En quoi les refroidisseurs secs diffèrent-ils des tours de refroidissement des usines à turbine à gaz ?
Dans les centrales électriques à turbine à gaz, les refroidisseurs à sec et les tours de refroidissement ont le même objectif fondamental : -rejeter la chaleur perdue-, mais ils diffèrent considérablement en termes de principe de fonctionnement, de consommation d'eau, de caractéristiques de performances et d'adéquation aux conditions spécifiques du site.
1. Principe de fonctionnement
- Refroidisseurs secs
Les refroidisseurs secs sont des-échangeurs de chaleur refroidis par air. L'eau de traitement chaude (ou le mélange de glycol) provenant des systèmes auxiliaires de la turbine à gaz-tels que les refroidisseurs d'huile de lubrification, les refroidisseurs d'eau de chemise ou les-refroidisseurs intermédiaires en boucle fermée-circulent à travers des tubes à ailettes. L'air ambiant, entraîné par des ventilateurs axiaux, évacue la chaleur uniquement via un transfert de chaleur sensible. Il n'y a pas d'évaporation.
- Tours de refroidissement
Les tours de refroidissement sont des systèmes de refroidissement par évaporation. De l'eau chaude est pulvérisée sur le matériau de remplissage et une partie de l'eau s'évapore lorsque l'air traverse la tour. La chaleur latente de l'évaporation élimine la chaleur, permettant à l'eau restante de refroidir à des températures proches de la température ambiante du bulbe humide -.
2. Consommation d'eau
- Refroidisseurs secs
Consommation d'eau quasiment nulle
Aucune-eau d'appoint requise
Pas de pertes par chablage ou dérive
- Tours de refroidissement
Consommation d'eau élevée en raison de l'évaporation, de la dérive et de la purge
Nécessite un approvisionnement continu en eau-d'appoint
La gestion de la chimie de l’eau est essentielle
Implication pour les centrales à turbines à gaz :
Les refroidisseurs secs sont préférés dans les régions où l'eau est rare ou où il est difficile d'obtenir de l'eau.
3. Performances de refroidissement et limites de température
- Refroidisseurs secs
L'approche de refroidissement est limitée par la température ambiante de l'ampoule sèche-
Impossible de refroidir l'eau en dessous de la température de l'air ambiant
Les performances diminuent considérablement pendant les conditions estivales chaudes
- Tours de refroidissement
Peut refroidir l'eau proche de la température du bulbe-humide, qui est généralement bien inférieure à la température du bulbe-sec.
Fournit des températures d’eau de refroidissement plus basses et plus stables
Implication:
Les tours de refroidissement offrent de meilleures performances thermiques, ce qui peut directement améliorer la production des turbines à gaz et l'efficacité des cycles combinés.
4. Impact sur l'efficacité des turbines à gaz
- Refroidisseurs secs
Des températures plus élevées de l’eau de refroidissement peuvent augmenter :
Pression du condenseur (dans les installations à cycle combiné-)
Températures du système auxiliaire
Peut réduire légèrement l'efficacité de la turbine lors des températures ambiantes maximales
- Tours de refroidissement
Des températures plus basses de l’eau de refroidissement améliorent :
Aspirateur à condenseur à cycle vapeur
Efficacité globale du-cycle combiné
Mieux adapté aux grandes centrales électriques-de charge de base
5. Considérations environnementales et réglementaires
- Refroidisseurs secs
Aucun panache visible
Pas de traitement chimique de l'eau
Moins de complexité en matière de permis environnementaux
Risque minime de légionelle
- Tours de refroidissement
Panache de vapeur d'eau visible
Nécessite des biocides et des inhibiteurs de tartre
Risque potentiel de légionelle s’il n’est pas correctement entretenu
Des réglementations environnementales et sanitaires plus strictes
6. Maintenance et complexité opérationnelle
- Refroidisseurs secs
Systèmes mécaniques simples
La maintenance concerne principalement :
Moteurs de ventilateur
Nettoyage des ailerons
Réduction des coûts d'exploitation et d'entretien tout au long de la durée de vie de l'usine
- Tours de refroidissement
Des systèmes plus complexes
Entretien régulier requis pour :
Traitement de l'eau
Matériau de remplissage
Éliminateurs de dérives
Nettoyage du bassin
Coûts d'exploitation et de maintenance à long terme plus élevés
7. Coût du capital et empreinte
- Refroidisseurs secs
Surface de transfert de chaleur plus élevée requise
Encombrement plus important et puissance de ventilateur plus élevée
Coût d’investissement initial plus élevé par MW rejeté
- Tours de refroidissement
Coût d’investissement généralement inférieur pour les gros travaux de chauffage
Plus compact pour la même capacité de rejet de chaleur
8. Applications typiques dans les centrales à turbines à gaz
- Les refroidisseurs secs sont préférés lorsque :
La disponibilité de l’eau est limitée ou coûteuse
Les réglementations environnementales sont strictes
L'usine atteint son apogée ou fonctionne à mi--mérite.
Des systèmes simples et nécessitant peu-de maintenance sont souhaités
- Les tours de refroidissement sont préférées lorsque :
L'eau est facilement disponible
Une efficacité thermique maximale est requise
L'usine fonctionne en charge de base-
Les performances du cycle-combiné sont essentielles
Tableau de comparaison récapitulatif
| Aspect | Refroidisseur sec | Tour de refroidissement |
|---|---|---|
| Méthode de rejet de chaleur | Sensible (refroidi par air-) | Évaporatif |
| Consommation d'eau | Aucun | Haut |
| Limite de refroidissement | Température du bulbe sec- | Température du bulbe-humide |
| Impact sur l'efficacité | Modéré dans les climats chauds | Haute efficacité |
| Entretien | Faible | Haut |
| Risque environnemental | Très faible | Modéré |
| Meilleur cas d'utilisation | Les-régions où l'eau est rare | Grandes usines-de charge de base |
Conclusion
Dans les centrales à turbine à gaz, le choix entre les refroidisseurs secs et les tours de refroidissement repose sur un équilibre entre la disponibilité de l'eau, les objectifs d'efficacité, les contraintes environnementales et les coûts du cycle de vie. Les refroidisseurs secs offrent une solution durable et nécessitant peu d'entretien lorsque l'eau est limitée, tandis que les tours de refroidissement restent l'option privilégiée pour atteindre une efficacité thermique maximale dans les endroits riches en eau.