2. KORROSIONSFREIER BETRIEB MIT STABILER LEISTUNG

KRAFTWERK AN DER PAZIFIKKÜSTE

Ein Kraftwerk an der Pazifikküste rüstet auf CamGT 4V-300 Lufteinlassfilter auf, nachdem Prüfungen ihre Fähigkeiten im Umgang mit Wasser und Salz demonstriert hatten.

2016 führte die Ingenieurabteilung eines Kraftwerks in der Nähe des Los Angeles Airport in Kalifornien eine Boroskop-Inspektion an zwei Gasturbinen vom Typ Siemens 501F durch. Die Prüfung ergab Korrosionsanzeichen an beiden Turbinen, die zum Teil auf die vor Ort installierten standardmäßigen F8-Filter zurückzuführen waren. Das Team wollte die Vorteile eines effizienteren Endfilters prüfen, um den Salzgehalt im Lufteinlass und in den Gasturbinen zu reduzieren.


Der Standort

Die Anlage liegt an der Pazifikküste in einer tiefen Senke, in der sich dichter Nebel vom nahe gelegenen Ozean sammelt, was zu einer steigenden Luftfeuchtigkeit führt.

In Umgebungen, wo Salz und andere hydrophile Kontaminanten in der Luft vorhanden sind und die Luftfeuchtigkeit oft stark ansteigt, können Salzpartikel auf dem Filtermedium anschwellen, was einen hohen Druckverlust (dP) zur Folge hat. Ein hoher Druckverlust am Filter reduziert den Wirkungsgrad des Verdichters und damit auch die Ausgangsleistung. Im Extremfall kann durch einen hohen Druckverlust ein Turbinenalarm ausgelöst werden, sodass Bediener eingreifen müssen. Außerdem erhöht ein hoher Druckverlust das Risiko, dass Salz durch die Filtermedien hindurch gelangt. Ist Salz vorhanden, steigt das Risiko für Heißkorrosion, die zu kostenintensiven Turbinenreparaturen führt.

 

Die Prüfung

Camfils CamLab, ein mobiles Labor für Filterprüfungen, führte vor Ort über einen Zeitraum von 2122 Stunden eine erfolgreiche Blindprüfung durch, um vier Filter von verschiedenen Herstellern zu vergleichen. Alle vier Filter haben eine Oberfläche von 24 x 24 Zoll, die Tiefe der Filterelemente unterscheidet sich jedoch leicht.

Im Rahmen der Prüfung wurden die Filter Kontaminanten und verschiedenen Umgebungsbedingungen vor Ort ausgesetzt. Außerdem wurden jedem Filterkanal Korrosionscoupons nachgeschaltet, um einen zusätzlichen Anhaltspunkt für die Leistung der Lufteinlassfilter zu bieten.

Nachdem die Prüfungen vor Ort abgeschlossen waren, wurden die Filter an Camfils Labor im Lern- und Prüfzentrum von Montreal gesendet, wo die Filter erneut getestet wurden, um ihre Leistung unter kontrollierten Laborbedingungen zu verifizieren. Zunächst wurden die Effizienz und der Druckverlust gemessen, gefolgt von einer Sprühnebelprüfung mit Wasser.

 

Die Testergebnisse

CamLab Corrosionsprüfung

Korrosionscoupons aus Kupfer wurden jedem Filterkanal nachgeschaltet, um die Korrosivität von Luft und Wasser zu bestimmen. Die Coupons bestehen aus hochreinen Kupferstreifen, deren Dickenänderung aufgrund einer Korrosion der Basismetalle gemäß ISA 71.04:2013 gemessen wurde. Tabelle 1 zeigt, dass die Filter der Wettbewerber zwischen 6900 und 7700 Ångström an Korrosion aufwiesen. Im Vergleich dazu verzeichnete das CamGT 4V-300 nur 3300 Ångström an Korrosion. Es bietet also einen doppelt so hohen Schutz wie das zweitplatzierte Filter in der Prüfung mit Korrosionscoupons. Dies zeigt, dass eine hohe Filtereffizienz keinen ausreichenden Schutz vor Korrosion gewährleistet. Filter dürfen keinen Bypass erlauben und müssen über vertikale Falten und gute Entwässerungseigenschaften verfügen, um das Korrosionsrisiko zu senken.

Effizienz

Die finale Filtereffizienz wird in Tabelle 1 dargestellt. Drei der vier Filter erreichten die Filterklasse E10 gemäß EN 1822:2009, während Filter B in die Filterklasse F9 gemäß EN 779:2012 eingestuft wurde.

Druckverlust

Tabelle 3 fasst die Ergebnisse für den Druckverlust zusammen. Filter C hatte den höchsten Druckverlust am Ende der Prüfung, während Filter B den geringsten Druckverlust aufwies. Der geringe Druckverlust an Filter B lässt sich mit der relativ niedrigen Effizienz erklären, da dies als einziges F9-Filter mit drei Filtern der höheren Filterklasse E10 verglichen wird.

Das CamGT 4V-300 12-Zoll-Filter hatte den gleichen Druck wie das Filter A mit 17 Zoll. Dies zeigt, dass die Gesamtlänge des Filters allein keinen geringeren Druckverlust bedeutet.

Tabelle 1: Korrosionswirkung  auf Kupfer

Filter Total Å
 Filter A (E10) 17" 7749.7
Filter B (F9) 17" 7303.2
Filter C (E10) 12" 6947.3
CamGT 4V-300 (E10) 12" 3386.7

Tabelle 2: Effizienzergebnisse

Filter Efficiency (EN1822:2009)
Filter A (E10) 17" E10
Filter B (F9) 17" F9*
Filter C (E10) 12" E10
CamGT 4V-300 (E10) 12" E10

*According to EN779:2012

Tabelle 3:Druckverlust

Filter Pressure Drop (inch w.g.)
Filter A (E10) 17" 1.02
Filter B (F9) 17" 0.66
Filter C (E10) 2" 1.51
CamGT 4V-300 E10 12" 1.01

 

Ergebnisse der Sprühnebelprüfung (Wassernebel)

Nach der Durchführung aller Effizienz- und Druckverlust-Analysen wurde eine Sprühnebelprüfung an den mit Staub beladenen Filtern aus dem CamLab-Test durchgeführt, um die Leistung der Endfilter zu prüfen, wenn diese Wassersprühnebel ausgesetzt werden.

Folgende Parameter werden geprüft:

  • Filterbeständigkeit gegen das Eindringen von Wasser
  • Erhöhung des Druckverlusts an den Filtern

Geprüft wurde, bis 4 inH₂O erreicht waren oder eine Stunde vergangen war, je nachdem, was zuerst eintrat. Die Ergebnisse in Abbildung 1 zeigen, dass alle Filter einen Wasserbypass von mehr als 20 % zuließen, mit Ausnahme des Filters von Camfil. Außerdem war das CamGT das einzige Filter, das die gesamten 60 Minuten ohne nennenswerten Wasserbypass überdauern konnte und zum Ende der Prüfung einen geringen Druckverlust verzeichnete. Die Ergebnisse zeigen, dass das CamGT in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit und Nebel eine gute Leistung erzielen würde.

Abbildung 1:Sprühnebelprüfung

Image-Pacific-Coast-Deluge-Graph-ENG.jpg

Tabelle 4:Sprühnebeltest

Filter Test Duration (min) Water Sprayed (lbs) Water Bypass Max. dP During Test (inch wg)
Filter A 43 47 14 4.7
Filter B 60 66 23 0.8
Filter C 35 39 9 5.5
CamGT 4V-300 60 66 0 1.2

 

Upgrade

Das Unternehmen war mit den Testergebnissen zufrieden und rüstete sein Filtersystem für beide Turbinen auf CamGT 4V-300 Filter der Klasse E10 auf.

CamGT 4V300 Red filterCamGT 4V-300

Fazit

Das CamGT 4V-300 war das einzige Filter, das alle vier Prüfungen erfolgreich bestand. Im Vergleich zu den anderen Filtern zeigte es sichtbare Verbesserungen bei der Korrosionsprüfung mithilfe von Korrosionscoupons. Bei allen Filtern war die Anfangseffizienz gleich. Wie jedoch die Effizienzprüfung der benutzten Filter, die Korrosionsprüfung und die Sprühnebelprüfung zeigen, sollte die im Labor gemessene Anfangseffizienz nicht als einziger Faktor in Betracht gezogen werden. Filter sollten außerdem wasserabweisend sein, um ein Eindringen von Wasser und Salz zu verhindern.

CamGT 4V-300

Die überragende Leistung des CamGT beruht auf den einzigartigen Konstruktionsmerkmalen von Camfil, die eine stabile Leistung unter extremen Wetterbedingungen ermöglichen.

Wichtigste Produktmerkmale

  • Effiziente Entwässerung
  • Hohe Filtereffizienz
  • Geringer Druckverlust auch unter feuchten Bedingungen
  • Hohe Berstfestigkeit
  • Verringerte Umweltauswirkungen
Ihre Vorteile
  • Weniger Wartungsausfälle
  • Erhöhte Turbinenverfügbarkeit
  • Verbesserte Brennstoffeffizienz
  • Höhere und stabilere Ausgangsleistung
  • Verlängerte Turbinenlebensdauer
  •  Insgesamt erhöhter Betriebsgewinn