pl
en
sv
cs

Chemiczne czyszczenie turbin gazowych metodą pianową w elektrowni

  • Nazwa usługi: Chemiczne czyszczenie kompresorów turbin gazowych metodą pianową
  • Termin realizacji: Kwiecień – Maj 2024
  • Nazwa zakładu / Urządzenie: Elektrownia, Turbiny gazowe GE 7FA
  • opis problemu

    Elektrownia w USA, należąca do dużego koncernu energetycznego, napotkała poważne problemy z osadami na łopatkach kompresorów turbin gazowych GE 7FA. Osady te ograniczały przepustowość kompresorów, co bezpośrednio wpływało na obniżenie wydajności turbin i zmniejszenie mocy generowanej przez turbozespoły. Podczas inspekcji zauważono na powierzchni kompresora osad. Powodem był niesprawny system filtracji powietrza oraz nieprawidłowe zastosowanie wody surowej w procesie foggingu.

    Klient początkowo postanowił samodzielnie przeprowadzić czynności czyszczące. Po wykonaniu płukania wodą stwierdzono niewielką poprawę, jednak nie rozwiązało to problemu. Kierownictwo elektrowni skontaktowało się z Ecol North America, który miał już doświadczenie w czyszczeniu chemicznym turbin zdobyte podczas innych realizacji.

    turbina GA 7F, source: gevernova.com

    zaproponowane rozwiązanie

    Zaproponowano chemiczne czyszczenie kompresorów turbin gazowych z użyciem piany jako nośnika substancji aktywnych, umożliwiające skuteczne usunięcie trudnych do zmycia osadów, takich jak sód, wapń i krzem, odpowiedzialnych za spadek wydajności urządzeń. Technologia czyszczenia pianą, opracowana przez Ecol, miała na celu przywrócenie optymalnej pracy turbin i kompresorów bez wpływu na ich wewnętrzne powierzchnie.

    W fazie przygotowawczej projektu odbyła się wizja, na podstawie której przygotowany został obszerny plan działania oraz projekt modyfikacji w zakresie wdrożenia przewidzianych rozwiązań.

    Turbina została przygotowana w zakresie mechanicznym do podłączania wtrysku piany. Zainstalowany został system monitorujący proces oraz stanowisko pomiarowe. Celem powyższego jest ochrona elementów turbiny oraz konieczność kontroli i nadzorowania całego procesu i jego parametrów fizyko-chemicznych. Finalnie środek został zaaplikowany za pomocą podłączonych dysz.

    turbina

    warto wiedzieć: wpływ osadów

    wpływ osadów na wydajność łopatek turbin gazowych

    • • Łopatki turbin są zaprojektowane w kształcie płata, aby zapewnić optymalną wydajność.
    • • Osady zmieniają kształt łopatek oraz kanałów przepływowych, co wpływa na ich aerodynamikę.
    • • Zwiększona chropowatość powierzchni łopatek powoduje wzrost powierzchni, co sprzyja dalszemu osadzaniu zanieczyszczeń.
    • • Osady ograniczają swobodny przepływ powietrza, co obniża wydajność łopatek i prowadzi do ogólnego spadku efektywności turbiny.
    • • Osady mogą również przyczyniać się do korozji oraz zmęczenia materiału na skutek naprężeń.
    • • W turbinach gazowych (GT) osady mogą dodatkowo zatykać kanały chłodzące łopatki, co negatywnie wpływa na ich trwałość.

    ogólny przebieg etapów realizacji:

  • 1. Analiza osadów: W wyniku braku możliwości pobrania próbek osadów z turbiny na miejscu, zastosowano dane z poprzednich analiz z Washington Energy Facility, co pozwoliło na dobór odpowiednich roztworów chemicznych.
  • 2. Przygotowanie procesu: Zespół Ecol przeprowadził planowanie i przygotowanie instalacji chemicznych.
  • 3. Testowe podanie piany ze względu na: Wykrycie ewentualnych problemów na początkowym etapie, sprawdzenie, czy piana ma właściwą konsystencję w procesie wtrysku do kompresora oraz przetestowanie zastosowanych założeń procesu, związanych z modyfikacją parametrów początkowych w zakresie optymalizacji działania.
  • 4. Proces czyszczenia: Przeprowadzono chemiczne czyszczenie kompresorów turbin z użyciem piany, usuwając szkodliwe osady z łopatek i wirnika.
  • 5. Neutralizacja i pasywacja: Po zakończeniu czyszczenia całą powierzchnię turbin zneutralizowano i spasywowano, aby zabezpieczyć ją przed dalszą korozją.
  • 6. Pomiar wydajności: Klient dokonał porównania wydajności urządzeń przed i po czyszczeniu, uwzględniając identyczne warunki atmosferyczne.
  • osiągnięty rezultat / wnioski

    Po przeprowadzeniu prac serwisowych turbiny w elektrowni odzyskały swoją nominalną wydajność.

    Zmierzono wydajność w kwietniu 2024 r. przed czyszczeniem i ponownie w maju 2024 r. po czyszczeniu.

    • Zwiększona moc rzeczywista: Moc turbiny 1 wzrosła o 8 MW, a turbiny 2 o 9,5 MW. Sam proces czyszczenia chemicznego odpowiadał za wzrost o 5 MW dla turbiny 1 i 6,5 MW dla turbiny 2. Parametry mocy w obydwu przypadkach wróciły do mocy nominalnej.
    • Usunięte osady: Z turbiny 1 usunięto 89,8 kg osadów, z turbiny 2 – 92 kg. To kluczowy element, który pozwolił na poprawę przepływu powietrza i odzyskanie pełnej sprawności turbin.

    wnioski:

    Realizacja tego projektu uwydatniła zalety i skuteczność metody chemicznego czyszczenia turbin gazowych opracowanej przez Ecol, co przyczyniło się do poprawy efektywności energetycznej elektrowni. Jest to kamień milowy w komercjalizacji tej technologii, wpisującej się w działania dekarbonizacyjne i promującej zrównoważony rozwój w branży energetycznej.

    co2

    ograniczenie CO2

    osady w turbinach i sprężarkach przyczyniają się do strat ekonomicznych

    Osady w turbinach i sprężarkach przyczyniają się do strat ekonomicznych wynikających ze zmniejszonej wydajności zakładu. Co równie istotne, prowadzą do niepotrzebnej emisji gazów cieplarnianych (CO2), co ma bezpośrednio negatywny wpływ na środowisko. Utrzymywanie systemów przepływu w czystości powoduje najefektywniejsze wykorzystanie mocy z paliwa i efektywną produkcje energii co przekłada się na brak konieczności emisji tysięcy ton CO2 do atmosfery.

    ciekawostka: szacowana emisja CO2 przez dany typ elektrowni:

     
    • 450 kg CO2/1MWh → turbina gazowa z prostym cyklem/li>
    • 750 kg CO2/1MWh → najnowsze duże bloki węglowe na parametry nadkrytyczne
    • 900 kg CO2/1MWh → stara generacja bloków opalanych węglem kamiennym
    • 1100 kg CO2/1MWh → jednostka starej generacji opalana węglem brunatnym

    podsumowanie

    Realizacja była projektem wielowymiarowym, opartym nie tylko na czyszczeniu, ale także na skutecznym zarządzaniu logistyką i wykonaniem prac. To również przykład skutecznej realizacji projektów złożonych organizacyjnie i technologicznie w energetyce i przemyśle.

    Podstawową przewagą czyszczenia chemicznego z użyciem piany aktywnej nad innymi metodami czyszczenia kompresorów turbin gazowych jest czas wykonania takiej usługi, który jest co najmniej kilkukrotnie krótszy, co również powoduje, że taki proces jest efektywniejszy z ekonomicznego punktu widzenia.

    Zrealizowana usługa stała się kolejnym kamieniem milowym w komercjalizacji chemicznego czyszczenia turbin gazowych. Jest to jedna z technologii Ecol, która wpisuje się w odpowiedzialność środowiskową poprzez dekarbonizację, a więc proces redukcji emisji dwutlenku węgla (CO2) do atmosfery, który jest kluczowy w walce ze zmianami klimatycznymi. W kontekście energetyki oznacza to zmniejszenie emisji CO2 na jednostkę wyprodukowanej energii, w tym przypadku na megawat (MW). Osiąga się to poprzez wprowadzanie bardziej efektywnych technologii, wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii oraz optymalizację procesów przemysłowych.

    Dzięki zastosowaniu zaawansowanych metod czyszczenia turbin i kompresorów, możemy zwiększyć efektywność energetyczną i zmniejszyć zużycie paliw kopalnych, co bezpośrednio przekłada się na redukcję emisji szkodliwych gazów do atmosfery. To podejście nie tylko wspiera walkę ze zmianami klimatycznymi, ale również promuje zrównoważony rozwój w przemyśle energetycznym.

    Nigdy nie rezygnuj z tego, w co wierzysz

    Po 30 latach wiary w czyszczenie turbin gazowych pianą nadarzyła się okazja, aby wykonać tego typu usługę w Denver. Ecol i Klient również uwierzyły w ten pomysł i chciały spróbować. To wspaniała historia sukcesu. Mogłem zrezygnować z tego pomysłu wiele razy na przestrzeni lat, ale byłem zdeterminowany, aby go zrealizować. Dziękuję wszystkim zaangażowanym w realizację tego przedsięwzięcia. Wspólnie otworzyliśmy drzwi. Teraz pojawi się wiele innych projektów.
    – Danny Foster, Chief Operating Officer, Vice President Ecol North America.

    warto wiedzieć: źródła osadów

    źródła osadów i zanieczyszczeń

    źródła osadów i zanieczyszczeń ścieżek przepływu w różnych typach turbin lub sprężarek:

    turbiny parowe

    substancje rozpuszczone lub zawieszone w parze wpływającej do turbiny (zanieczyszczenia z wody (np. krzemionka; twardość); sole (np. sód; fosforany); metale (np. miedź); produkty korozji z kotła (np. tlenki żelaza) itp.)

    sprężarki powietrza turbin gazowych:

    substancje przenoszone wraz z przepływem powietrza (pył z otoczenia, popiół, gleba, biocząsteczki, oleje z nieszczelnych obudów łożysk; kamień wodny/osady z wtrysku wody (zamgławianie), czyszczenie turbiny metodami offline i online, zasysanie wody surowej z chłodnic wyparnych)

    turbiny gazowe:

    pozostałości po spalaniu paliwa w połączeniu z substancjami przenoszonymi z przepływem powietrza (patrz wyżej)

    sprężarki procesowe i dmuchawy:

    zanieczyszczenia przenoszone z gazem

    kontakt

    masz pytania dotyczące realizacji czyszczenia turbin gazowych?

    skontaktuj się z nami bezpośrednio: