huadian 

Filtres de média GTC haute performance pour conditions humides

Une mise à niveau des filtres CamPulse GTC optimise la disponibilité pendant la saison de chauffage critique 

Huadian Corporation, une société de production d'électricité située dans la zone de développement de Tianjin en Chine, a installé deux turbines à gaz GE PG9171E en 2014. Son système de filtration d'origine (installé par une société de filtration mondiale) comportait 460 filtres pour dépoussiéreurs à chaque système d’entrée. Après une année d'exploitation, l'usine a connu de nombreux arrêts non programmés au cours de la saison de pointe.

UN CLIMAT DE MOUSSON DIFFICILE SUR LE SITE CHINOIS

Tianjin est situé dans le Nord de la Chine, dans le delta du fleuve Hai, qui se jette dans la mer de Bohai. Tianjin a quatre saisons distinctes avec un climat annuel de mousson et une pluviométrie annuelle moyenne de 43,3 po (1 100 mm). En hiver, la région connaît souvent du brouillard et de la brume avec une humidité relative dépassant régulièrement les 90 %.

Cet environnement extrême dans le Nord de la Chine constitue un défi pour les filtres d’entrée d’air, avec des hivers et des printemps où les concentrations en particules PM2,5, qui incluent le sel de mer, sont les plus élevées. En 2015, les concentrations de poussières de taille PM10 et PM2,5 ont été supérieures de 83 % et 65 % en moyenne par rapport à la norme de l'OMS, soit respectivement 116 µg/m3 et 71,5 µg/m3, selon la base de données mondiale de l'OMS sur la pollution ambiante urbaine.

DES CHANGEMENTS DE FILTRES SUITE À DES ARRÊTS NON PROGRAMMÉS

La zone industrielle à proximité compte sur la centrale pour satisfaire ses besoins en énergie (chauffage) pendant l'hiver. Il était donc impératif que les turbines fonctionnent sans menace d'arrêt.

Un an après l'installation, les performances des filtres des deux turbines ont commencé à baisser, avec une perte de charge (dP) dépassant régulièrement le seuil opérationnel de 1 300 Pa.

Confrontée à des coûts de remplacement exorbitants 2 500 heures seulement après l’installation, la direction a commencé à réfléchir à des alternatives. “« Nous voulons réduire la perte de charge, augmenter la vitesse et faire fonctionner le filtre à air pendant un cycle complet de la saison de chauffage (du 16 novembre au 28 février) », a expliqué le chef des opérations de Huadian. “Nous devons désormais remplacer les filtres après 2 000 à 3 000 heures de fonctionnement, ce qui est bien inférieur à la norme de conception.”

LES FILTRES POUR DÉPOUSSIÉREURS HEMIPLEAT LUTTENT EFFICACEMENT CONTRE LA POUSSIÈRE ET L’HUMIDITÉ

Camfil a recommandé ses filtres pour dépoussiéreurs CamPulse HemiPleatTM GTC de classe F9/Merv 16 à haute performance, résistants à l’humidité, pour remplacer les filtres en place.

Le filtre GTC s’est avéré efficace dans les zones où il existe à la fois de grandes quantités de poussière et une forte humidité. Après avoir révélé ses performances pendant les essais comparatifs avec d’autres fournisseurs de filtres, Huadian a été impressionné par l’efficacité élevée et la faible perte de charge. De plus, les expériences positives dans le Nord de la Chine l’a convaincu de passer aux filtres GTC pour l'une de ses turbines. De petits travaux de modernisation ont été réalisés sur les deux entrées pour accueillir 600 paires de filtres au lieu de 460, entraînant ainsi un débit d'air et une résistance plus faibles pour chaque filtre.

L'autre unité était équipée de 600 filtres finaux concurrents de classe F7/Merv13. Une comparaison côte à côte a été organisée pour contrôler les performances des deux turbines sur une période de 2 mois.

LES RÉSULTATS AU TERME DE LA COMPARAISON

Les deux systèmes de filtration ont été installés le 1er décembre 2015. En deux mois, le filtre à air d’un concurrent local a montré des augmentations plus nettes des courbes de perte de charge que le filtre GTC Camfil. Comme l'illustre le graphique 1, le filtre GTC a gardé une perte de charge plus stable et plus faible, même lorsque l'humidité relative était élevée.

Six mois après l’installation, les filtres de concurrents locaux ont été remplacés, car la dP était supérieure à la valeur d’alarme, provoquant ainsi un arrêt non programmé.

MISE À NIVEAU

Huadian s'attendait à une dégradation considérable de la qualité d'air à Tianjin et a décidé d'atténuer le risque d’un nouvel arrêt lors de la saison de chauffage suivante en optant pour les filtres GTC Camfil en octobre 2016.

IMPLICATIONS

Le passage aux filtres GTC Camfil garantit la pleine disponibilité pendant la saison de chauffage. Cette capacité découle d’une dP faible et stable, laquelle évite les remplacements précoces de filtres et influence positivement la production d’énergie disponible et l’efficacité de la turbine à gaz. En outre, le fait d’éviter les dP maximales pendant les périodes de forte humidité permet de réduire le risque d’arrêt de la turbine et d’éviter les arrêts non programmés.

Quels sont les impacts mesurables de la perte de charge ? Généralement, 1 po. (25 mm) de dP (250  Pa) a un impact négatif d’environ 0,375 % sur la production d’énergie du cycle simple en cas de fonctionnement avec une charge de base et augmente le rendement thermique de 0,125 %. Dans le cas de Huadian, le tableau 1 montre qu’une production d’énergie supplémentaire de 595 (dP plus basse) + 5904 (aucun remplacement de filtre requis) = 6499  MWh est possible.

En plus des économies de dP, l’efficacité supérieure F9/MERV16 des paires de filtres GTC par rapport aux filtres concurrents classés F7/MERV13 assure une propreté accrue du compresseur/de la turbine. Cela permet une hausse de la disponibilité, de la fiabilité et de la rentabilité car les performances de la turbine sont maintenues à un niveau supérieur, limitant par conséquent les arrêts pour lavages en ligne et hors ligne.

Un filtre plissé élimine les particules hygroscopiques dans les zones humides

Premier média :
Le média sans décharge en fibres synthétiques de charge en profondeur élimine les particules hygroscopiques dans les zones humides. F9 selon la norme EN 779:2012

Deuxième média :
Les cordons synthétiques maintiennent les plis plus ouverts et la conception d'espacement plus large permet une utilisation plus importante du média et une filtration plus efficace.

AVANTAGES DES FILTRES POUR DÉPOUSSIÉREURS CAMFIL

Même si les filtres pour dépoussiéreurs sont distribués dans le monde entier, ils ont été conçus à l’origine pour les zones très poussiéreuses. Les filtres pour dépoussiéreurs traditionnels s’appuient sur la formation d'un gâteau de poussière à la surface du média pour optimiser leur efficacité. Dans les environnements côtiers où le sel et d'autres contaminants hydrophiles sont présents et où les pics d’humidité sont fréquents, les particules du gâteau de poussière peuvent gonfler à la surface du média filtrant et entraîner une augmentation de la dP.

Le média tridimensionnel synthétique des filtres GTC et ses fines fibres hydrofuges situées dans la couche centrale capturent les particules de sel sur toute la profondeur, et non uniquement en surface. Cette capacité offre une impédance lente au débit d'air, ce qui réduit la dP pendant la durée de vie du filtre.

Outre la performance du média, la technologie de plissage ouvert HemiPleatTM intégrée dans les cartouches Camfil offre un espacement plus large, lequel expose une plus grande surface du média au flux d'air. Il en résulte une diminution globale de la dP et, plus important encore, une augmentation minime de la dP en présence de forte humidité, ainsi qu'une meilleure libération de la poussière lors du décolmatage par impulsion d’air comprimé. Une faible dP offre aux opérateurs les avantages suivants :

  • Une réduction des arrêts non programmés
  • Des coûts de maintenance réduits
  • Une augmentation de la disponibilité du moteur
  • Une production d’énergie plus grande

TABLEAU 1 : PUISSANCE DE SORTIE ACCRUE EN RAISON DE LA PERFORMANCE DES FILTRES GTC

*Perte de charge sur deux mois :

  • dP moyenne du filtre concurrent : 29 mm H20 (1,14 po de colonne d’eau)
  • dP moyenne du filtre GTC Camfil : 18 mm H20 (0,71 po de colonne d’eau)
  • Calcul : 1,14 - 0,71 = 0,43

*Le remplacement des filtres dans cette usine requiert un arrêt d’environ 48 heures.