CJas Turbine Air inlet Caaling One of the main drivers in the development of gas turbines is the need to maximize cost-effectiveness. This means that there is pressure both to increase efficiency and maximize output. Yet turbines operating in warmer climates suffer a significant fall-off of both output and efficiency compared with those in cooler locations. David Flin surveys the technology and economics of cooling inlet air. The rated capacities of all gas turbines are based on the standard ambient air conditions of 15°C and 100 kPa at sea level, as specified by the lnternational Standards Organization (ISO). However, the actual power output ofa gas turbine is directly proportional to. and limited by, the mass flow rate of compressed air available to it from the air compressor which provides high-pressure air to the combustion chamber of the turbine. Gas turbines (see Figure 1) operate with a constant-volume air flow, but the power that they generale is determined by the mass flow of air. As a result of this, the denser the air is when it is flowing through the turbine, the greater the output power will be. Warm air is less dense than cold air. and results in lower power output. in addition, warm air is also harder to compress than cold air. and thus requires greater work from the compressor, leaving less net available shall energy. The power boost that can be achieved by cooling ata typically hol and dry site can be as much as 15%. Cooling the inlet air to the gas turbine enables greater mass to be delivered by the compressor, and hence enables the turbine to provide a greater power output. Cooli11g ılıe iııleı air ıo ılıe gas ııırbine - ~ sııclı as byJogging cıs slıow11 cıbove - eııcıbles grecııer mass ıo be de/ivered by ... r.ıı ..-.u.u-ı-"'1!!'4.' ılıe compressoı: i11creasi11g ılıe ııırbiııe's poıver oıııpııı (Mee lııdıısıries) Exhaust gases ta t a tnıasphere, ar heat recavery for cogenerati aıı ar canıbinecl-cycle systeın Nar al gas Air - Conıbusıion - conıpressor turbiııe - -Sh-a-ft - pawer t Arııbieııt air Figııre 1. Sclıeıııatic diagram of cı ıypical gas ııırbine systeııı "Kojenerasyon: Yüksek Verim, Temiz Çevre, Enerjide Yeniden Yapılanma" ARTICLE / MAKALE Baz Türbinli Hava IJlrlı,I Soğutması Gaz türbinlerinin gelişimindeki en önemli itici güçlerden biri düşük maliyetli/iği maksimum seviyeye çıkarma ihtiyacı olmuştur. Yani hem verimliliği arttırmak hem de çıkışı maksimum düzeye ulaştırmak baskısı yaşanır. Ancak daha sıcak iklimlerde çalışan türbinlerde, hem çıkış hem de verimlilik açısından daha soğuk bölgelerdeki sistemlere göre gözle görülür boyutlarda düşüş olduğu görülmüştür. David Flin giriş havasının soğutulması teknolojisini ve ekonomik yaklaşımları araştırdı. Gazlı türbini güç çıkışında kayıpları azaltmak ya da engellemek, türbin hava girişinin soğutulması kojenerasyon sistemlerinde üretilen buhar kaybını ve bunun yanısıra ortam sıcaklığı 15°C'nin üzerinde olan kombine çevrimli sistemlerde buhar türbinlerinde yaşanan çıkış gücü kaybını da ortadan kaldırır ya da azaltır. Ortam sıcaklığının artmasıyla, gazlı türbinlerin çıkış gücü içeri giren havanın kütlesel akış hızının azalması nedeniyle düşer. Bu değerin azalması gaz türbini egzost gazlarındaki toplam enerjinin azalmasına neden olur. Bunun sonucunda buhar kazanlarındaki buhar üretimi de düşer. Buhar üretiminin azalmasıyla birlikte, kombine çevrim sistem/erindeki buhar türbinlerinde çıkış değerinin azalması söz konusu olacaktır. Türbinlerde giren havanın soğutulması işlemiyle elde edilecek en büyük avantaj, türbinlerdeki çıkış gücünün artmasını ve ortam sıcaklığı yüksek olduğunda bu değerin yüksek bir düzeyde korunabilmesini sağlamasıdır. En yüksek kazançlar, ortam sıcaklığının yüksek olduğu durumlarda elde edilecektir. Sonuç olarak, türbine gelen havanın soğutulması sıcak bölgelerde en ekonomik uygulama olacaktır. Soğuk yerleşim bölgelerinde ekonomik olması olasılığı daha azdır. Cospp Cogeneration & On Site Power Dergisi Temmuz-Ağustos 2004 sayısından alınmıştır. ENERJi & KOJENERASYaN OÜNYASI 1 59
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=