Comprendre l’impact de l’humidité sur les filtres des turbines à gaz

L’eau est présente dans notre environnement sous forme de masse/gouttes dans la pluie, les embruns, la neige, la brume et le brouillard. Elle est également présente sous forme de vapeur, mesurée comme humidité relative. L’eau en vrac et les grosses gouttes d’eau ont un impact direct sur l’érosion des aubes du compresseur. Les petites gouttes ou la vapeur dans l’air peuvent également nuire à votre système en favorisant ou déclenchant d’autres facteurs potentiellement dommageables pour les turbines à gaz et en entraînant des rendements inférieurs.

L’humidité peut également avoir un effet négatif sur les filtres prévus pour protéger une turbine à gaz et entraîner également des rendements inférieurs. Nous allons examiner les différentes manières dont l’eau a un impact sur ces filtres et ce qu’il est possible de faire pour atténuer ou même supprimer ces effets. Nous examinerons certains des faits de base et verrons comment il est possible de contribuer à atténuer les problèmes rencontrés.

Pénétration d’eau

L’eau passe par de nombreux filtres de turbines à gaz et il est donc vital de bien choisir les équipements dans ce domaine. Il existe sur le marché des filtres qui empêchent l’entrée de l’eau mais ils doivent être considérés comme des produits spécialisés. Si vous avez déjà eu un problème de fuite de tuyau chez vous, vous savez que sans contrôle, et même si la fuite est légère, sur une période prolongée elle peut avoir des effets dévastateurs. L’eau en vrac qui passe par les filtres entraîne avec elle des polluants solubles qui endommagent à leur tour les pièces de la turbine. En général, le sel dissous est le principal « transgresseur » qui provoque la corrosion de composants vitaux et coûteux.

Le contournement de l’eau peut également se produire avec des filtres et/ou des boîtiers de filtres mal conçus ou mal construits ; L’eau emprunte alors le chemin de moindre résistance autour de joints mal conçus par exemple.

L’effet de l’eau

On a toujours utilisé des fibres de cellulose dans la fabrication des médias filtrants. Étant donné leur grande capacité d’absorption d’humidité, elles étaient particulièrement enclines à gonfler en présence de forte humidité, de brouillard ou de brume. Lorsque les fibres gonflent, les espaces vides entre elles se referment pour provoquer ensuite une augmentation malvenue de la pression différentielle (dP).

Dans ce type de filtre de turbine à gaz, l’augmentation de la dP est beaucoup plus fréquente et entraîne une réduction du rendement énergétique. Notez également que l’augmentation de la dP peut provoquer des arrêts non programmés si le seuil d’alarme est atteint. Le résultat sont des temps d’arrêt non planifiés très coûteux et des filtres dont la durée de vie est raccourcie, un autre coût à prendre en compte.

Les différents types de filtres se comportent très différemment en présence d’eau et il est nécessaire d’évaluer les possibilités avec tout fournisseur potentiel.

Solution contre le gonflement des fibres

Pour les filtres fins et surtout les filtres à impulsions, les fibres synthétiques ont été couramment adoptées pour atténuer l’effet de l’eau sur les filtres en raison de leurs caractéristiques hydrophobes.

Une autre réponse a été d’ajouter un revêtement hydrophobe soit à un média de base en cellulose, soit à un mélange de média synthétique et de cellulose. En fonction de la manière dont ce revêtement est appliqué, son épaisseur et sa composition, l’effet hydrophobe peut protéger les fibres à différents degrés.

Même si la caractéristique hydrophobe permet d’éviter l’effet préjudiciable du dP causé par le gonflement des fibres, un média hygrophobe ne constitue pas pour autant une bonne barrière contre l’eau. Il s’agit d’une question complexe puisque certains filtres à média synthétique offrent d’excellentes propriétés de barrière à l’eau alors que d’autres laissent simplement passer l’eau.

L’effet de l’eau sur les particules

Les gouttes d’eau coalescent sur les médias filtrants en présence d’humidité provenant d’une forte humidité, de brouillards et de brumes. Cela peut saturer les particules capturées à la surface du média ; Elles absorbent l’eau et gonflent. Leur taille augmente et elles viennent bloquer le passage du débit d’air et par conséquent faire augmenter la pression différentielle.

Ce peut être le cas avec n’importe quel type de média puisque c’est la composition des particules qui est concernée et non le média filtrant lui-même. Ces particules peuvent ensuite sécher et former des « gâteaux » solides, soit à la surface du média pour les filtres à chargement de surface, soit à l’intérieur du média filtrant lui-même.

S’ils sont solubles, les polluants peuvent être entraînés à travers le média, ce qui, comme nous l’avons vu plus haut, n’est pas non plus souhaitable.

Atténuer les effets de l’eau sur les particules capturées

Une solution potentielle consiste à réduire simplement la quantité d’eau qui entre en contact avec le filtre en installant un préfiltre avec des propriétés de coalescence de l’eau. Un préfiltrage approprié permet également de réduire la quantité de particules sur un seul filtre. Cela permettra d’allonger la durée de vie du système.

Nous avons vu que l’eau en vrac et la vapeur d’eau affectent les performances du filtre et celles de la turbine à gaz, son efficacité et la durée de vie de ses pièces. L’interaction est complexe mais il existe des solutions pour atténuer certains de ces effets négatifs. Comprendre l’environnement dans lequel la turbine fonctionne est une première étape importante pour choisir des solutions de filtration adaptées. Nous n’avons fait qu’aborder brièvement certains des facteurs en jeu ici, et nous vous conseillons de décrire à votre fournisseur de filtres vos conditions environnementales spécifiques, vos exigences en matière d’efficacité, vos attentes en matière de durée de vie des filtres et vos objectifs de rendement énergétique.

Conclusion

La principale conclusion que nous pouvons tirer de cet examen rapide est que les effets de l’humidité sur les filtres de turbine à gaz est un sujet complexe qui varie largement en fonction de l’environnement et du système de filtration. Il est vraisemblable que le simple fait de spécifier un type de média n’ait pas les résultats souhaités pour protéger la turbine contre les effets de l’eau. Il est donc important de vous adresser à un fournisseur expert en filtration et extrêmement compétent, qui connaît parfaitement les effets de l’eau sur les filtres et les turbines à gaz.

AAF s’appuie sur sa grande expérience dans ce domaine et nous serions ravis de vous en faire la démonstration. N’hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez une aide particulière en rapport avec votre installation de turbine à gaz.