Kemisk skumrening av gasturbiner i ett kraftverk

  • Tjänstens benämning: Kemisk rengöring av gasturbinkompressorer med skummetoden
  • Datum: april – maj 2024
  • Namn / anläggning: Kraftverk, GE 7FA gasturbiner
  • beskrivning av problemet

    Ett kraftverk i USA, ägt av ett stort energibolag, stötte på allvarliga problem med avlagringar på kompressorbladen på GE 7FA gasturbiner. Dessa avlagringar begränsade kompressorernas genomströmning, vilket direkt påverkade turbinernas effektivitet och minskade kraften som genererades av turbinenheterna. Vid inspektionen noterades en avlagring på kompressorns yta. Detta orsakades av ett felaktigt luftfiltreringssystem och felaktig applicering av råvatten i ångprocessen.

    Beställaren bestämde sig först för att utföra städningen själv. Efter att ha utfört en vattenspolning fann man en liten förbättring, men detta löste inte problemet. Kraftverksledningen kontaktade Ecol North America, som redan hade erfarenhet av kemisk rengöring av turbiner från andra projekt.

    GA 7F, source: gevernova.com

    den föreslagna lösningen

    Kemisk rengöring av gasturbinkompressorer med skum som bärare av aktiv substans föreslogs, vilket möjliggör ett effektivt avlägsnande av svårtvättade avlagringar som natrium, kalcium och kisel, som är ansvariga för minskningen av utrustningens prestanda. Skumrengöringstekniken, utvecklad av Ecol, har utformats för att återställa optimal drift av turbinerna och kompressorerna utan att påverka deras inre ytor.

    Under projektets förberedelsefas hölls en vision, utifrån vilken en övergripande handlingsplan utarbetades, samt ett modifieringsprojekt för implementering av de tänkta lösningarna.

    Turbinen förbereddes mekaniskt för skuminsprutning. Ett processövervakningssystem och en mätstation har installerats. Syftet med detta är att skydda turbinkomponenterna och behovet av att kontrollera och övervaka hela processen och dess fysikaliska och kemiska parametrar. Slutligen applicerades medlet med anslutna munstycken.

    turbina

    vad du behöver veta: effekten av sediment

    effekt av avlagringar på prestanda hos gasturbinblad

    • • Turbinbladen är designade i lobform för att säkerställa optimal prestanda.
    • • Sediment ändrar formen på bladen och flödeskanalerna, vilket påverkar deras aerodynamik.
    • • Den ökade grovheten på bladets yta orsakar en ökning av ytan, vilket främjar ytterligare avsättning av föroreningar.
    • • Sediment begränsar det fria luftflödet vilket minskar bladens effektivitet och leder till en total minskning av turbinens effektivitet.
    • • Avlagringar kan också bidra till korrosion och utmattning på grund av stress.
    • • I gasturbiner (GT) kan avlagringar ytterligare täppa till bladens kylkanaler, vilket negativt påverkar deras hållbarhet.

    allmän utveckling av implementeringsstadier:

  • 1. Sedimentanalys: Som ett resultat av att det inte gick att ta prov på turbinavlagringarna på plats användes data från tidigare analyser från Washington Energy Facility, vilket gjorde det möjligt att välja lämpliga kemiska lösningar.
  • 2. Processförberedelser: Ecol-teamet genomförde planeringen och förberedelserna.
  • 3. Testmatning av skum på grund av: Upptäcka eventuella problem i det inledande skedet, kontrollera att skummet har rätt konsistens under insprutningsprocessen i kompressorn och testa de processantaganden som används, relaterade till modifiering av de initiala parametrarna vad gäller optimering av prestanda.
  • 4. Rengöringsprocess: Kemisk rengöring av turbinkompressorer med skum utfördes för att avlägsna skadliga avlagringar från bladen och rotorn.
  • 5. Neutralisering och passivering: Efter rengöring neutraliserades och passiverades hela turbinytan för att skydda den från ytterligare korrosion.
  • 6. Prestandamätning: Kunden jämförde utrustningens prestanda före och efter rengöring, med hänsyn till identiska väderförhållanden.
  • resultat/slutsatser

    Efter underhållsarbetet har turbinerna i kraftverket återfått sin nominella kapacitet.

    Prestanda mättes i april 2024 före rengöring och igen i maj 2024 efter rengöring.

    • Ökad verklig effekt: Effekten från turbin 1 ökade med 8 MW och turbin 2 med 9,5 MW. Enbart den kemiska reningsprocessen svarade för en ökning med 5 MW för turbin 1 och 6,5 MW för turbin 2. Effektparametrarna återgick i båda fallen till nominell effekt.
    • Borttagna avlagringar: 89,8 kg avlagringar togs bort från turbin 1 och 92 kg från turbin 2. Detta är ett nyckelelement som har hjälpt till att förbättra luftflödet och återställa turbinernas fulla effektivitet.

    slutsatser:

    Genomförandet av detta projekt har belyst fördelarna och effektiviteten med den kemiska reningsmetoden för gas turbiner utvecklade av Ecol, som har bidragit till att förbättra energieffektiviteten i kraftverk. Detta är en milstolpe i kommersialiseringen av denna teknik, som passar in i dekarboniseringsarbetet och främjar hållbarhet i energibranschen.

    co2

    CO2-gräns

    avlagringar i turbiner och kompressorer bidrar till ekonomiska förluster

    Avlagringar i turbiner och kompressorer bidrar till ekonomiska förluster på grund av minskad verkningsgrad. Lika viktigt leder de till onödiga utsläpp av växthusgaser (CO2),vilket har en direkt negativ inverkan på miljön. Att hålla flödessystem rena resulterar i effektivare användning av bränslekraft och energiproduktion, vilket leder till att man slipper släppa ut tusentals ton CO2 till atmosfären.

    kuriosa: uppskattade utsläpp av CO2 från en viss typ av kraftverk:

     
    • 450 kg CO2/1MWh → gasturbin med enkel cykel
    • 750 kg CO2/1MWh → de senaste stora superkritiska kolkraftverken
    • 900 kg CO2/1MWh → gamla generationens koleldade enheter
    • 1100 kg CO2/1MWh → gammal generation brunkolseldad enhet

    Sammanfattning

    Implementeringen var ett flerdimensionellt projekt, baserat inte bara på rengöring, utan också på effektiv hantering av logistik och utförande av arbetet. Det är också ett exempel på framgångsrikt genomförande av organisatoriskt och tekniskt komplexa projekt inom energi och industri.

    Den största fördelen med kemisk rengöring med aktivt skum jämfört med andra metoder för rengöring av gasturbinkompressorer är den tid det tar att utföra en sådan tjänst, som är åtminstone flera gånger kortare, vilket också gör en sådan process mer effektiv ur ekonomisk synvinkel.

    Tjänsten har blivit ytterligare en milstolpe i kommersialiseringen av kemisk rengöring av gasturbiner. Det är en av Ecols teknologier som passar in i miljöansvar genom dekarbonisering, en process för att minska koldioxidutsläppen (CO2) till atmosfären, vilket är nyckeln i kampen mot klimatförändringarna. I energisammanhang innebär det att man minskar CO2-utsläppen per producerad energienhet, i detta fall per megawatt (MW). Detta uppnås genom att införa effektivare teknologier, använda förnybara energikällor och optimera industriella processer.

    Genom att använda avancerade reningsmetoder för turbiner och kompressorer kan vi öka energieffektiviteten och minska förbrukningen av fossila bränslen, vilket direkt leder till en minskning av skadliga gasutsläpp till atmosfären. Detta tillvägagångssätt stöder inte bara kampen mot klimatförändringar, utan främjar också hållbarhet inom energibranschen.

    Ge aldrig upp det du tror på

    Efter 30 års tro på att rengöra gasturbiner med skum kom möjligheten att utföra den här typen av tjänster i Denver. Ecol och uppdragsgivaren trodde också på idén och ville ge den ett försök. Det är en stor framgångssaga. Jag kunde ha gett upp idén många gånger under åren, men jag var fast besluten att få det att hända. Tack till alla som var med och gjorde det möjligt. Tillsammans har vi öppnat dörren. Nu kommer det många fler projekt framöver.
    – Danny Foster, Chief Operating Officer, Vice President Ecol North America.

    bra att veta: källor till insättningar

    källor till sediment och föroreningar

    källor till sediment och flödesvägsföroreningar i olika typer av turbiner eller kompressorer:

    ångturbiner

    ämnen lösta eller suspenderade i ångan som kommer in i turbinen (föroreningar från vattnet (t.ex. kiseldioxid; hårdhet); salter (t.ex. natrium; fosfater); metaller (t.ex. koppar); korrosionsprodukter från pannan (t.ex. järnoxider) etc.).

    gasturbin, luftkompressorer:

    luftburna ämnen (omgivande damm, aska, jord, biopartiklar, olja från läckande lagerhus; avlagringar/skräp från vatteninjektion (dimma), turbinrengöring med offline- och onlinemetoder, råvattenintag från evaporativa kylare)

    gasturbiner:

    förbränningsrester från bränsleförbränning i kombination med luftburna ämnen (se ovan)

    processkompressorer och fläktar:

    föroreningar som transporteras med gasen

    Kontakta

    Har du frågor om rengöring av gasturbiner?

    kontakta oss direkt:

    Brak połączenia z internetem

    Nie udało się nawiązać połączenia z siecią. Upewnij się, że masz dostęp do internetu, a następnie odśwież stronę, aby kontynuować korzystanie z serwisu.