циклового воздуха на расчетном уровне достигается с помощью регулируемого по частоте циркуляционного насоса и цифровой измерительно-регулирующей системы с программным пакетом LabVIEW. Результаты исследования показали, что рассмотренная макетная система CTIC в режиме разрядки аккумулятора способна поддерживать необходимую расчетную температуру циклового воздуха 15°C в течение 6 часов, что вполне достаточно для покрытия пиковой нагрузки рабочего дня. Оценены техникоэкономические показатели установки.

1. Product Specification Model C30 Capstone MicroTurbine, 460000 Rev. J. (December 2010): [Electronic resource.] // Capstone Turbine Corporation. URL: https://www.capstoneturbine.com/ (Date of asking: 28.04.2018.)

2. Friedrich M., Armstrong P. R., Smith D. L. New technology demonstration of microturbine with heat recovery at Fort Drum, New York. Pacific Northwest National Laboratory Richland, Washington 2004.

3. Punwani D. V. Turbine inlet cooling case study for an industrial CHP system for multiple buildings in the Midwest. Intern. District Energy Association Annual Conf. Chicago, Illinois, June 2012.

4. Buecker B., Mieckowski C. Turbine Inlet Air Cooling Cutting Edge Technology. Power Engineering. April 2012; 116(4): 58–62.

5. Hany A. Al-Ansary, Jamel A. Orfi, Mohamed E. Ali Impact of the use of a hybrid turbine inlet air cooling system in arid. Climates Energy Conversion and Management 2013; (75): 214–223.

6. Наши Шахин, Хасан Акул – Фритерм А. С. Системы охлаждения циклового воздуха для газовых турбин // Турбины и дизели 2011, (2): 28–31.

7. Наши Шахин, Хасан Акул – Фритерм А. С. Системы охлаждения циклового воздуха для газовых турбин// Турбины и дизели 2011, (3): 32–35.

8. Sepehr Sanaye, Abbasali Fardad, Masoud Mostakhdemi. Thermoeconomic optimization of an ice thermal storage system for gas turbine inlet cooling. Energy 2011; (36): 1057–1067.

9. R. Chacartegui, F. Jimenez-Espadafor, D. Sanchez. T. Sanchez. Analysis of combustion turbine inlet air cooling systems applied to an operating cogeneration power plant. Energy Conversion and Management 2008; (49): 2130–2141.

10. Jean-Pierre Bedecarrats, Francoise Strub. Gas turbine performance increase using an air cooler with a phase change energy storage. Applied Thermal Engineering 2009; (29): 1166–1172.