LM6000 производства General Electric является наиболее широко используемой в мире, с более чем 1000 экземпляров, находящихся в эксплуатации. Как и во всех газовых турбинах (ГТ), выходная мощность и удельный расхода тепла заметно ухудшаются в жаркую погоду. ARCTIC (Absorption Refrigeration Cycle Turbine Inlet Conditioning, Абсорбционная аммиачная холодильная машина) устраняет этот недостаток.
Номинальная мощность и удельный расход тепла всех ГТ ухудшаются с увеличением температуры окружающей среды. К сожалению, в большинстве регионов,теплая погода (суточная и годовая) совпадает с наибольшим спросом на электроэнергию.
Хорошим примером изменения мощности от изменения температуры окружающей среды служит газовая турбина LM6000 компании General Electric. У этой ГТ при температуре окружающей среды 10 градусов Цельсия мощность составляет 51,3 МВт. Но когда температура поднимается до 35 градусов Цельсия, мощность падает до 38,5 МВт. Этот факт является основной причиной, почему многие ГТ в теплую погоду имеют некоторые устройства охлаждения воздуха на входе.
Новая система подачи охлажденного воздуха
Исторически сложилось так, что для ГТ было два основных варианта охлаждения воздуха на входе: испарительное охлаждение и компрессорное охлаждение. При 35 градусов Цельсия, испарительное охлаждение увеличивает мощность LM6000 до 44,6 МВт (в зависимости от влажности). Компрессорное охлаждение при температуре 35 градусов Цельсия воздуха на входе увеличивает мощность до 49 МВт. При этих способах охлаждения большая часть мощности расходуется на само охлаждение воздуха.
Третий вариант в настоящее время доказал свою ценность в долгосрочной эксплуатации. Абсорбционная аммиачная холодильная машина (ARCTIC), разработанная компанией Energy Concepts Co., использует тепло уходящих газов после ГТ.
С ARCTIC, чистая мощность LM6000 при той же температере 35 градусов Цельсия увеличивается до 51 МВ. Прирост производительности достигается путем использования тепла уходящих газов для получения необходимого охлаждения. На рисунке ниже показана мощность, которая достигается с использованием и без использования ARCTIC на LM6000.
Описание схемы ARCTIC.
Состав системы ARCTIC показан на рисунке ниже.
Насыщенный пар аммиака с большим содержанием воды выходит из теплообменника (Heat recovery vapor generator) и поступает в ректификационную колонну (Rectifier). Там происходит отделение пара аммиака от воды. Затем аммиак попадает в конденсатор (Evaporative condenser), где аммиак охлаждается, и через теплообменник (Refrigerant heat exchanger) подается на охлаждение воздуха для газовой турбины в охладитель (Turbine inlet air chiller). Забрав тепло от воздуха, аммиак вскипает, и через абсорбер (Absorber), где забирает с собой воду, вновь подается на вход теплообменника (Heat recovery vapor generator).
Система ARCTIC была испытана и при низких температурах окружающего воздуха. Газовая турбина LM6000 требует, чтобы воздух на входе был как минимум с температурой -12 градусов Цельсия. Если температура будет ниже, то появляется риск обледенения сопел компрессора турбины. Система ARCTIC имеет противообледенительный режим, в котором она при необходимости может нагреть воздух до -6 градусов Цельсия для предотвращения обледенения. Переход между режимами нагрева и охлаждения происходит автоматически.
