EN |

Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.

تاثیر مناطق جغرافیایی روی انتخاب سیستم فیلتراسیون هوای ورودی توربین های گازی

تصفیه هوای ورودی به توربین های گازی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. از جمله دلایلی که یک توربین گازی باید سیستم فیلتراسیون بهینه  مجهز باشد می توان  به موارد زیر اشاره نمود:

  • جلوگیری از ایجاد  فرسایش و رسوب در پره های کمپرسور
  • کاهش خوردگی در مسیر هوا
  • کاهش خوردگی گاز داغ
  • محافظت در برابر شرایط آب و هوایی
  • خنک کاری سیستم
  • کاهش صدای ناشی از تجهیز

در مقاله (سیستم های فیلتراسیون توربین های گازی) مطالبی به تفصیل در رابطه با ضرورت وجود سیستم های فیلتراسیون توربین های گازی و انواع فیلتر های مورد استفاده در طراحی فیلتراسیون چند مرحله ای آورده شد. قبلا اشاره شد که عوامل متفاوتی جهت انتخاب مراحل فیلتراسیون توربین های گازی باید در نظر گرفته شوند . یکی از پارامتر های موثر بر طراحی سیستم بهینه فیلتراسیون برای توربین های گازی، در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی و اقلیمی محل نصب توربین می باشد. در واقع توربین های گازی تقریباً در همه انواع محیط ها از مناطق گرم، خشک و شنی گرفته تا آب و هوای  مرطوب و پر از برف قطب شمال به کار گرفته می‌شوند. بنابراین در نظر گرفتن کلیه شرایط منطقه ای به منظور افزایش بازدهی توربین های گازی  و جلوگیری از آسیب های جدی به تجهیزات بسیار پر اهمیت می باشد. در واقع شرایط اقلیمی می‌توانند تأثیر مهمی بر فیلترهای هوای ورودی توربین‌های گازی داشته باشند. این تأثیرات می‌توانند به صورت مستقیم یا غیرمستقیم باعث تغییر عملکرد و کارایی توربین‌ها شوند. در ادامه برخی از تأثیرات اقلیمی و شرایط آب و هوایی موثر بر فیلترهای هوای ورودی توربین‌های گازی را آورده شده است:

آلودگی هوا (وجود ذرات آلاینده معلق) : در مناطقی با آلودگی هوای بالا، مقدار ذرات معلق در هوا افزایش می‌یابد. فیلترهای هوای ورودی توربین‌های گازی باید بتوانند این ذرات معلق را به صورت موثر تصفیه کنند تا جلوی خرابی و آسیب به قطعات داخلی توربین را بگیرند.

رطوبت: قرار گیری توربین های گازی در مناطقی با رطوبت بالا می‌تواند به کاهش عمر مفید فیلترها و کاهش کارایی تصفیه آنها منجر شود. برخی از  فیلترها گاهی اوقات مستعد نفوذ آب هستند بنابراین اگر فیلتر برای حذف آب طراحی نشده باشد، رطوبت می تواند آلاینده های محلول را جذب کرده و آنها را از طریق فیلتر به ورودی توربین گاز برساند. در مواردی که آلاینده های مضر از طریق فیلتر با آب عبور می کنند، می تواند به طور بالقوه به توربین گاز آسیب برساند. به عنوان مثال، نمک محلول است و می تواند منجر به خوردگی در توربین شود.

دما: دمای محیط اطراف توربین نیز از پارامتر های مهم در انتخاب فیلتر های توربین های گازی می باشد. برخی فیلترها در دماهای بالا یا پایین ممکن است عملکرد خود را از دست بدهند. بنابراین، انتخاب فیلترهایی که در شرایط دمایی محل نصب توربین بهترین عملکرد را داشته باشند، حائز اهمیت است.

شدت وزش باد: در مناطق با شدت وزش باد زیاد، ذرات معلق و آلودگی هوا به صورت فزاینده به فیلترهای هوای ورودی توربین‌های گازی منتقل می‌شوند. بنابراین، فیلترهایی با قابلیت نصب و جایگزینی آسان در شرایط بادی سخت باید مورد استفاده قرار گیرند.

غلظت نمک : وجود نمک در منطقه ای که توربین های گازی قرار گرفته اند، می تواند منجر به خوردگی در بخش های مختلف توربین های گازی و ایجاد رسوب  در تجهیزات شود. خوردگی داغ، جدی ترین شکل خوردگی است که در بخش توربین ایجاد می شود. این خوردگی در واقع نوعی اکسیداسیون است که بین اجزا و نمکهای مذاب که بر روی سطح آن قرار گرفته اند تولید می شود. سولفات سدیم (Na2SO4)، معمولاً رسوب اولیه محرک خوردگی داغ است و با افزایش دمای سطح توربین گاز شدیدتر می شود. با افزایش دمای توربین، سولفات سدیم مایع می شود و به پوشش پره های توربین حمله می کند و باعث آسیب غیرقابل برگشت می شود و منجر به کاهش عملکرد، خرابی های اولیه و تعمیرات گران قیمت می شود.

انواع محیط های کاری توربین های گازی

به منظور تسهیل در ارزیابی شرایط محیطی توربین های گازی ، محیط هایی که توربین های گازی ممکن است در آن ها نصب شوند براساس شرایط اقلیمی و آب و هوایی و نوع آلاینده ها طبقه بندی شده اند. هریک از این محیط ها، دارای شرایط آب و هوایی، نوع آلاینده ها و میزان رطوبت و..  متفاوتی هستند. در واقع محیط هایی که یک توربین گاز در آن نصب می‌شود به دو دسته ی  اصلی  طبقه بندی می‌شوند که شامل شامل مناطق مرطوب ( ساحلی، دریایی و فراساحلی) و مناطق خشک (land base) که شامل مناطق بیابانی، قطبی استوایی، شهری ، روستایی و صنعتی می باشند. که در ادامه به بررسی هریک پرداخته شده است.

تفاوت اصلی بین مناطق (مرطوب و خشک) غلظت نمک در جو است که در محیط های ساحلی/ فراساحلی/ دریایی به شدت وجود دارد. با این حال، این بدان معنا نیست که نمک نمی تواند در مناطق خشک نیز وجود داشته باشد. همانطور که توضیح داده شد، نمک عامل اصلی خوردگی در هر دو بخش گرم و سرد در توربین های گازی  است. غلظت بالای نمک در اتمسفر نیز می تواند منجر به رسوب گیری پره های کمپرسور شود.

مناطق دریایی

در محیط های دریایی، توربین های گازی عمدتا بر روی شناورها نصب می شوند. ورودی توربین ها معمولاً در فاصله ۱۰۰ فوتی از سطح دریا قرار دارد. در محیط های دریایی، توربین های گازی زیادی در حال استفاده هستند. برخی از آنها برای نیروی محرکه کشتی ها استفاده می شوند، برخی دیگر برای تولید نیرو گشتاور یا برای حرکت کمپرسورها استفاده می شوند. سیستم فیلتراسیون ورودی در این محیط ها در درجه اول نمک و آب دریا را حذف می کنند.  این موارد بیشترین و مخرب ترین آلاینده های موجود در محیط های دریایی هستند. سیستم های فیلتراسیون ورودی دریایی دارای محدودیت های اندازه و وزن هستند درواقع کشتی‌ها محدودیت‌های فضایی شدیدی دارند، که در بسیاری از موارد منجر به  طراحی فیلتراسیون نامطلوب و به خطر افتادن عملکرد موتور می‌شود. رایج ترین سیستم فیلتراسیون مورد استفاده در شناورهای دریایی در حال حاضر سیستم سه مرحله ای جداکننده پره ای[۱] / کوالسر / جداکننده پره ای است. اینها سیستم هایی با سرعت بالا هستند که دارای راندمان بالایی در جذب ذرات آب و نمک محلول در ذرات آب (آئروسل های نمک) هستند. اولین جداکننده برای حذف مقادیر زیادی آب ناشی از امواج، باران یا برف استفاده می شود. این جداکننده از بارگذاری بیش از حد کوالسر نیز جلوگیری می کند. کوالسر قطرات کوچکتر آب را که جداکننده پره ای اول جذب نکرده، جمع آوری می کند و آنها را به قطرات بزرگی که یا تخلیه می شوند یا دوباره به جریان هوا منتقل می شوند، جدا میکند و سپس هر قطره بزرگی که دوباره در جریان هوا وارد می شود توسط جداکننده پره ای دوم گرفته می شود.کوالسر همچنین گاهی اوقات به عنوان یک فیلتر ذرات عمل می کند که قادر به گرفتن ذرات غبار بزرگتر است. و  برای بهره برداری از توربین های گازی در نزدیکی خطوط ساحلی مفید است.

مناطق ساحلی

توربین های گازی در این مناطق در خشکی، و در ۱۰ مایلی خط ساحلی نصب می شوند. بهره برداری از توربین های گاز در ساحل یا نزدیکی آن، بسیاری از چالش های موجود در فیلتراسیون نمک را به همراه دارد. غلظت گرد و غبار در این مناطق  بسیار بالاتر از مناطق دریایی یا فراساحلی است و غلظت نمک بیشتری نیز نسبت به مناطق خشکی وجود دارد. در طول طراحی و انتخاب سیستم فیلتراسیون ورودی، باید به غلظت نمک مورد انتظار و میزان آلاینده‌های محیط خشکی که در آن توربین گاز قرار دارد توجه شود. به منظور حذف تمامی آلاینده ها از سیستم فیلتراسیون ورودی چند مرحله ای استفاده می شود. که با نوعی محافظت کننده  آب و هوا (معمولاً یک هود آب و هوا[۲]) برای به حداقل رساندن مقدار آبی که وارد هوای ورودی می شود، شروع می شوند. در مکان‌هایی که بارندگی زیاد دارند، سیستم فیلتراسیون ممکن است دارای جداکننده‌های پره‌ای به عنوان اولین مرحله برای حذف آبی باشد که از روی هود هوا نفوذ می‌کند. محیط ساحلی در مقایسه با محیط دریایی یا فراساحلی منحصر به فرد است. همانطور که گفته شد، در طراحی سیستم فیلتراسیون باید میزان رطوبت و نمکی موجود در نزدیکی دریا در نظر گرفته شود. ، در عین حال که این مناطق دارای فیلترهایی می‌باشند که برای آلاینده های موجود در خشکی نیز  انتخاب شده اند. پس از محافظ آب و هوا یا جداکننده های پره ای ، سیستم فیلتراسیون  ممکن است دارای نوعی  پیش فیلتر و فیلتر هایی با راندمان بالا باشد. این اجزاء ذراتی را که می تواند منجر به فرسایش یا رسوب شود، از هوای ورودی خارج می کند. هرچند که نمک یک نگرانی اولیه در خوردگی توربین گاز است، اما سایر آلاینده های موجود در محیط های ساحلی نیز می توانند منجر به تخریب توربین گاز شوند. شرایط آب و هوایی در مناطق ساحلی می تواند از خشک و آفتابی گرفته تا بارانی، برف و مه یخبندان باشد. شن و ماسه، گرد و غبار صنعتی و هیدروکربن های نسوخته در بسیاری از محیط های ساحلی وجود دارد. همچنین شرایط گرمسیری مانند باران های شدید، رطوبت بالا و مقادیر زیاد حشرات نیز ممکن است در این مناطق رخ دهد.

مناطق  فراساحلی

در این مناطق ورودی های توربین گاز در بالای ۱۰۰ فوت از سطح دریا یا اقیانوس قرار میگیرند و معمولاً بر روی سکوهای تولید نفت نصب می شوند. در این سیستم ها نگرانی زیادی برای ذرات فرسایشی وجود ندارد، اما سیستم فیلتراسیون باید ذرات کوچکتر را حذف کند تا از رسوب گیری جلوگیری کند و رطوبت و نمک را برای جلوگیری از خوردگی حذف کند. این سیستم ها معمولاً ترکیبی از سیستم حذف آب (جداکننده پره ای و کوالسر) و سیستم فیلتراسیون با راندمان بالا هستند. فیلتر با راندمان بالا باعث افت فشار در سیستم فیلتراسیون می شود. برای برخی از سیستم ها، آخرین فیلتر قبل از ورود هوا به توربین گاز است. در برخی موارد نیز یک جداکننده پره ای بعد از فیلتر ها نصب می‌شود تا قطرات بزرگ‌تری را که دوباره به جریان هوا وارد می‌شوند، حذف کنند. اگر محیط دارای غلظت گرد و غبار بالایی باشد (طوفان های گرد و غبار محلی یا مه گرد و غبار)، ممکن است از یک پیش فیلتر برای حذف ذرات بزرگتر و افزایش عمر فیلتر با راندمان بالا استفاده شود. محفظه های فیلتر معمولاً از فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم مقاوم در برابر خوردگی ساخته می شوند. گاهی اوقات از فولاد کربنی با پوشش مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. با توجه به مقدار زیادی نمک و رطوبت موجود در این محیط، حفاظت در برابر خوردگی بر روی اجزای فلزی سیستم های فیلتراسیون از اهمیت بالایی برخوردار است.

مناطق خشک

توربین های گازی مستقر در خشکی در معرض محیط های مختلفی قرار دارند. اینها از محیط های سرد قطبی که در آن ها حذف برف و یخ نگرانی اصلی است تا محیط های گرمسیری که در آن مقادیر زیادی باران و حشرات باید فیلتر شوند، متغیر است. هر یک از این محیط ها دارای آلاینده های منحصر به فرد و تغییرات فصلی هستند. شرایط این محیط ها را می توان با الگوهای آب و هوایی معمولی و کیفیت هوا مشخص کرد، اما تغییرات کوتاه مدت یا فصلی نیز باید در نظر گرفته شوند. چندین نمونه از مناطق خشک که توربین‌های گازی می‌توانند در آنها کار کنند، در ادامه مورد بحث قرار گرفته‌اند، از جمله: بیابان‌ها، مناطق گرمسیری، مناطق روستایی، شهرهای بزرگ و مناطق صنعتی.

مناطق بیانی

مناطق بیابانی عمدتا با آب و هوای خشک با دوره های طولانی آفتابی، بادهای تند، طوفان های شن و گرد و غبار و گاهی باران های شدید مواجه هستند. گرد و غبار در بیابان ها  می تواند از ملایم (باد کم) تا نسبتاً زیاد (طوفان های گرد و غبار) متغیر باشد. سیستم های تصفیه معمولی غیر خود تمیز شونده می توانند به سرعت بارگیری شوند و نیاز به تعویض مکرر فیلتر داشته باشند. همچنین، افزایش افت  فشار اگر بیش از حد باشد می تواند باعث توقف در عملکرد سیستم شود. برای جلوگیری از تعمیر و نگهداری مداوم و تعویض زود هنگام  فیلترها، به یک سیستم خود تمیز شونده نیاز است.ثابت شده است که سیستم های فیلتر بدون فیلترهای خود تمیز شونده به دلیل هزینه تعمیر و نگهداری مرتبط  با تعویض فیلتر گران تر هستند . در این مناطق جداکننده های اینرسی[۳] را می توان به عنوان اولین محافظ برای توربین گاز در نظر گرفت. آنها در از بین بردن ذرات گرد و غبار بزرگ (بیشتر از ۱۰ میکرون) موثر هستند، اما برای حذف ذرات کوچک راندمان پایینی دارند.

البته در حال حاضر ظهور سیستم‌های تمیزکننده پالسی، نیاز به جداکننده‌های اینرسی برای ذرات جامد را کاهش داده است. فیلترهای کارتریج با راندمان بالا با سیستم های تمیز کننده پالسی استفاده می شود. سیستم های تمیز کننده پالسی به خصوص در هنگام طوفان شن بسیار موثر هستند. آنها با تمیز کردن دائمی بدون هیچ گونه تعامل با اپراتور توربین گاز، افت فشار را زیر سطح قابل قبول نگه می دارند. که به توربین گاز اجازه می دهد تا حتی در شرایط نامساعد به عملکرد مطلوب خود ادامه دهد. با این حال، در استفاده از سیستم پالس باید احتیاط شود. اگر محیط دارای رطوبت بالا، مه، یا آلاینده های ذرات چسبنده (مانند گرده) باشد، ذرات روی المنت های فیلتر کارتریج می چسبند و نمی توانند با پالس های هوا پاک شوند. البته برخی از فیلتر ها قادر به تحمل  برخی از سطوح رطوبت و ذرات چسبنده هستند، اما پس از آن فیلترها باید جایگزین شوند تا با فیلترهای تمیز جدید، شرایط اولیه را به دست آورند. اگر میزان رطوبت به دلیل مه بسیار بالا باشد، باید یک مرحله اضافی با یک کوالسر و جداکننده محوری و پره ای[۴] در نظر گرفته شود. سیستم‌های تمیزکننده پالسی هزینه اولیه بالاتری نسبت به سیستم‌های فیلتراسیون معمولی دارند، اما مزایای استفاده از آنها در محیط‌های پر گرد و غبار یا بیابانی از طریق کاهش هزینه‌های نگهداری و نیروی کار بیشتر است.

مناطق روستایی

مناطق روستایی دارای شرایط متفاوتی هستند و  بسته  به منطقه ای که توربین گاز در آن  قرار دارد، می تواند در طول سال در معرض آب و هوای گرم، خشک، بارانی، برف و مه قرار گیرد. بیشتر سال یک محیط غیر فرسایشی با غلظت کم گرد و غبار وجود دارد. این منطقه می تواند نزدیک یک جنگل یا نزدیک به مکان هایی با فعالیت های کشاورزی باشد. سیستم های فیلتراسیون این مناطق  معمولاً از سه مرحله هود آب و هوایی، پیش فیلتر و فیلتر با راندمان بالا تشکیل می شوند.

هودهای هوا از فیلترها در پایین دست، در برابر باران و برف محافظت می کنند. مقداری از گرد و غبار وارد شده به سیستم فیلتراسیون از طریق یک اسکرین [۵]که  برای دفع حشرات نیز استفاده می شود، گرفته می‌شود. از پیش فیلتر برای حذف هرگونه گرد و غبار فرسایشی موجود در هوا استفاده می شود. این پیش فیلتر همچنین از فیلتر با راندمان بالا در برابر بارگذاری بیش از حد سریع محافظت می کند. فیلتر با راندمان بالا ذرات کوچکتر را حذف می کند. اگر توربین گاز در نزدیکی یک منطقه کشاورزی نصب شده باشد ممکن است نیاز به یک سیستم خود تمیز شونده باشد. این نوع سیستم در فصل شخم زدن یا برداشت زمانی که هوا دارای غلظت گرد و غبار فرسایشی بالایی است مفید خواهد بود. محفظه فیلتر، مجراها و اجزای آن معمولاً از فولاد کربنی ساخته می شوند. معمولا برای جلوگیری از خوردگی در این مناطق از یک پوشش رنگ استفاده می شود. اگر منطقه در نزدیکی بستر نمک خشک یا نزدیک منبعی باشد که آلاینده های خورنده وجود داشته باشد، ممکن است از فولاد ضد زنگ استفاده گردد.

شهر های بزرگ

توربین های گازی مستقر در شهر های بزرگ  معمولا با انواع آلاینده هایی که منجر به  خوردگی، فرسایش و رسوب می‌شوند. رو به رو هستند. بنابراین استفاده از سیستم های فیلتراسیون با رویکرد چند مرحله ای مورد نیاز می‌باشد. هودهای آب و هوایی به دلیل تغییر شرایط آب و هوایی با فصول در اکثر مواقع مورد استفاده قرار می گیرند، و  از سیستم در برابر باران، برف و شرایط باد محافظت می کند. سیستم فیلتراسیون از یک پیش فیلتر و یک فیلتر با راندمان بالا تشکیل شده است. پیش فیلتر ذرات فرسایشی بزرگتر را حذف می کند. و فیلتر با راندمان بالا فیلتر معمولاً از نوع فیلترهای مستطیلی یا فیلترهای کارتریجی که ذرات ریز تر را حذف میکند.

محفظه فیلتر عموماً از فولاد کربنی با پوشش محافظ ساخته شده است. اگر غلظت بالایی از گازهای خورنده، گرد و غبار یا نمک وجود داشته باشد، ممکن است از فولاد ضد زنگ استفاده شود. ورودی توربین گاز در این مناطق عمدتا مجهز به کاهنده صدا به منظور کنترل صدای منتشر شده به اطراف است.

مناطق صنعتی

بسیاری از توربین های گازی در مناطق صنعتی با هوای سنگین نصب می شوند. این مکان‌ها می‌توانند در هر یک از محیط‌های مورد بحث در بالا باشند، اما نگرانی‌های دیگری نیز دارند. چندین منبع انتشار آلاینده در یک محیط صنعتی وجود دارد. یکی از وجوه مشترک بین تمام مکان های صنعتی این است که ورودی سیستم فیلتراسیون در معرض انتشار گازهای گلخانه ای محلی است. این شرایط معمولاً به یک سیستم فیلتراسیون با راندمان بالا برای حذف ذرات ریز موجود در هوا نیاز دارد. یکی از راه‌های کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای وارد شده به ورودی، هدایت جریان هوای ورودی به دور از این منابع انتشار است. با این حال، هنوز مقداری گازهای گلخانه ای وجود دارد که توسط توربین بلعیده می شود. فیلترهای اضافی باید در سیستم فیلتراسیون برای رسیدگی به این ذرات منتشر شده در نظر گرفته شوند. به عنوان مثال، اگر محیط صنعتی در نزدیکی یک مکان ذخیره زغال سنگ باشد، توربین گاز باید دارای فیلترهای پیش فیلتر و فیلترهای با راندمان بالا برای حذف گرد و غبار زغال سنگ موجود در هوا باشد.

یکی از آلاینده‌هایی که اغلب در هوا در مکان‌های صنعتی وجود دارد، آئروسل‌های چسبنده هستند. این ذرات معلق در هوا می توانند از بخارات روغن ناشی از سیستم های روانکاری یا هیدروکربن های نسوخته ساطع شده از دودکش ها باشند. حذف این ذرات معلق در هوا بسیار دشوار است و اغلب منجر به رسوب گیری تیغه ها می شود. برای به حداقل رساندن اثر آئروسل بر روی توربین گاز باید از فیلترهای با راندمان بالا استفاده کرد، اما برای تمیز نگه داشتن پره های کمپرسور و به حداقل رساندن اثرات رسوب بر عملکرد توربین گاز به یک طرح شستشوی کمپرسور نیاز است.

طبقه بندی آلاینده ها

در واقع الاینده هایی که ممکن است در مناطق نصب توربین وجود داشته باشد میوان از نظر اندازه ذرات به دو دسته اصلی طبقه بندی کرد یک گروه ذراتی هستند هستند که در محدوده ۲-۵ میکرون قرار دارند.گروه دوم در محدوده زیر ۲ میکرون قرار دارند.گروه اول را عمدتا می توان ذرات طبیعی در نظر گرفت که منشا آن ها مواد معدنی، و غیره، در حالی که دومین گروه به طور کلی با آلودگی هوا ناشی از فرآیندهای صنعتی و موتور احتراق داخلی مرتبط است. گروه دوم به طور کلی شامل درصد بالایی از هیدروکربن های نسوخته و مه های روغن میباشند. که  اکثر محیط ها شامل ترکیبی از این دو گروه پایه خواهند بود. هر دو گروه باید برای هر منطقه باید به صورت دقیق مورد ارزیابی قرار گیرند.

به منظور تسهیل در جمع بندی مباحث فوق در جدول ۱ آلاینده هایی که در هریک از محیط ها ممکن است وجود داشته باشد به همراه نوع آلاینده و سایز ذرات، و همچنین سیستم فیلتراسیون پیشنهادی برای هر نوع آلاینده ها  آورده است.  قابل ذکر است که اعداد ارائه شده در جدول به صورت تقریبی است. و برای هر منطقه خاص محل نصب توربین ها باید اندازه گیری ها و بررسی های دقیق تر  انجام شود.

طراحی سیستم های فیلتراسیون براساس شرایط اقلیمی

قبل از طراحی و انتخاب یک سیستم فیلتراسیون، باید معیارهایی برای سیستم بر اساس پارامترهای کیفیت هوای ورودی معرفی شده توسط سازنده توربین گاز تعیین شود. در طراحی همچنین باید استراتژی‌های نگهداری سیستم از جمله تعویض فیلتر، شستشوی آفلاین یا آنلاین، زمان بین تعمیرات اساسی و ساعات کار بدون وقفه، نظر گرفته شود. مهمترین نکته در انتخاب فیلتر، محیط است. ذرات موجود در محیط همان آلاینده هایی هستند که وارد هوای ورودی توربین خواهند شد. که می توانند منجر به تخریب شوند. در واقع نکته ای که باید در طراحی سیستم های فیلتراسیون به آن توجه داشت این است که، ارزیابی محیطی که توربین گاز در آن کار می کند ساده نیست. چرا که  شرایط محیطی به طور مداوم با تغییرات فصلی و  الگوهای آب و هوای محلی یا تغییرات در منطقه مانند ساخت‌و سازهای جدید یا شرایط کشاورزی منطقه در حال تغییر است. انتخاب سیستم نامناسب برای محیط می تواند به معنای تعویض مکرر فیلتر، افت فشار ورودی بالا، خاموش شدن برنامه ریزی نشده یا خرابی توربین و هزینه های مرتبط یا از دست دادن بهره وری باشد. یکی از نکات مهم در رابطه با فیلتر ها ، در نظر گرفتن افت فشاری ست که در سیستم ایجاد می کنند. و انتخاب نامناسب فیلتر ها  می تواند سیستم را از نظر افت فشار به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار دهد. در شکل  ۲ مقایسه ای از افت فشار  در فیلتر های مختلف  در سه محیط دریایی و فراساحلی و خشک آورده شده است.   

شکل ۱-افت فشار فیلتر های مختلف در مناطق جغرافیایی مختلف [۱]

تاثیر وزش باد در فیلتراسیون

سرعت وزش باد نیز از عواملی است که می تواند در طراحی سیستم های فیلتراسیون تاثیر گذار باشد. در جدول ۲ میزان ذرات در سرعت های مختلف وزش باد آورده شده است. که هر چه سرعت باد بالا تر می رود، تعداد ذرات بیشتر شده است.

تاثیر سرعت هوا

یکی از پارامتر های موثر در فیلتراسیون سرعت هوای ورودی است. جدول بازدهی فیلتراسیون در برابر اندازه ذرات برای یک سیستم فیلتراسیون معمولی سه مرحله ای ارائه می دهد. با توجه به جدول مشخص است افزایش سرعت جریان هوا منجر به افزایش بازدهی فیلتراسیون برای ذرات ریز تر می‌شود.  

نحوه ارزیابی محل نصب توربین گازی :

همانطور که قبلاً گفته شد، محیط های مختلفی وجود دارد که در آن یک توربین گاز می تواند کار کند. همچنین، بسیاری از آلاینده‌های محلی، فصلی و موقتی وجود دارند که می‌توانند در هوای مناطق وجود داشته باشند.

بنابراین، هر محل نصب توربین گاز دارای ترکیب منحصر به فردی از آلاینده ها است. هنگام انتخاب سیستم فیلتر ورودی، این آرایش باید مشخص شود. این شامل تعیین اینکه چه نوع  آلاینده‌هایی و با چه غلظت و سایز ذرات در محل نصب توربین وجود دارد، می‌شود. هنگامی که این اطلاعات شناخته شوند، می توان انواع فیلترهای مورد نیاز و راندمان فیلتراسیون مورد نیاز را تعیین کرد. به منظور تسهیل در ارزیابی یک چک لیست ارزیابی ارائه شده است. اولین گام در فرآیند ارزیابی تعیین نوع محیط نصب می باشد. و سپس با توجه به نوع محیط لیستی از آلاینده های احتمالی را می توان جمع آوری کرد. در مرحله بعد، مناطق اطراف باید از نظر آلاینده های محلی ارزیابی شوند. این را می توان از طریق بررسی بصری منطقه برای هر منبع انتشار بدست آورد. منابعی که باید به آنها اشاره کرد از جاده های خاکی اطراف، مناطق کشاورزی محلی، گیاهان صنعتی مجاور یا پوشش گیاهی محلی متفاوت است. این گونه بررسی های برای ارزیابی محیط  نیاز به نمونه برداری دوره ای در محل نصب توربین گاز دارد. این نمونه ها را می توان از نظر نوع و کمیت آلاینده های موجود آنالیز نمود.

ذرات معلق موجود در هوا عمدتا در ۳ دسته طبقه بندی می شوند که در شکل آورده شده است. و در نظر گرفتن میزان این ذرات معلق به خصوص   PM10 در هر یک از مناطق جغرافیایی می تواند برای طراحی سیستم های فیلتراسیون و تخمین میزان طول عمر فیلتر ها مفید باشد. 

نکته دیگری  که باید در مورد شرایط محیطی فیلترها مورد توجه باشد این است که آلاینده های محلی با فصلی در مناطق نصب توربین ها متفاوت هستند. محل نصب باید چندین بار در سال بررسی شود. داده های هواشناسی می تواند بینشی از آب و هوای تجربه شده در محل نصب ارائه دهد. که می‌توانند برای تعیین اینکه آیا حفاظت در برابر یخ‌زدگی مورد نیاز است یا اینکه سیستم حذف آب باید تا چه حد سخت‌گیرانه باشد، استفاده شود.

نتیجه گیری:

همان گونه که قبلا هم اشاره شد فیلتراسیون هوای ورودی به  توربین های گازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پارامتر های مختلفی روی انتخاب سیستم های فیلتراسیون توربین ها موثر هستند. یکی از موارد مهم در نظر گرفتن شرایط اقلیمی و آب و هوایی منطقه می‌باشد. در واقع انتخاب بهترین سیستم  فیلتراسیون برای توجه به این عوامل به حفظ عملکرد بهینه و افزایش عمر مفید توربین‌های گازی و دیگر تجهیزات جانبی کمک ویژه ای خواهد کرد و در کاهش هزینه ها نیز نقش عمده دارد.

[۱] vane separators

[۲] Weather hood

[۳] Inertia separators

[۴] Coalescer and vane axial separator

[۵] screen

  1. Goulding, C. H., Rasmussen, M. G., & Fritz Jr, F. M. (1990). Technical and other considerations for the selection of inlet air filtration systems for high-efficiency industrial combustion turbines(Vol. 79078, p. V004T11A009). American Society of Mechanical Engineers.
  2. Hill, D. G. T. (1973, April). Gas turbine intake systems in unusual environments. In Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air(Vol. 79801, p. V001T01A038). American Society of Mechanical Engineers.
  3. Wilcox, M., Baldwin, R., Garcia-Hernandez, A., & Brun, K. (2010). Guideline for gas turbine inlet air filtration systems. Gas Machinery Research Council, Dallas, TX.

نویسنده: فروغ خلیلی

تاریخ: شهریور ۱۴۰۲

FavoriteLoadingذخیره پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یازده − نه =

Previous slide
Next slide