что такое квоу газовой турбины
Фильтры КВОУ для ГТУ
Комплексное воздухоочистительное устройство КВОУ является основной составляющей воздухозаборного тракта газовой турбины.
Назначение КВОУ
Назначение КВОУ для ГТУ сводится к ряду функциональных назначений:
Работа фильтров КВОУ состоит из трёх ступеней:
1 ступень – цикл предварительной обработки входящего воздуха
2 ступень – цикл предварительной очистки
3 ступень – цикл основной фильтрации
Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ в большей степени определяется условиями эксплуатации.
Характеристика КВОУ
Комплексные воздухоочистительные устройства бывают двух типов – статические КВОУ и импульсные КВОУ. При статическом исполнении фильтры КВОУ не очищаются от пыли, а подлежат замене. В импульсном исполнении на фильтры подаются кратковременные импульсы сжатого воздуха.
Ввиду того, что характеристики статических КВОУ более дешевы и просты в конструкции, применяются они чаще в ГТУ. Импульсные КВОУ имеют более сложную конструкцию, большую стоимостные и обслуживающие характеристики, поэтому применяются в климатических зонах с высокой пылевой нагрузкой, а также в зонах с низкими температурами ввиду большей опасности засорения фильтров снегом.
Существует отдельный тип КВОУ – морского исполнения. Производители фильтров для КВОУ морского типа проводят испытания на стендах, имитирующих морские условия эксплуатации.
Фильтры КВОУ
Фильтры КВОУ различаются в зависимости от ступеней очистки:
Воздушные фильтры КВОУ для ГТУ
Воздушные фильтры КВОУ предотвращают загрязнение проточной части, а также обеспечивают защиту газотурбинного двигателя от эрозии. Фильтры тонкой очистки (ФТО) являются последним «рубежом» и определяют качество воздуха, на котором будет работать установка.
В зависимости от региона эксплуатации ГТУ, могут быть применены фильтры с классами фильтрации от F8 до E11 / H12.
Стоимость ФТО может составлять более 70% стоимости всех фильтров, установленных в КВОУ и поэтому очень важно правильно подобрать такие параметры как материал, класс фильтрации, площадь фильтрации для экономичной и эффективной работы всей КВОУ.
Компания DMEnergy может предложить выполнение технико-экономического обоснования применения оптимальной схемы фильтрации, которая позволит снизить ваши эксплуатационные издержки.
На все поставляемые нами фильтры предоставляется необходимая документации и протоколы испытаний.
На фото представлен один из типов ФТО, поставку которых мы осуществляем.
Производители фильтров КВОУ
В настоящий момент лидирующие позиции по производству фильтров занимают следующие мировые компании: AAF International, Pall Industrial, Jonell, Donaldson, Camfill, Vokes-Air
Компания DM Energy сотрудничает с AAF International и готова взять на себя проекты по обслуживанию КВОУ и поставке фильтров. Нам доверяют: ТАИФ, МГТЭС, Курганская ТЭЦ и др.
Конструктивное исполнение современных комплексных воздухоочистительных устройств (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов
Николай Константинович Галанцев, Генеральный директор ЗАО «Мультифильтр».
В статье описываются современные конструкции КВОУ для газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, подобные решения применяются также на КВОУ для высокотехнологичных энергетических установок, для компрессорных станций металлургических предприятий, для систем промышленной вентиляции.
Для транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам широко применяются газоперекачивающие агрегаты, состоящие из компрессора и газотурбинного двигателя. Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) входит в состав воздухозаборного тракта газотурбинного двигателя. КВОУ обеспечивает: очистку атмосферного воздуха от пыли; защиту от птиц и насекомых; влагоотделение; подогрев воздуха зимой; охлаждение воздуха летом; шумоглушение [1].
В настоящее время применение циклонов в конструкции КВОУ по своим техническим характеристикам не может быть рекомендовано для новых разработок, т.к. в последние десятилетия появились более совершенные технологии очистки воздуха. Более современные конструкцией КВОУ создаются на базе статических и импульсных круглых (цилиндрических и/или конических) фильтрующих элементов тонкой очистки. Самыми же прогрессивными с точки зрения технико-экономических характеристик являются конструктивные исполнения с плоскими панельными (компактными) фильтрующими элементами [2].
Отдельно стоит отметить КВОУ морского применения, устанавливаемые на стационарных морских платформах на шельфе и на плавучих объектах. Стандарты для контроля воздушных фильтрующих элементов вентиляции общепромышленного исполнения EN779 и EN1822 не оговаривают воздействие брызг соленой морской воды и/или продуктов неполного сгорания углеводородов (сажа/копоть), которое в обязательном порядке следует учитывать для работающих в морских условиях фильтров. Поэтому изготовители фильтров для КВОУ морского применения создают специальные испытательные стенды для имитации морских условий эксплуатации. Фильтрующие элементы для морского применения имеют оригинальную конструкцию, а компоновка КВОУ может быть выполнена по низкоскоростной или высокоскоростной схемам фильтрации [3].
Статическое КВОУ (Рис.1) содержит: Воздухозаборные козырьки; Влагоотделители; Ступень предварительной фильтрации; Ступень фильтров тонкой очистки; Ступень (высоко)эффективных (H)EPA фильтров.
Рис. 1. Статическое КВОУ компании AAF.
Ступень предварительной фильтрации состоит из фильтров класса G4 (EN 779:2002) и применяется для уменьшения пылевой нагрузки на фильтры тонкой очистки F7-F9 (EN 779:2002). Фильтры тонкой очистки конструктивно могут быть выполнены в виде круглых картриджей (Рис.2) или в виде компактных элементов (Рис.3). Фильтры тонкой очистки могут быть статическими или импульсными.
КВОУ технические требования
Поделиться «КВОУ технические требования»
В статье представлены технические требования для выбора комплексного воздухоочистительного устройства, что такое КВОУ и зачем оно нужно.
Комплексное воздухоочистительное устройство
КВОУ технические требования
Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) должно обеспечивать:
– очистку поступающего в ГТД воздуха от пыли;
– защиту от попадания в ГТД посторонних предметов и льда;
– подогрев воздуха для предотвращения обледенения;
– шумоглушение до уровней звука 80 дБа на расстоянии в 1 м от плоскости воздухозабора;
– очистку и шумоглушение воздуха, подводимого в теплозвукоизолирующий кожух ГТД.
КВОУ должно иметь автоматические байпасные клапаны, обеспечивающие нормальную работу ГТУ при засорении или обледенении элементов КВОУ.
Воздухозаборное устройство должно оснащаться высокоэффективными воздушными фильтрами грубой и тонкой очистки, включая систему противообледенения для климатических условий региона
Фильтры должны обеспечивать отделение и сбор пыли из потока воздуха.
КВОУ должно поставляться комплектно с соединительными воздуховодами.
КВОУ должно иметь односторонний подвод воздуха.
Конструкция подводящих и отводящих воздуховодов должна учитывать разработанные компоновочные решения. Воздуховоды должны иметь минимальное гидравлическое (аэродинамическое) сопротивление.
Конструкция ГТД должна учитывать сопротивление воздушного тракта.
Подогреватели системы противообледенения в КВОУ ГТУ должны обеспечивать подогрев воздуха горения и вентиляции кожуха газовой турбины до необходимого значения, исключающего возникновение обледенения.
Подогреватели входного воздуха вентиляции и подогреватели системы противообледенения должны быть рассчитаны для работы с минимальной температурой теплоносителя 65 °С. Теплоноситель – водногликолиевый раствор (содержание гликоля 50 %).
Тепловой расчет подогревателей противообледенения должен быть согласован с заказчиком и генпроектировщиком.
Что такое квоу газовой турбины
Н. К. Галанцев – ЗАО «Мультифильтр»
Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) входит в состав воздухозаборного тракта газотурбинного двигателя. Оно обеспечивает очистку атмосферного воздуха от пыли; защиту от птиц и насекомых; подогрев воздуха зимой; охлаждение воздуха летом; шумоглушение [1].
ЗАО «Мультифильтр» имеет большой опыт разработки и производства КВОУ различных компоновочных схем и конструктивного исполнения. Компания создана в 2008 г. на территории ОАО «ВНИИтрансмаш», основанного в 1949 г. и являющегося в настоящее время ведущим научно-исследовательским, конструкторским, испытательным и производственным центром транспортного машиностроения. В 1990-е годы инженерно-технические специалисты предприятия участвовали в создании КВОУ для газоперекачивающего агрегата ГПА-16 Нева (головной разработчик ГПА – Кировский завод, разработчик КВОУ – ВНИИтрансмаш).
КВОУ выполнено по прогрессивной для своего времени схеме с многоступенчатой очисткой воздуха: первая ступень грубой очистки – мультициклоны с системой отсоса уловленной пыли вентиляторами, вторая ступень тонкой очистки – сменные карманные (рукавные) фильтры. Мультициклон разработан на основе прямоточного осевого циклона собственной конструкции (ПКЦ-250 – прямоточный комбинированный циклон диаметром 250 мм), прошедшего этапы расчетного моделирования и экспериментальной отработки.
При разработке КВОУ на специальном пылевом стенде для натурного моделирования выполнен большой объем испытаний и исследований элементов и систем пылеуловителей на расходах воздуха до 20 000 м 3 /ч. Это позволяет методом инструментальных измерений заранее достоверно оценивать эффективность создаваемого КВОУ любой производительности.
В настоящее время применять циклоны в конструкции КВОУ по своим техническим характеристикам не рекомендуется для новых разработок, так как в последние десятилетия появились более совершенные технологии очистки воздуха. Современные КВОУ создаются на базе статических и импульсных круглых (цилиндрических и/или конических) фильтрующих элементов тонкой очистки. Самыми же прогрессивными, с точки зрения технико-экономических характеристик, являются конструкции с плоскими панельными (компактными) фильтрующими элементами [2].
Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ во многом определяется условиями эксплуатации. Они могут быть статическими, при этом фильтрующие элементы не очищаются от уловленной пыли, или импульсными, где фильтры самоочищаются от пыли кратковременными обратными импульсами сжатого воздуха. Статические КВОУ – более дешевые и используются наиболее часто, импульсные – более дорогие, они применяются при эксплуатации в сложных природно-климатических условиях:
• в регионах с высокой пылевой нагрузкой;
• в регионах с низкими температурами при опасности забивания поверхности фильтров снегом и инеем.
Отдельно стоит отметить КВОУ морского применения. Стандарты для контроля фильтрующих элементов EN779 и EN1822 не предусматривают воздействие брызг соленой морской воды и/или продуктов неполного сгорания углеводородов (сажа/копоть), которое в обязательном порядке следует учитывать для работающих в морских условиях фильтров. Поэтому изготовители фильтров для таких КВОУ создают специальные испытательные стенды для имитации морских условий эксплуатации. Фильтрующие элементы морского применения имеют оригинальную конструкцию, а компоновка КВОУ может быть выполнена по низко- или высокоскоростной схемам фильтрации [3].
Статическое КВОУ (рис. 1) включает:
• воздухозаборные козырьки;
• влагоотделители;
• ступень предварительной фильтрации;
• ступень фильтров тонкой очистки;
• ступень (высоко)эффективных (H)EPA фильтров.
Ступень предварительной фильтрации состоит из фильтров класса G4 (EN 779:2002) и применяется для уменьшения пылевой нагрузки на фильтры тонкой очистки F7-F9 (EN 779:2002). Фильтры тонкой очистки конструктивно могут выполняться в виде круглых картриджей (рис. 2) или компактных элементов (рис. 3). Они могут быть статическими или импульсными.
Ступень высокоэффективных (H)EPA фильтров класса E10, E12, H14 (EN1822:2009) создает более благоприятные условия для работы турбины, кроме того, увеличивается срок службы между остановами ГТУ, уменьшаются затраты на единицу мощности газотурбинного агрегата. Решение о необходимости применении (H)EPA фильтров принимает изготовитель газовых турбин. В последние годы многие зарубежные производители ГТУ предлагают фильтрацию (H)EPA как опцию для всех новых проектов, а также для модернизации существующих КВОУ. В России КВОУ со ступенью высокоэффективных фильтров пока не нашли широкого применения.
В 2009–2014 гг. ЗАО «Мультифильтр» разработало ряд воздухоочистительных установок на основе круглых картриджных фильтрующих элементов компании Donaldson, которая на протяжении многих лет лидирует в объеме мировых поставок фильтровальных систем и комплектующих. Опираясь на обширный научно-исследовательский потенциал и развитую производственную базу, Donaldson разрабатывает новые технологии и системы фильтрации.
КВОУ с вертикальными круглыми картриджами занимают большие площади, но условия импульсной очистки фильтрующих элементов в таких конструкциях являются наилучшими. На рис. 4 показано КВОУ, разработанное ЗАО «Мультифильтр», на расход воздуха 80 000 м 3 /ч с фильтрующими элементами Donaldson TTD.
Фильтрующие модули Donaldson TTD имеют вертикальные картриджи. Замена картриджей производится снизу. Пылесборник отсутствует, уловленная пыль сбрасывается вниз. Блок управления выполнен на основе контроллера и позволяет вручную устанавливать режимы работы.
Конструкции с вертикальными картриджами отличаются простотой, так как специального пылесборника не требуется. Уловленная пыль при самоочистке фильтроэлемента сбрасывается непосредственно вниз, откуда большей частью уносится ветром и атмосферными осадками. Недостатком конструкции являются относительно большие габариты и занимаемые площади. Более компактные решения удается получить при использовании горизонтальных картриджей.
Горизонтальное расположение круглых картриджей позволяет создавать более компактные КВОУ, но условия по очистке картриджей хуже: пыль с верхних рядов стряхивается на нижние ряды. На рис. 5 показано КВОУ («Мультифильтр») на расход воздуха 80 000 м 3 /ч с фильтрующими элементами Donaldson GDX с горизонтальными картриджами.
Импульсное КВОУ выполнено по схеме одноступенчатой фильтрации. Атмосферный воздух поступает через всепогодные воздухозаборные козырьки, служащие для защиты фильтрующих элементов от воздействия дождя и снега. Пары фильтрующих элементов конусообразной и цилиндрической формы установлены горизонтальными рядами. Конусообразная форма картриджа хотя и является менее технологичной, но, по сравнению с цилиндрической, позволяет несколько увеличить площадь фильтрации в заданном внутреннем объеме корпуса КВОУ и получить более благоприятную аэродинамическую схему взаимодействия фильтра с очищаемым воздухом.
Когда перепад давления на фильтре достигает определенного установленного значения, датчики приводят в действие механизм очистки и через форсунки подается мощный импульс сжатого воздуха, который «стряхивает» с поверхности фильтров большую часть скопившейся там пыли. Оператор может вручную установить значение срабатывания этого механизма в зависимости от конкретных условий. Предлагаемый класс очистки – F7–F9. Уловленная пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется вентиляторной системой отсоса.
Фильтрующие элементы для систем с импульсной продувкой конструктивно могут выполняться не только в виде круглых картриджей, но также и в форме плоских панелей. Компания AAF International (American Air Filter), которая производит широкую гамму фильтров для очистки воздуха, выпускает КВОУ с импульсной системой очистки на основе самоочищающихся плоских панельных фильтрующих элементов. На рис. 6 показан общий вид КВОУ с импульсной системой очистки на основе плоских панельных фильтрующих элементов AAF ASC. Фильтрующие элементы могут быть выполнены по классам очистки F7–F9. Атмосферный воздух проходит через панельные фильтры и очищается от пыли. В конструкции сочетаются принципы инерционной сепарации и сухой фильтрации.
Наиболее крупные частицы пыли за счет инерции пролетают мимо фильтрующих панелей и попадают в расположенные за фильтрами вертикальные каналы, в результате снижается пылевая нагрузка на фильтрующий материал (до 90 % и более по массе во время песчаных бурь). Часть забираемого воздуха (обычно 6–10 % от общего объема) не проходит через панели, а вместе с пылью попадает непосредственно в вертикальные каналы и с помощью вентиляторной системы пылеудаления возвращается обратно в атмосферу вдали от зоны воздухозабора.
При импульсной продувке панели пыль удаляется с поверхности фильтра и уносится проходящим потоком воздуха. Общее количество пыли в атмосферном воздухе не увеличивается, наблюдается лишь незначительное повышение ее концентрации в зоне выброса. Дополнительной очистки воздуха, удаляемого вентилятором отсоса, не требуется.
КВОУ с плоскими панелями, по сравнению с системами на основе круглых картриджей, получается более компактным (примерно на 25 %). Импульсная очистка осуществляется в автоматическом режиме либо по перепаду давления на фильтре, либо по установленному интервалу времени, а также может проводиться оператором в ручном режиме. Система управления обеспечивает подачу аварийного сигнала при большом перепаде давления на фильтре и при малом давлении в магистрали сжатого воздуха.
Импульсное КВОУ на основе самоочищающихся плоских фильтрующих панелей типа ASC компании AAF не требует применения антиобледенительной системы для защиты фильтров от обмерзания, а также предохранительного перепускного (байпасного) клапана для защиты от недопустимо большого перепада давления на фильтре. За счет использования данных фильтров КВОУ отличается большей надежностью и простой обслуживания. С учетом более длительного срока эксплуатации фильтров, импульсные ASC в условиях России могут быть рациональной заменой обычным статическим системам (фото).
Такие современные конструкции КВОУ могут применяться для газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, высокотехнологичных энергетических установок, для компрессорных станций металлургических предприятий, систем промышленной вентиляции.
Выводы и рекомендации
1. Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ определяется природно-климатическими условиями на месте установки. Фильтрующие элементы КВОУ можно разделить на статические и импульсные. Наиболее распространены статические КВОУ: они имеют более высокие технико-экономические показатели для большинства условий эксплуатации. Более дорогостоящие импульсные системы применяются в регионах с высокой пылевой нагрузкой и в регионах с низкими температурами.
2. Современные технологии фильтрации компании AAF с использованием импульсных плоских фильтров типа ASC позволяют создавать КВОУ более простой конструкции: без антиобледенительной системы и байпасного клапана. Они имеют повышенную надежность и отличаются простотой обслуживания, являясь рациональной альтернативой КВОУ со статическими фильтрами в большинстве регионов РФ.
3. Инжиниринговая компания «Мультифильтр» имеет опыт разработки и создания КВОУ различных компоновочных схем и конструктивного исполнения. Опираясь на собственный опыт и в тесном сотрудничестве со своими зарубежными партнерами, компания предлагает заказчикам разработку, производство и/или поставку КВОУ для эксплуатации в любых природно-климатических зонах РФ и ближнего зарубежья с использованием современных высокоэффективных технологий в области фильтрации воздуха:
• статические, импульсные КВОУ;
• статические и импульсные КВОУ со ступенью (H)EPA-фильтров;
• КВОУ морского применения;
• решения по модернизации существующих воздухоочистительных устройств.
Поиск
Журнал
Каталог энергетического оборудования
Что такое квоу газовой турбины
В. Л. Жохов – НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова, С.-Петербург
Многолетний опыт эксплуатации показывает, что загрязнение проточных частей компрессоров и турбин в процессе работы газотурбинных двигателей приводит к снижению эффективности всей установки.
Можно затратить миллиарды рублей на закупку современной, высокоэффективной и дорогостоящей техники, сэкономив несколько тысяч на фильтрующих элементах. И эта техника очень скоро перестанет нормально работать, возрастут простои ГТУ в связи с промывкой и очисткой, не будут вырабатываться в должном объеме ни электроэнергия, ни тепло.
К вопросу о состоянии отечественного энергомашиностроения
Необходимость создания единой национальной энергомашиностроительной компании в нашей стране назрела давно. Годы перестройки тяжелым бременем легли на плечи российских энергетиков.
Стагнация – вот, пожалуй, точное определение того времени. Этой ситуацией воспользовались иностранные компании, заполнившие российский рынок своей продукцией: Siemens, Alstom, General Electric, Mitsubishi и др. Причем, планы этих компаний не сводились к единичным поставкам оборудования. Как известно, совсем недавно Siemens пыталась приобрести концерн «Силовые машины».
Решение государства в лице РАО «ЕЭС России» выкупить у холдинговой компании «Интеррос» солидный пакет акций ОАО «Силовые машины» означает, что первые шаги к созданию отечественной энергомашиностроительной компании начинают осуществляться. Как положительный фактор можно рассматривать намерение ОАО «Мосэнерго» использовать для технического перевооружения ТЭЦ-21 и ТЭЦ-27 оборудование парогазовых установок (ПГУ) на базе паровых турбин Т-150 и газотурбинных установок ГТЭ-65, ГТЭ-160 (Ленинградский металлический завод), а также турбогенераторов производства «Электросила». Получил новый импульс вступивший в силу договор о проведении натурных испытаний на ТЭЦ-9 (Мосэнерго) установки ГТЭ-65, подготовка к производству которой уже началась.
Следует отметить, что использование парогазовых технологий для нужд энергетики является наиболее перспективным направлением. Электростанции с ПГУ могут работать в двух режимах – теплофикационном, вырабатывая кроме электроэнергии тепло для нужд потребителей, и в конденсационном режиме, обеспечивая выработку только электроэнергии. В концепции технической политики РАО ЕЭС отмечено, что заявки от поставщиков оборудования будут рассматриваться при условии, если показатель экономичности работы ПГУ (ее КПД) будет не ниже 52%. В дальнейшем требования к экономичности ПГУ, работающим в конденсационном режиме, будут повышены до 55%. Все это, безусловно, направлено на снижение доли цены топлива в каждом кВт·ч, отпускаемом потребителям.
При выборе поставщика оборудования для электростанции перед заказчиком часто встает вопрос, какому оборудованию отдать предпочтение – отечественному или зарубежному. Существует мнение, что отечественное газотурбостроение отстало в своем развитии от западного минимум на 50 лет, и сократить этот разрыв теперь практически невозможно. С этим нельзя согласиться.
Безусловно, достижения иностранных компаний на российском рынке в последние годы впечатляющие. Примером тому могут служить Сочинская ТЭС мощностью 78 МВт (фото 1), в состав ПГУ которой входит газотурбинная установка производства фирмы Alstom; Северо-Западная ТЭЦ, где используются ГТУ V94.2 компании Siemens, и т.д. Чтобы противостоять этой экспансии, необходимо создание единой национальной энергомашиностроительной компании, и для этого есть реальные предпосылки.
Несколько лет назад ЛМЗ приобрел у компании Siemens лицензию на производство и продажу газовых турбин V94.2. Было создано совместное российско-германское предприятие «Интертурбо», которое стало выпускать российский аналог немецкой установки – ГТЭ-160. К настоящему времени изготовлено уже 24 таких ГТУ.
Привод ГТЭ-160 входит в состав ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 (фото 2), которая недавно была запущена в эксплуатацию. Эти же двигатели планируется установить на ТЭС «Банхида» в Венгрии и «Сисак-3» в Хорватии. Следует отметить, что паровые турбины Т-150 и турбогенераторы на этих ПГУ также производства концерна «Силовые машины». Не менее востребованы на отечественном рынке и газотурбинные установки ГТЭ-65. Они предназначены для работы в составе ПГУ на городских ТЭЦ в теплофикационном режиме с коэффициентом использованного тепла (КИТ) 83…90%.
Системы воздухоподготовки для отечественных ГТУ
Модернизация оборудования ТЭЦ, находящихся в черте крупных городов, всегда представляет значительную трудность для проектантов. Желание персонала ТЭЦ получить на своем объекте новое оборудование часто сталкивается со стремлением заказчика снизить инвестиционные затраты на реконструкцию. Вместо того чтобы увеличить машинный зал всего на 5 метров, принимается решение о размещении нового оборудования на существующих площадях. В итоге происходит перенасыщение машинного зала техническими средствами. Это значительно усложняет доступ обслуживающего персонала к ГТУ для выполнения регламентных работ, нарушается техника безопасности. Проблематичным становится и размещение в предложенных габаритах комплексного воздухоочистительного устройства (КВОУ) для энергоустановки. Если ТЭЦ со всем своим оборудованием сравнивать с живым организмом, то КВОУ является «легкими» теплоэлектростанции.
Проблема подготовки циклового воздуха для ГТУ наиболее остро стоит в промышленно развитых регионах страны. Многолетний опыт эксплуатации показал [1], что в процессе работы газотурбиных двигателей происходит загрязнение проточных частей его компрессоров и турбин, что приводит к снижению эффективности всей установки. Так, снижение КПД осевого компрессора на 1%, вызванное его загрязнением, ведет к уменьшению КПД всей ГТУ на 1,5%. А при отсутствии или ненадлежащей системе воздухоподготовки такое снижение эффективности ГТУ и ПГУ в целом может произойти всего за несколько часов.
Можно затратить миллиарды рублей на закупку высокоэффективной и дорогостоящей техники и сэкономить несколько тысяч рублей на фильтрующих элементах. И эта техника очень скоро из-за загрязнения перестанет работать, возрастут простои ГТУ в связи с промывкой и очисткой, не будут вырабатываться в должном объеме ни электроэнергия, ни тепло.
Для того чтобы поддерживать выработку электроэнергии и тепла на прежнем уровне, придется затрачивать большее количество топлива, следовательно, будут снижаться КПД и КИТ парогазовой установки. Себестоимость и цена кВт.ч, а также отпускаемого тепла возрастут – это миллиарды рублей. Такова цена за ошибки при проектировании КВОУ.
В современных ГТУ и ПГУ используются новейшие технологии, внедряются технические мероприятия, направленные на повышение КПД и КИТ. Это и поворотные лопатки входного направляющего аппарата компрессора, и блоки дожигания топлива в котле-утилизаторе, теплообменные аппараты для подогрева циклового воздуха ГТУ и многое другое.
Подготовкой высококвалифицированных специалистов в этой области занимаются несколько известных технических университетов. Постоянно проводятся научно-технические конференции и семинары, посвященные актуальным вопросам энергетики. Но специалистов по разработке КВОУ, к сожалению, не готовит ни одно учебное заведение страны.
За проектирование и изготовление КВОУ берутся разные, иногда случайные компании. В результате их бурной деятельности ряд ТЭЦ и ГРЭС приобрели КВОУ, фильтрующие элементы (ФЭ) которых взяты без учета условий эксплуатации конкретных ГТУ, с необоснованно низким классом и количеством ступеней очистки циклового воздуха. Складывается впечатление, что основная цель проектантов и изготовителей таких КВОУ – это минимальные затраты в данных проектах. Так, для одной из ТЭЦ, где установлены ГТУ V64.3A компании Siemens, было спроектировано, изготовлено и поставлено КВОУ с двухступенчатой системой очистки воздуха, составной частью которой являются отечественные бумажные фильтры. Естественно, что под воздействием влажности воздуха и капельной влаги осадков фильтры набухли, перепад давления на них вырос, и они перестали очищать цикловой воздух двигателя. Через 1200 часов работы (1,5 месяца) пришлось останавливать ГТУ. Для примера: большинство западных производителей газотурбинных установок большой мощности допускают снижение выработки электроэнергии, как приемлемое, на 1% в месяц. В результате многие операторы останавливают ГТУ каждые шесть месяцев для очистки компрессора.
Вместе с зарубежными поставщиками ГТУ на российский рынок пришли и производители КВОУ (со своими фильтрующими элементами). Это, прежде всего, американская компания Donaldson и немецкие фирмы – EMW, Freudenberg, G+H. Разобраться в разнообразной продукции, предлагаемой этими компаниями, человеку несведущему практически невозможно (к тому же таких специалистов в энергетике почти нет, поскольку их никто не готовит). Поэтому на ряде ТЭЦ и ГРЭС были установлены КВОУ с фильтрующими элементами, не соответствующими климатическим условиям эксплуатации. Кроме того, низкий уровень подготовки персонала этих электростанций в вопросах воздухоочистки усугубил ситуацию. Характерным примером является СевероЗападная ТЭЦ, где не была учтена повышенная влажность воздуха в регионе. Это привело к тому, что спроектированное немецкой компанией G+H воздухоочистительное устройство с ФЭ фирмы Delbag работает неудовлетворительно [3]. На основании этого рекомендуется установить на данном объекте системы импульсной очистки компании Donaldson.
Таким образом, при непродуманном выборе отечественных или импортных КВОУ и фильтрующих систем могут возникать проблемы в вопросе воздухоподготовки ГТУ. Необходим глубокий и всесторонний анализ жизненного цикла установки с оценкой затрат на ее эксплуатацию в зависимости от примененных систем воздухоочистки циклового воздуха.
Поскольку Северо-Западная ТЭЦ пока единственная теплоэлектростанция, на которой установлены ГТУ V94.2 (ГТЭ-160), и отечественная статистика отсутствует, ниже приводятся сведения, представленные австралийским независимым экспертом в вопросах воздухоочистки – Фрэнком Маскрофтом [2].
Из таблицы видно, что последовательные затраты на дополнительное топливо, возникающие в результате работы фильтрующей системы, во много раз превосходят годовую стоимость фильтров. За срок службы установки они могут достичь огромных сумм. Таким образом, легко сэкономив несколько сотен евро на замене фильтров, можно потратить миллионы на дополнительное топливо.
Самые низкие затраты на систему фильтрации в данном случае относятся к ступени тонкой очистки Н12. Для более поздних поколений двигателей и машин большой мощности следует рассматривать фильтрующие системы Н13 и Н14. Но самый главный вывод из представленных данных должны сделать те, кто рекомендует установить систему импульсной очистки циклового воздуха на Северо-Западной ТЭЦ. Они заранее идут на увеличение стоимости эксплуатации ГТУ и рост себестоимости кВт.ч. И это при том, что капитальные затраты на установку импульсной очистки на 40% больше, чем на статическую [4]. Таким образом, применение импульсной очистки в северо-западном регионе нашей страны является как с технической, так и с экономической точки зрения необоснованным предложением.
Импульсная очистка воздуха эффективна только в пустынных районах, где часто возникают песчаные бури, и содержание пыли и песка в воздухе значительно. В Санкт-Петербурге таких концентраций пыли в воздухе не бывает.
Следует отметить, что, представляя на российском рынке свои фильтрующие элементы как образцы высокоэффективных систем, иностранные компании ссылаются на результаты испытаний ФЭ по своим стандартам: в США это ASHRAE 52.1, в Европе – EN 779 (2001), есть и другие стандарты. К сожалению, мало кто их внимательно изучал. По мнению Ф. Маскрофта, проработавшего в компании Donaldson шесть лет, американские стандарты не имеют ничего общего с реальной «американской пылью».
Другими словами, найден состав пыли, позволяющий получать высокие результаты на испытательных стендах, и он признан стандартом. Но это совсем не гарантирует таких же результатов в реальной жизни, т.е. американский стандарт не может соответствовать реальным условиям эксплуатации российских электростанций.
В связи с этим возникает правомерный вопрос к тем, кто принимает решение об установке фильтрующих элементов компании Donaldson: исходя из каких соображений даются такие рекомендации по применению фильтров, не прошедших сертификацию?
Но есть и другие примеры. Немецкая фирма EMW предложила ОАО «Газпром» испытать свои фильтрующие элементы (фото 3) на образцах российской пыли и дать экспертную оценку их эффективности. Такие испытания прошли на стендах ВНИИГАЗа [5]. Фильтрующие элементы полностью подтвердили эффективность и были рекомендованы для эксплуатации на объектах Газпрома. На данный момент ФЭ применяются уже на 36 объектах, и компания EMW не получила ни одной рекламации.
Таким образом, там, где целесообразно применение системы импульсной очистки фирмы Donaldson, она может использоваться. Но это не регионы Москвы и Санкт-Петербурга.
Что же делать отечественным энергетикам в такой непростой ситуации, когда практически нет специалистов в вопросах воздухоподготовки ГТУ и негде получить информацию по этим сложным и, как показала практика, очень «дорогостоящим» вопросам? С моей точки зрения, ответ очевиден – это создание оснащенного современным оборудованием и профессиональными кадрами независимого Центра воздухоподготовки энергетического оборудования на базе единой национальной энергомашиностроительной компании.
Все фирмы, предлагающие свою продукцию на отечественном рынке, будут обязаны пройти процедуру испытаний ФЭ в этом Центре на образцах пыли, свойственных тем регионам Российской Федерации, где планируется использование КВОУ. Только такой подход позволит избежать волюнтаристских или лоббированных решений при выборе той или иной системы воздухоочистки циклового воздуха газотурбинной установки для ТЭЦ или ГРЭС.