Feasibility Study on Using Air-Cooled Condensers in the Condensing System of a Combined-Cycle Power Plant
Main Article Content
Keywords
Thermodynamic modeling, Air cooled condensers, Ambient temperature, Air flow, Fan power
Abstract
In modern energy production, countries are increasingly prioritizing the adoption of environmentally sustainable technologies that enhance energy efficiency while minimizing ecological impact. For Mongolia, with its arid climate and limited water resources, the traditional use of water-cooled systems in power plants poses significant environmental challenges. As a result, the adoption of innovative solutions, such as air-cooled condensers (ACCs), is becoming crucial. ACCs offer a viable alternative in water-scarce regions, especially in arid areas like the Gobi Desert, where they can help conserve local water resources without disrupting the ecological balance or the water needs of communities and wildlife. This study examines the feasibility of integrating an ACC into the K-12-35 steam turbine cooling system of a planned 124 MW combined-cycle power plant (CCPP) near the Tavan Tolgoi coal mine in Tsogttsetsii, Omnogobi Province. A performance comparison between ACCs and water-cooled condensers (WCCs) is conducted using ambient air temperatures representative of all four seasons. For the K-12-35 steam turbine, a WCC requires 1,795.8 tons of cooling water per hour to condense 54.35 tons of exhaust steam, with approximately 1.6% of this water lost to evaporation. ACCs, on the other hand, eliminate water loss entirely, providing a significant advantage in arid climates.
Downloads
Download data is not yet available.
References
1. https://zogii.mn/post/7581907
2. https://water.gov.mn/news/stat-info
3. D. Kroger, Air-Cooled Heat Exchangers and Cooling Towers: Thermal-Flow Performance Evaluation and Design, PennWell Books, 2004.
4. Angjun Xie, Liuming An, Heng Chen, Xiaojun Xue, Gang Xu, Performance optimization of the air-cooling system in a coal-fired power unit based on intelligent algorithms, 2023. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120791
5. J. Harpster, Empirical Analysis of Air-Cooled Condenser Performance, Conco Systems Technical Report, 2021.
6. S. White, The Effect of Windscreens and Walkways on Air-Cooled Condenser Performance, ASME Journal of Energy Resources Technology, 2019.
7. Jovan B.S., Predrag M.Z., Milan M.T., Mladen A.T., and Christian P.B., "Investigation of air-cooled condenser's operating parameters in modern thermal power plant," 2022. 10.2298/TSCI220806203S
8. Jennifer Lin, Allison M., Taylor S.K., Srinivas G., "Improving Air-Side Heat Transfer Performance in Air-Cooled Power Plant Condensers," 2020. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.114913
9. John G.B., Alexander S.R., Srinivas G.,, "Reducing the performance penalty of air-cooled condensers in power plants," 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.05.065
10. Г.Нарандулам, "Агаарын хөргөлттэй конденсаторын төхөөрөмжийг хөлдөлтөөс хамгаалах боломжийн судалгаа," Улаанбаатар хот, 2015.
11. B. Kiran Naik, P. Muthukumar, “Empirical correlation based models for estimation of air cooled and water cooled condenser’s performance”, 2017. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.070
12. Г.Нарандулам, Аронсон, К.Э., "Агаарын хөргөлттэй конденсаторын хувьсах горимын тооцоо," 2024.
13. Г.Бямбатулга, “50 МВт чадалтай нарны дулааны цахилгаан станцад агаарын хөргөлттэй конденсатор хэрэглэх боломжийн судалгаа,” 2024.
14. Г.Бямбатулга, Ш.Энхбаяр, М.Тайванбат, “600 МВт чадалтай Бөөрөлжүүтийн дулааны цахилгаан станцын технологийн судалгаа,” Дулааны шинжлэх ухаан ба инженерчлэл-2024 эрдэм шинжилгээний бага хурлын бүтээлийн эмхэтгэл, Улаанбаатар, 2024.
15. А.Анаржаргал, Ш.Энхбаяр, Б.Баттөр, “Уур-хий хосолсон цахилгаан станцын термодинамикийн загварчлалын судалгаа,” Дулааны шинжлэх ухаан ба инженерчлэл-2024 эрдэм шинжилгээний бага хурлын бүтээлийн эмхэтгэл, Улаанбаатар, 2024.
16. https://simtechnology.com/ipsepro/system-description Accessed 2024.12.12.
17. Х.Тэмүүлэн, Б.Нямхүү, Б.Цэрэнжамц, Ш.Энхбаяр, “Агаарын болон усан хөргөлттэй конденсаторуудын ажиллагааны горимын харьцуулсан судалгаа (К-6-35 маягийн уурын турбины жишээн дээр),” Улаанбаатар, 2023.
18. Х.Батсуурь, Ш.Энхбаяр, “Кокс-Эрчим хүчний үйлдвэрийн дэргэдэх 18 МВт чадалтай конденсацийн цахилгаан станцын загварчлалын судалгаа,” 2024.
2. https://water.gov.mn/news/stat-info
3. D. Kroger, Air-Cooled Heat Exchangers and Cooling Towers: Thermal-Flow Performance Evaluation and Design, PennWell Books, 2004.
4. Angjun Xie, Liuming An, Heng Chen, Xiaojun Xue, Gang Xu, Performance optimization of the air-cooling system in a coal-fired power unit based on intelligent algorithms, 2023. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120791
5. J. Harpster, Empirical Analysis of Air-Cooled Condenser Performance, Conco Systems Technical Report, 2021.
6. S. White, The Effect of Windscreens and Walkways on Air-Cooled Condenser Performance, ASME Journal of Energy Resources Technology, 2019.
7. Jovan B.S., Predrag M.Z., Milan M.T., Mladen A.T., and Christian P.B., "Investigation of air-cooled condenser's operating parameters in modern thermal power plant," 2022. 10.2298/TSCI220806203S
8. Jennifer Lin, Allison M., Taylor S.K., Srinivas G., "Improving Air-Side Heat Transfer Performance in Air-Cooled Power Plant Condensers," 2020. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.114913
9. John G.B., Alexander S.R., Srinivas G.,, "Reducing the performance penalty of air-cooled condensers in power plants," 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.05.065
10. Г.Нарандулам, "Агаарын хөргөлттэй конденсаторын төхөөрөмжийг хөлдөлтөөс хамгаалах боломжийн судалгаа," Улаанбаатар хот, 2015.
11. B. Kiran Naik, P. Muthukumar, “Empirical correlation based models for estimation of air cooled and water cooled condenser’s performance”, 2017. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.070
12. Г.Нарандулам, Аронсон, К.Э., "Агаарын хөргөлттэй конденсаторын хувьсах горимын тооцоо," 2024.
13. Г.Бямбатулга, “50 МВт чадалтай нарны дулааны цахилгаан станцад агаарын хөргөлттэй конденсатор хэрэглэх боломжийн судалгаа,” 2024.
14. Г.Бямбатулга, Ш.Энхбаяр, М.Тайванбат, “600 МВт чадалтай Бөөрөлжүүтийн дулааны цахилгаан станцын технологийн судалгаа,” Дулааны шинжлэх ухаан ба инженерчлэл-2024 эрдэм шинжилгээний бага хурлын бүтээлийн эмхэтгэл, Улаанбаатар, 2024.
15. А.Анаржаргал, Ш.Энхбаяр, Б.Баттөр, “Уур-хий хосолсон цахилгаан станцын термодинамикийн загварчлалын судалгаа,” Дулааны шинжлэх ухаан ба инженерчлэл-2024 эрдэм шинжилгээний бага хурлын бүтээлийн эмхэтгэл, Улаанбаатар, 2024.
16. https://simtechnology.com/ipsepro/system-description Accessed 2024.12.12.
17. Х.Тэмүүлэн, Б.Нямхүү, Б.Цэрэнжамц, Ш.Энхбаяр, “Агаарын болон усан хөргөлттэй конденсаторуудын ажиллагааны горимын харьцуулсан судалгаа (К-6-35 маягийн уурын турбины жишээн дээр),” Улаанбаатар, 2023.
18. Х.Батсуурь, Ш.Энхбаяр, “Кокс-Эрчим хүчний үйлдвэрийн дэргэдэх 18 МВт чадалтай конденсацийн цахилгаан станцын загварчлалын судалгаа,” 2024.
