Huadian 

Hochleistungs-GTC-Medienfilter für feuchte Bedingungen

Ein Upgrade auf die CamPulse GTC-Filter maximiert die Verfügbarkeit während der kritischen Heizperiode  

Die Huadian Corporation, eine Stromerzeugungsgesellschaft mit Sitz in der Entwicklungszone Tianjin in China, installierte 2014 zwei GE PG9171E Gasturbinen. Ihr ursprüngliches Filtersystem (installiert durch ein globales Filterunternehmen) hatte 460 Pulsfilter für jedes Einlasssystem. Nach einem Jahr in Betrieb erlebte das Werk häufige, ungeplante Betriebsstörungen während der Zeit der Spitzenlasten.

RAUE MONSUN-UMGEBUNG AN EINEM CHINESISCHEN STANDORT

Tianjin liegt in Nordchina im Hai-Flussdelta, wo der Fluss in den Golf von Bohai mündet. Sie hat vier verschiedene Jahreszeiten mit einem ganzjährigen Monsunklima und einem durchschnittlichen Niederschlag von 43,3 Zoll (1100 mm). Im Winter herrscht in der Region oft Nebel und Dunst mit einer relativen Luftfeuchtigkeit, die regelmäßig 90% übersteigt.

Diese extreme Umgebung in Nordchina ist eine Herausforderung für Lufteinlassfilter, wobei die Winter- und Frühlingszeit die höchsten Konzentrationen von PM2.5 Partikeln, einschließlich Meersalz, aufweisen. 2015 lagen die durchschnittlichen Staubkonzentrationen PM10 und PM2.5 83 % und 65 % über dem WHO-Standard bei 116 µg/m3 bzw. 71,5 µg/m3 gemäß der WHO-Datenbank zur globalen Luftverschmutzung in Städten..

FILTERAUSTAUSCH FÜHRTE ZU UNGEPLANTEN BETRIEBSSTÖRUNGEN

Das nahegelegene Industriegebiet hängt während der Winterzeit wegen des hohen Strombedarfs (Heizung) von dem Werk ab. Es war deshalb von entscheidender Bedeutung, dass die Turbinen ohne die Gefahr von Betriebsstörungen betrieben werden konnten.

Ein Jahr nach der Installation begann die Filterleistung an beiden Turbinen nachzulassen, mit einem Druckabfall (dP), der regelmäßig den betrieblichen Grenzwert von 1.300 Pa. überschritt.

Angesichts der teuren Filterwechsel nach nur 2.500 Stunden, begann das Management nach Alternativen zu suchen. “Wir möchten den Druckabfall abschwächen, die Geschwindigkeit erhöhen und den Luftfilter einen ganzen Zyklus während der Heizperiode (16. November 16 – 28. Februar) laufen lassen,“ erklärte Huadians Produktionsleiter. “Jetzt haben wir die Filter nach 2000-3000 Betriebsstunden gewechselt, was weit unter dem Design-Standard liegt.“

HEMIPLEAT PULSFILTER BEKÄMPFEN ERFOLGREICH STAUB UND FEUCHTIGKEIT

Camfil empfahl seine feuchtigkeitsbeständigen Hochleistungs- CamPulseHemiPleatTM GTCF9/Merv 16 Pulsfilter, um die bestehenden Filter zu ersetzen.

Der GTC hat sich in Bereichen, in denen viel Staub und Feuchtigkeit erzeugt werden, sehr gut bewährt. Nach der Demonstration seiner Leistungsfähigkeit in Vergleichstests mit anderen Filterlieferanten war Huadian von der hohen Effizienz und dem geringen dP beeindruckt. Darüber hinaus haben weitere Erfolgsgeschichten aus Nordchina das Unternehmen überzeugt, an einer der Turbinen ein Upgrade auf den GTC durchzuführen. Eine kleinere Nachrüstung wurde an beiden Einlässen ausgeführt, um 600 Filter-Paare statt 460 einsetzen zu können, was zu einem geringeren Luftstrom und Widerstand für jeden einzelnen Filter führte.

Die andere Einheit wurde mit 600 Endfiltern der F7/Merv13-Klasse eines Wettbewerbers ausgestattet. Es wurde ein Vergleich durchgeführt, um die Leistung der beiden Turbinen über 2 Monate zu überwachen.

VERGLEICHSRESULTATE

Die beiden Filtersysteme wurden am 1. Dezember 2015 installiert. Über die zwei Monate zeigte der Luftfilter des lokalen Wettbewerbers einen stärkeren Anstieg der Druckabfallkurven im Vergleich zum Camfil GTC. Wie in Grafik 1 dargestellt, zeigte der GTC einen geringeren, stabileren dP, selbst bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit.

Sechs Monate nach der Installation wurden die Filter des lokalen Wettbewerbers ausgetauscht, da der dP den Alarmwert, bei dem eine ungeplante Betriebsunterbrechung eintritt, überschritten wurde.

UPGRADE

Huadian ging davon aus, dass die Luftqualität in Tianjin schlechter werden würde und beschloss im Oktober 2016, das Risiko einer weiteren Betriebsunterbrechung während der nächsten Heizsaison durch ein Upgrade auf die Camfil GTC Filter zu verringern.

SCHLUSSFOLGERUNGEN

Das Upgrade auf die Camfil GTC-Filter gewährleistet die volle Verfügbarkeit während der Heizperiode. Dies ist ein Resultat des geringen und stabilen dP, der einen vorzeitigen Filterwechsel verhindert und ebenso positive Auswirkungen auf die verfügbare Leistungsabgabe und Effizienz der Gasturbine hat. Darüber hinaus reduziert die Vermeidung von dP-Spitzen während der extrem feuchten Jahreszeiten das Risiko von Turbinenabschaltungen und unerwünschte Unterbrechungen können vermieden werden.

Was sind die messbaren Auswirkungen des Druckabfalls? Allgemein beeinflusst 1 Zoll (25 mm) dP (250 Pa) die Leistungsabgabe in einem einfachen Zyklus negativ um ungefähr 0,375%, wenn es bei Grundlast betrieben wird, und erhöht den Wärmeverbrauch um 0,125%. Für den Fall Huadian zeigt Tabelle 1, dass eine zusätzliche Leistungsabgabe von 595 (geringer dP) + 5.904 (keine Filterwechsel notwendig) = 6.499 MWh erreicht werden kann.

Zusätzlich zu den dP-Einsparungen hält die höhere Effizienzbewertung F9/MERV16 des GTC-Filter-Paares, verglichen mit den Filtern des Wettbewerbers mit einer F7/MERV13-Bewertung, den Kompressor/die Turbine sehr viel sauberer. Dies führt zu höherer Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit, da die Leistung der Turbine auf einem höheren Niveau gehalten wird und weniger Stopps notwendig sind, um Online und Offline-Reinigungen durchzuführen.

Ein Faltenfilter beseitigt hygroskopische Partikel aus feuchten Bereichen

Erstes Medium:
Nichtablösendes, tiefes fasersynthetisches Medium beseitigt hygroskopische Partikel in Feuchtbereichen. F9 gemäß EN 779:2012

Zweites Medium:
Synthetische Perlen halten die Falten weiter offen und das Design mit breiteren Abständen führt zu einer besseren Mediumnutzung und zu einer effektiveren Filterung.

VORTEILE DER CAMFIL PULSFILTER

Obwohl Pulsfilter in die ganze Welt geliefert werden, waren sie ursprünglich für Bereiche mit viel Staub vorgesehen. Traditionelle Pulsfilter sind auf die Bildung von Staub-Filterkuchen auf der Oberfläche des Mediums angewiesen, um ihre optimale Effizienz zu erreichen. In Küstengebieten, in denen Salz und andere hydrophile Schadstoffe vorhanden sind und häufig Feuchtigkeits-Spitzen auftreten, können die Partikel im Staub-Filterkuchen auf der Oberfläche des Filtermediums aufquellen und einen hohen dP verursachen.

Das synthetische dreidimensionale GTC-Medium und seine feinen, wasserabweisenden Fasern, die in der mittleren Schicht positioniert sind, scheiden Salzpartikel in der gesamten Tiefe statt nur an der Oberfläche ab. Dies bietet dem Luftstrom eine langsame Impedanz, was zu einem geringeren dP während der Filter-Lebensdauer führt.

Zusätzlich zur Mediumleistung bietet die offene HemiPleatTM Faltungstechnologie in Camfil-Einsätzen breitere Abstände, wodurch mehr der Medium-Oberfläche dem Luftstrom ausgesetzt ist. Dies führt zu einem geringeren Gesamt-dP und noch wichtiger, der minimale dP erhöht sich bei hoher Feuchtigkeit und führt zu einer besseren Staubabgabe während der Impulsreinigung. Geringer dP bietet den Betreibern diese Vorteile:

  • Weniger ungeplante Abschaltungen
  • Geringere Wartungskosten
  • Höhere Motorverfügbarkeit
  • Höhere Leistungsabgabe

TABELLE 1: GESTEIGERTE LEISTUNGSABGABE DANK GTC

*Druckabfall über zwei Monate:

  • Durchschnittlicher dP des Wettbewerbers: 29 mm H20 (1,14” wg)
  • Durchschnittlicher dP des Camfil GTC: 18 mm H20 (0,71” wg)
  • Berechnung: 1,14 – 0,71 = 0,43

*Austausch von Filtern in diesem Werk erfordert ungefähr 48 Stunden Betriebsunterbrechung.

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