الأحد , يناير 17 2021

اهمية فلاتر مدخل هواء التورباين الغازي ذات التنظيف الذاتي

يمكن لمرشحات التنظيف الذاتي تحسين انتاج الطاقة و خفض معدل الحرارة لتوربينات الغاز التي تعمل في البيئات القاسية والمتربة مثل العراق.

لكي تعمل التوربينات الغازية بكفاءة ، فإنها تتطلب أنظف هواء ممكن ، ولكنها في نفس الوقت تستهلك كميات هائلة منه.

ستؤدي أي ملوثات داخل تيار الهواء هذا إلى تدهور كفاءة التشغيل (الانتاج) واستهلاك الوقود (معدل الحرارة) والضغط التفاضلي.

ينتج عن انخفاض إنتاج الميغاواط وزيادة معدل الحرارة تكلفة ضخمة لقطاع توليد الطاقة.

في السنوات الأخيرة ، أصبح المشغلون أكثر وعياً بالتكلفة المرتبطة بتدهور الضاغط التشغيلي ، وبالتالي ، أصبحت الحلول لتقليل هذا التأثير ضرورية.

يعتبر ترشيح الهواء المناسب أمرًا بالغ الأهمية لسلامة الضاغط وموثوقية التوربينات الغازية. يتم تحقيق مكاسب كبيرة في معدل الانتاج وتقليل الحرارة من خلال الاستخدام السليم لمرشحات الهواء. هذه المكاسب ، جنبًا إلى جنب مع انخفاض تكاليف صيانة الفلاتر والمحرك نفسه ، تعني أن اختيار حل مرشح الهواء الصحيح هو قرار حيوي.

من الأمثلة البارزة على أهمية اختيار الفلتر او المرشح  المناسب هو التعامل مع الظروف المناخية في الشرق الأوسط ، والتي تضيف تحديات لم تتم مواجهتها في العديد من مناطق توليد الطاقة الأخرى حول العالم. تشمل هذه التحديات كميات كبيرة من الرمل والغبار والمواد الهيدروكربونية التي تتطلب مرشحات تتمتع بعمر طويل وتكون ذاتية التنظيف.

لا يوجد مرشح فعال بنسبة 100 في المائة ، لذلك سوف يمر بعض الغبار. عند استخدام مرشح في بيئة مليئة بالغبار ، ستمر كمية أكبر من الغبار من خلال الفلتر ، مما يؤدي إلى زيادة معدل تلوث الضاغط وزيادة الحاجة إلى اخراج الضاغط من الخدمة  لغسله, وهو وقت طويل عند مقارنته باستخدام نفس الفلتر في بيئة منخفضة الغبار.

موقع قريب من المسطحات المائية مثل الخليج العربي والبحر المتوسط و مرتفع الغبار هو موقع ذو بيئة صعبة للتوربينات الغازية ، لذلك يعتبر الترشيح المناسب أمرًا بالغ الأهمية لاستمرار أداء التوربينات الغازية.

الصوره ادناه للوحة التحكم بوحدة التنظيف الذاتي لفلاتر الهواء في احدى المحطات الغازية في بغداد في فترة الصباح ونلاحظ الرطوبة العالية اذا وصلت الى 79%.

يعتبر اختيار المرشحات المصممة لتحقيق الكفاءة المثلى لإزالة تلك الجسيمات التي تؤدي إلى زيادة تدهور ضاغط التشغيل من تيار الهواء أمرًا بالغ الأهمية لأداء التوربين.

سيؤدي الحل غير الملائم إلى تكلفة باهظة لمشغلي محطات الطاقة مع خسارة كبيرة في الإيرادات بسبب انخفاض إنتاج الميجاوات وزيادة معدل الحرارة والفترات الزمنية الأقصر بين عمليات غسل الضاغط (اود ان انوه اني اعني بالضاغط هو التورباين).

هناك عنصر بيئي آخر يؤثر سلبًا على أداء توربينات الغاز هو الملح. توجد العديد من توربينات الغاز في المناطق الساحلية مثل مدينة البصرة حيث يمثل الملح والرطوبة مشكلة. سوف يتحد الصوديوم في الملح مع الكبريت الموجود في الوقود داخل الجزء الساخن من التوربين لإحداث تآكل سريع يُعرف باسم الكبريت.

يوجد نوعان من تآكل الكبريتات: النوع الأول يحدث عندما تكون درجات الحرارة أعلى من نقطة انصهار الكبريتات (825 درجة مئوية – 950 درجة مئوية) ويحدث التآكل من النوع الثاني بين 700 درجة مئوية و 800 درجة مئوية.

التفاعل الكيميائي بين كبريتات الصوديوم ومعدن التوربين عند درجات الحرارة هذه يهاجم المعدن الأساسي لريش التوربينات ويمكن أن يسبب عطلًا كارثيًا للتوربين.

صورة لاحد الضواغط تبين الزعانف او الريش

يتميز التآكل الساخن من النوع الثاني بدرجة الحرارة المنخفضة بالتأليب ، لكن التآكل الكبريتى ذو درجة الحرارة المرتفعة من النوع الأول ينتج هجومًا مدمرًا متسارعًا على معادن التوربينات.

هذا مصدر قلق خاص في مناطق الشرق الأوسط الساحلية حيث يكون معظم الوقود المستخدم عبارة عن وقود حامضي يحتوي على نسبة عالية من الكبريت. متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل في هذه الظروف يعتمد بشكل كبير على مستوى التآكل ، والذي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالحماية التي يتم توفيرها لمنع دخول الملح إلى مدخل التوربينات الغازية.

يمكن للملح أن يتغير بحرية بين الجسيمات الجافة والسائلة اعتمادًا على الرطوبة النسبية. في الشرق الأوسط ، غالبًا ما يكون الملح المحمول جواً في صورة جسيمات جافة ، وبالتالي ، سيتم ترشيحه بواسطة مرشحات الغبار التقليدية. ومع ذلك ، عندما تكون الرطوبة عالية ، كما هو الحال أثناء الضباب المتكرر الموجود في العديد من المواقع الساحلية في الشرق الأوسط ، يمكن أن يتحول الملح إلى سائل وينتقل عبر الفلتر إلى محرك التوربينات.

يمكن أن يؤدي ذلك بعد ذلك إلى ترك بقايا ملح لزجة على شفرات الضاغط ، مما يزيد من احتمالية تلوثها بالجسيمات الدقيقة التي مرت عبر المرشحات ، والأهم من ذلك أنها تؤدي إلى تآكل متسارع. سيؤثر الملح اللاصق أيضًا على ديناميكية الهوائية للشفرة ، مما يؤدي إلى تدهور تشغيلي بما في ذلك انخفاض إنتاج ميجاوات وزيادة معدل الحرارة.

يقدم بعض الموردين تقنية جديدة عالية الكفاءة مثل المرشحات الغشائية ePTFE في تطبيقات توليد الطاقة ، ولكن تم تطوير هذه المرشحات لبيئات مختلفة مثل قطاع تكييف الهواء وقطاع الأدوية.

لذلك ، أثبتت حلول ePTFE أنها غير مناسبة للبيئات القاسية وظروف التشغيل الصعبة لقطاع توليد الطاقة ، حيث تمثل الملوثات الهيدروكربونية والرطوبة تحديات حقيقية تؤدي إلى خسائر ضغط عالية بشكل غير متوقع وإغلاق غير مخطط للتوربينات.

يتطلب هذا القطاع الصناعي مرشحات ذات تقنية وسائط مجربة قوية جدًا  من حيث معدل تدفق الهواء ، ويتم تجميعها بطريقة لتستمر لسنوات على الرغم من الظروف القاسية.

باستخدام تقنية Clearcurrent Pro و BP NanoPleat ، تساعد المرشحات  من شركة  Clarcor Industrial Air على ضمان ترشيح التوربينات الغازية المناسبة في الظروف البيئية القاسية لزيادة خرج الطاقة و تقليل معدل الحرارة.
توفر وسائط الألياف الزجاجية المتقدمة والألياف النانوية المصممة بشكل صحيح والتي تم استخدامها في الصناعة لسنوات عديدة كفاءة وأداء مثبت مدى الحياة وخصائص مضادة للماء ، وفي كثير من الحالات أفضل من غشاء ePTFE دون حساسية للرطوبة والضباب ، وقاذورات الهيدروكربونات..

المرشحات المنتجة بهذه التقنية مصممة خصيصًا لتطبيقات توليد الطاقة ، والتي تقدم حلين للظروف البيئية القاسية المتنوعة.

تم تصميم هذه المرشحات  لإزالة الجسيمات من تيار الهواء التي من المرجح أن تلتصق بشفرة الضاغط بتقنية النانوية. يحتوي وسيط الألياف النانوية الناتج على مسام أصغر لترشيح أكثر كفاءة وهو أكثر متانة من وسائط الألياف النانوية العادية. تؤدي هذه التحسينات إلى تنظيف أفضل للفلتر وعمر أطول مقارنة بالبدائل التقليدية.

تغطي مجموعة المرشحات النهائية الشاملة من Clarcor Industrial Air تقييمات الكفاءة من F8 إلى E12. تُظهر التجارب الميدانية المكثفة لتقنية التيار الصافي انخفاضًا كبيرًا في تدهور توربينات الغاز بين عمليات غسل الضاغط ، مما يؤدي إلى فوائد تشغيلية كبيرة مع زيادة إجمالي الناتج المتولد وزيادة الوقت بين عمليات الغسيل خارج الخدمة . تظهر الدراسات الشاملة مع العديد من هذه المرشحات الجديدة في المواقع الساحلية عالية الرطوبة وعالية الملح أيضًا تحسينات كبيرة في خرج التوربينات ومعدل الحرارة مقارنة باستخدام المرشحات التقليدية في نفس المواقع.

يعني التباين في المتطلبات وظروف التشغيل لكل منشأة توربينة غازية أن حل الترشيح لا يناسب الجميع. في العديد من منشآت توليد الطاقة ، يترك مزيج من الغبار والملح والرطوبة التوربينات عرضة للتدهور مما يقلل من الكفاءة والتوافر مع زيادة مخاطر الفشل.

لذا من رأيي المتواضع ,يجب الاخذ بعين الاعتبار هذه المؤثرات وتقليل خسائر انتاج الطاقة باستخدام اكفئ لمرشحات الهواء في التوربينات الغازية المنتشرة في العراق بكثرة.

صورة لي في احدى محطات الكهرباء الغازية في بغداد اثناء تنفيذ مشروع التنظيف الذاتي لفلاتر هواء مدخل التورباين عام  2016.

م. احمد عبدالوهاب

11/1/2021

عن احمد عبد الوهاب

بكالوريوس هندسة كهربائية - الجامعة المستنصرية - بغداد . عضو نقابة المهندسين العراقيين.

شاهد أيضاً

الموقت الزمني 555

إن الموقت 555 IC عبارة عن دائرة (رقاقة) متكاملة تستخدم في مجموعة متنوعة من تطبيقات …

error: عذرا المحتوى محمي من النسخ !!