Base de connaissances
Une turbine à gaz est une machine qui déplace de l'air : sa puissance dépend de la masse d'air que le compresseur peut avaler, et l'air chaud est de l'air léger. Un après-midi à 40 °C, une turbine lourde fournit typiquement 15 à 25 % de moins que sa puissance nominale à la condition ISO de 15 °C, et son rendement thermique se dégrade - précisément quand le réseau a le plus besoin de puissance. Le refroidissement de l'air d'admission refroidit l'air avant le compresseur et regagne une bonne part de cette puissance. Ce guide explique les méthodes, le rôle de la batterie à ailettes d'admission et ce qu'une telle batterie doit supporter.
Pourquoi la température coûte de la puissance
Le compresseur tourne à vitesse fixe et aspire un volume d'air fixe par seconde. Quand l'air est plus chaud, ce volume pèse moins, la turbine brûle moins de combustible à la même température de combustion et la puissance sur l'arbre baisse - à peu près un demi à un pour cent par kelvin au-dessus de 15 °C, selon la machine. Le rendement baisse aussi, parce que le compresseur dépense davantage de travail sur de l'air chaud. Une turbine donnée pour 100 MW à 15 °C peut donc fournir environ 80 MW à 40 °C, et les 20 MW manquants sont les mégawatts les plus précieux de l'année.
Évaporatif, brumisation ou batteries
Les refroidisseurs évaporatifs et les systèmes de brumisation pulvérisent de l'eau dans l'air d'admission ; l'eau s'évapore et refroidit l'air vers sa température de bulbe humide. Ils sont bon marché et efficaces en climat sec, mais ils ne peuvent pas refroidir au-dessous de la température de bulbe humide, perdent l'essentiel de leur effet dans l'air humide et consomment de l'eau traitée. Le refroidissement mécanique de l'admission utilise des batteries à ailettes dans la prise d'air, alimentées en eau glacée ou en mélange glycolé par un groupe froid ou un réservoir de stockage thermique : l'air peut être refroidi à 10 °C ou moins quelle que soit l'humidité, au prix d'une installation frigorifique et de sa consommation.
Les mêmes batteries fonctionnent en sens inverse en hiver. Dans un air froid et humide, de la glace peut se former dans les filtres d'admission et sur les premiers étages du compresseur ; du glycol chaud dans la batterie d'admission - souvent chauffé avec de la chaleur récupérée - relève l'air de quelques kelvins au-dessus de zéro et maintient la turbine en marche. De nombreuses installations utilisent un même ensemble de batteries pour les deux fonctions.
Ce qu'une batterie d'admission doit supporter
Une batterie d'admission se trouve dans tout le flux d'air de la turbine, si bien que sa perte de charge côté air coûte directement de la puissance : chaque pascal de plus à l'admission est de la puissance et du rendement perdus, c'est pourquoi les batteries d'admission sont conçues pour une faible vitesse frontale et une faible perte de charge plutôt que pour la compacité. Quand l'air est refroidi au-dessous de son point de rosée, de l'eau se condense sur les ailettes ; des séparateurs de gouttes en aval de la batterie et des bacs de récupération en dessous gardent cette eau hors du compresseur. La batterie ne doit en outre rien libérer dans l'admission - matériau des ailettes, produits de corrosion, écailles de revêtement - de sorte que matériaux et revêtements sont choisis pour l'atmosphère du site et le régime de nettoyage.
TECS construit des batteries d'admission pour turbines à gaz en service de refroidissement et d'antigivrage, avec la géométrie de batterie, les matériaux, les bacs de récupération et les séparateurs conçus pour le débit d'air de la turbine et le site. Envoyez le modèle de turbine, le débit d'air d'admission, l'ambiance et l'humidité de dimensionnement et le fluide froid ou chaud disponible, et la proposition montre l'ensemble de batteries qui convient.
En bref
- Une turbine à gaz perd à peu près 0,5 à 1 % de puissance par kelvin au-dessus de 15 °C
- Systèmes évaporatifs et de brumisation : bon marché, limités par la température de bulbe humide et l'humidité
- Batteries à eau glacée ou à eau glycolée : refroidissent au-dessous du bulbe humide, indépendamment de l'humidité
- Les mêmes batteries chauffent l'air d'admission en hiver contre le givrage
- Faible perte de charge, bacs de récupération et séparateurs de gouttes font partie de l'étude
- TECS construit des batteries d'admission pour le refroidissement et l'antigivrage
Ce qu'il faut joindre à votre demande
- Modèle de turbine à gaz et débit d'air d'admission
- Température et humidité ambiantes de dimensionnement, été et hiver
- Température d'air d'admission visée et perte de charge admise
- Fluide de refroidissement et de chauffage : eau glacée, glycol, températures et débit
- Dimensions du caisson d'admission et place pour l'ensemble de batteries
- Atmosphère du site et classe de corrosion
Les questions qu'on nous pose souvent
Quelle puissance le refroidissement de l'admission récupère-t-il ?
Cela dépend de la turbine et du climat ; un refroidissement de 40 °C à 15 °C peut récupérer l'essentiel des 15 à 25 % qu'une turbine lourde perd par temps chaud. Les courbes de performance du constructeur de la turbine donnent la valeur pour une machine précise.
Le refroidissement évaporatif suffit-il ?
En climat sec, il donne un bon gain à peu de frais. Dans l'air humide, il ne peut atteindre que la température de bulbe humide et le gain se réduit ; les batteries mécaniques sont choisies là où l'air est humide ou la température visée basse.
La batterie d'admission réduit-elle la puissance ?
Sa perte de charge le fait, un peu, toute l'année. C'est pourquoi les batteries d'admission sont conçues pour une faible perte de charge et pourquoi le gain net est calculé en tenant compte de la résistance de la batterie.
La même batterie peut-elle empêcher le givrage ?
Oui. En hiver, du glycol chaud circule dans la batterie et relève l'air d'admission au-dessus de zéro ; de nombreuses installations utilisent un même ensemble de batteries pour le refroidissement d'été et le chauffage d'hiver.
Que devient le condensat ?
Il est recueilli dans des bacs sous la batterie, et des séparateurs de gouttes en aval empêchent l'entraînement vers le compresseur. Les deux font partie de l'étude de l'ensemble de batteries.
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