Gasturbine bringt neues Leben 2.0
Fallstudie Küstenumgebung
Anwendungsgebiet
Kunde(n)
- Ein Kraft-Wärme-Kopplungswerk liefert Strom und Dampf
Produkte
Land
- Italien
Wichtigste Ergebnisse
4-mal längere Lebensdauer des Endfilters
9-mal längere Lebensdauer des Vorfilters
Kraftstoffeinsparung von 540.000 m³
CO₂-Reduzierung von 1.100 Tonnen pro Jahr
Zusammenfassung
Der Standort
Mehrere Papierfabriken betreiben 44-MW-Gasturbinen mit hohen Verfügbarkeitsanforderungen (8500 Stunden/Jahr). Um die Leistung der Gasturbinen zu steigern, wurde Camfil Power Systems gebeten, das bestehende Filtersystem für drei Papierfabriken zu optimieren. Ziel der Zusammenarbeit war die Senkung des Gesamtfiltrationssystems dP (Druckabfall), um Folgendes zu erreichen:
Ursprüngliche Installation
Das ursprüngliche System verfügte über ein zweistufiges Design mit T2[1] effizienten, plissierten Vorfiltern und T9[2] effizienten, zusammengesetzten, nicht pulsierenden Patronenfiltern. Die Einschränkungen – geringe Filtrationseffizienz, begrenzte Filteröffnungen und Medienfläche sowie geringe Hydrophobizität – führten zu Motorschäden und häufigen Druckspitzen.
Der Standort
Die Standorte befinden sich unter küstennahen bis landgestützten Bedingungen, wo die Luftqualität eine Herausforderung darstellen kann. Die relative Luftfeuchtigkeit ist mit durchschnittlich 73% mäßig bis hoch, und das Luftanalyse-Team von Camfil schätzte 45μg/m3 PM10-Staubkonzentrationen. Dies ist 77% höher als der von der WHO empfohlene jährliche Standard.
Camfil Lösung
Camfil führte mehrere Standortuntersuchungen durch, um die optimale Luftfilterlösung zur Leistungssteigerung der Motoren zu empfehlen. Eine Grundvoraussetzung dafür war eine möglichst kurze Installationszeit bei der planmäßigen Wartung. Aufgrund der Umgebungs- und Betriebsbedingungen beschlossen der OEM und der Kunde, das bestehende System auf eine 2-stufige statische Filterlösung aufzurüsten.
Problemstellung
Durch eine Kombination aus anspruchsvollen Standortbedingungen und Einschränkungen der ursprünglichen Installation kam es im Kraftwerk zu einer schnellen Verschlechterung der Motoren und zu starken Druckverlustspitzen (dP). Dies machte jährlich drei Vorfilterwechsel und einen Endfilterwechsel erforderlich.
Ergebnisse
Die Umrüstung hat den durchschnittlichen Druckverlust um 50 % gesenkt. Dadurch verlängerte sich die Lebensdauer der Endfilter um das Vierfache – sie müssen nur noch alle vier Jahre ausgetauscht werden. Die Lebensdauer der Vorfilter erhöhte sich um das Neunfache – ein Austausch ist nur noch alle drei Jahre erforderlich. Außerdem wurde die Installation innerhalb des gewünschten Zeitrahmens von zwei Tagen abgeschlossen, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen.
Vorgehensweise und Lösung
Bevor Camfil eine Lösung empfiehlt, wurde die Anlage analysiert, Schadstoffe gemessen, das Filterhaus inspiziert und eine LCC‑Analyse durchgeführt. Camfil unterstützte außerdem die Installation und bietet fortlaufende Nachkontrollen, um optimale Leistung sicherzustellen.
Camfil ersetzte die ursprünglichen Filter im Verbundstil durch die neue Lösung. Die Lösung verwendet statische Filter in einem zweistufigen statischen System, um einen besseren Luftstrom, einen niedrigeren Druckverlust und geringeren Wartungsaufwand zu ermöglichen.
Cam-Flo GT Hybrid T7 Vorfilter verfügen über ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und verlängern die Lebensdauer der Endfilter. CamGT 3V-600 T10 Endfilter sind 610 mm tief und gewährleisten einen minimalen Druckverlust über die gesamte Lebensdauer.
Ergebnisse
Siehe die untenstehenden Diagramme für den Vergleich zwischen Wettbewerbs- und Camfil-Filtern hinsichtlich des resultierenden Druckverlusts und der Filterlebensdauer in Betriebsstunden von Gasturbinen.
Grafik 1, erste Stufe: Wettbewerbsfilter hatten einen hohen durchschnittlichen Druckverlust von 254 Pa (1,02" w.g.), sie hätten dreimal pro Jahr ausgetauscht werden müssen, wenn diese Filter weiterhin verwendet worden wären. Im Vergleich dazu hatten Camfil Filter einen niedrigen durchschnittlichen Druckverlust von 185 Pa (0,75" w.g.) und hielten über 3 Jahre.Grafik 2, zweite Stufe: Wettbewerbsfilter hatten einen hohen durchschnittlichen Druckverlust von 459 Pa (1,85" w.g.), sie hätten jedes Jahr ausgetauscht werden müssen, wenn diese Filter weiterhin verwendet worden wären. Im Vergleich dazu hatten Camfil Filter einen niedrigen durchschnittlichen Druckverlust von 184 Pa (0,74" w.g.) und hielten über 4 Jahre.
Zusammenfassend reduzierte das aufgerüstete System den durchschnittlichen Druckverlust um 50 %, führte zu einer neunfach längeren Lebensdauer des Vorfilters und einer vierfach längeren Lebensdauer des Endfilters. Die verbesserte Motoreneffizienz ermöglichte eine Kraftstoffeinsparung von 540.000 Sm3 und eine CO2-Reduktion von 1.100 Tonnen pro Jahr.