Les avantages de la mise à niveau d’une turbine à gaz par la filtration EPA

Contexte

Le compresseur d’une turbine à gaz consomme une quantité importante d’énergie pendant son fonctionnement. L’efficacité du compresseur est donc très importante pour maintenir des performances optimales et cela a un impact énorme sur le rendement thermique de la machine, sa puissance et la santé de ses pièces à long terme.

Le rendement du moteur et la durée de vie des pièces doivent être considérés comme une fonction de la masse totale de contaminants ingérés qui est directement influencée par le type d’environnement atmosphérique et industriel. Ces dépôts diminuent les performances du flux d’air du compresseur d’entrée en raison de la dégradation de la forme des aubes et de la finition de surface. Les performances globales de la turbine à gaz sont finalement fortement impactées.

Pendant de nombreuses années, les directives et les normes des OEM en matière de filtration de l’air n’étaient pas particulièrement strictes. Avec cette absence de rigueur, de grandes quantités de poussière, d’aérosols et d’eau ont continué à passer à travers les filtres, provoquant une réduction de l’efficacité du compresseur.

L’importance de la filtration

Nous savons depuis longtemps que la résistance d’un dispositif ou d’un système de filtration de l’air impacte la puissance de sortie et le taux de chaleur de la turbine à gaz par une pression différentielle accrue. Il est généralement admis qu’une résistance d’entrée élevée oblige le générateur de gaz à travailler davantage car il compense un débit d’air inadéquat.

Il est également reconnu, mais difficile à quantifier, que l’ingestion de particules inférieures à 5 microns (μm), qui impactent les aubes du compresseur basse pression, provoque un phénomène d’encrassement qui vient détériorer encore davantage l’efficacité du moteur. Pour résumer ce qui n’est pas facilement quantifiable, il existe une relation directe entre le type d’environnement, les niveaux de contamination, la taille/répartition des particules par rapport au degré d’encrassement et la perte d’efficacité qui en résulte dans des situations réelles.

Certains utilisateurs de machines qui ont augmenté l’efficacité de leurs systèmes de filtration d’admission d’air ont pris conscience du fait qu’une résistance plus forte du système n’a eu que très peu d’impact négatif. Plus important encore, la propreté constante du compresseur s’est traduite par une amélioration significative des performances globales de la turbine à gaz. En d’autres termes, l’encrassement du compresseur semble avoir plus d’influence sur la santé, la durée de vie et l’économie du moteur que sur la résistance d’admission.

Mises à niveau EPA

Les filtres de classe EPA éliminent les particules et les gouttes de moins d’un micron en utilisant des techniques d’attraction et de diffusion des particules qui ont fait leurs preuves. Un élément fondamental de cette technique est la vitesse de l’air qui passe devant les fibres et le diamètre de ces fibres.  Cela signifie qu’une vitesse plus faible du flux d’air se traduit par une meilleure efficacité d’élimination des particules. Les surfaces optimales des médias filtrants sont déterminées par des tests et il est reconnu que la forme et la taille des plis contribuent grandement à la performance globale du filtre.

Pour choisir le filtre, il s’avère fondamental de reconnaître que toutes les étapes de filtration en amont du filtre final sont utilisées comme des préfiltres pour maximiser la durée de vie du filtre final « fin » et qu’une protection appropriée contre les intempéries est fournie pour limiter l’absorption de pluie, de brouillard, de glace et de neige.

La filtration EPA apporte des efficacités d’élimination des particules jusqu’à 1 000 fois plus grandes aux tailles sub-microniques critiques que celles obtenues par les systèmes traditionnels de filtres statiques et à impulsions inversées (classiques dans la fourniture de la plupart des OEM de turbines à gaz).

Avantages techniques et commerciaux

Les principaux avantages techniques dérivés de la technologie de filtration EPA sont les suivants :

• Une disponibilité de machine accrue.
• Des rendements énergétiques constants et améliorés.
• Une amélioration de l’efficacité du carburant
• Une durée de vie plus longue des composants à froid et à chaud
• L’élimination de la nécessité d’un lavage fréquent à l’eau
• L’amélioration globale de la fiabilité
• Un taux d’émissions réduit.

Les avantages commerciaux potentiels comprennent :

• Une augmentation des revenus du site
• Un meilleur rendement de production
• Une réduction des coûts de main-d’œuvre et de carburant
• Une réduction des coûts des composants
• Une réduction des taxes sur le carbone
• Une réduction des coûts d’exploitation

Conclusion

Les feedbacks des opérateurs qui ont ajouté la filtration EPA nous signalent qu’un air de combustion plus propre a empêché la détérioration du rendement des turbines à gaz et évité l’encrassement des compresseurs, ce qui a permis une meilleure stabilité du rendement thermique du moteur.

L’expérience a prouvé que même si le coût d’investissement en filtres EPA est plus élevé, les avantages obtenus sont énormes. L’augmentation des revenus de l’usine et, par conséquent, un meilleur rendement de la production peuvent potentiellement réduire le délai de retour sur investissement du système de filtration à quelques jours. La réduction globale des frais d’exploitation, l’augmentation de la fiabilité des turbines à gaz et la réduction des temps d’arrêt ont également un rôle important dans le processus d’évaluation.

L’implantation de la filtration EPA dans un système d’admission d’air d’une turbine à gaz peut jouer un rôle déterminant dans l’amélioration des niveaux de rendement. Notamment si nous comparons les résultats avec les niveaux de filtration traditionnels ou inférieurs, relevés sur la plupart des nouvelles installations de turbines à gaz. Les schémas ci-après soulignent les principales différences d’efficacité de filtration, leur signification en termes de pénétration des particules et indiquent comment un air d’admission plus propre déclenche une réduction en chaîne des avantages qui se traduisent par un coût de possession beaucoup plus faible.