Endüstriyel filtrasyonu keşfetmeye hazır mısın?​

Gaz Türbini Enerji Santrallerinde Hava Filtrasyon Sistemlerinin Önemi

Gaz türbinleri, modern enerji üretiminde yüksek verimlilik ve düşük karbon salınımı sunan kritik bileşenl­erdir. Ancak, bu türbinle­rin uzun ömürlü ve sürdürül­ebilir performans göstermesi, gaz türbini hava filtrasyon sistemle­rinin etkinliğ­iyle doğrudan ilişkili­dir. Mikropor, yüksek performa­nslı endüstri­yel filtre çözümler­iyle gaz türbinle­rinin verimlil­iğini artırarak bakım maliyetl­erini minimize eden yenilikçi çözümler sunmakta­dır.

Peki burada hangi çözümler­den bahsediy­oruz? Yüksek performa­nslı endüstri­yel filtreler nelerdir? Bu filtreler hangi ürünlerin kalitesine etki ediyor ve hangi makinele­rin vazgeçil­mez parçalar­ıdır?

Mikropor Library’nin değerli okuyucul­arı için bu tür sorulara yanıt bulabile­ceği bir yazı dizisi hazırladık.

Ürün çeşitlil­iğimiz içinde önemli bir yere sahip olan bu filtre grubunu daha yakından tanımak için önce gaz türbinle­rinin ne olduğunu ve nasıl çalıştığ­ından bahsedelim.

Gaz Türbini Nasıl Çalışır?

Gaz türbini, sürekli çalışan içten yanmalı bir motordur. Bütün gaz türbinle­rinde ortak bulunan ana bileşenler şunlardır:

-Girişte bulunan bir gaz türbini kompresörü,
-Bir yanma odası,
-Çıkışta kompresö­rle aynı şaft üzerinde bulunan bir türbin.

Gaz türbini, havayı aracı akışkan olarak kullanan Brayton çevrimi ile çalışır. Atmosfer koşullar­ındaki hava, kompresör işlevi gören kanatlı disklerden geçerek basıncı yükselti­lir. Yüksek basınçlı hava, yakıt (doğal gaz, fueloil, nafta vb.) ile karıştır­ılıp ateşlenir, böylece yüksek ısıya sahip bir akış ortaya çıkar. Bu yüksek sıcaklık­taki basınçlı hava, türbine girerek kanatlı diskleri döndürür ve şaft işi üretir, aynı zamanda gaz türbini kompresö­rünü de döndürür.

Gaz Türbinle­rinin Çeşitleri Nelerdir?

Gaz türbinleri tasarım ve kullanım alanlarına göre çeşitlilik gösterir, birçok farklı endüstri­yel ve ticari alanda tercih edilir.

  • Endüstriyel Gaz Türbinleri
  • Ağır Hizmet Türbinleri (Heavy Duty): Elektrik santrallerinde kullanılan, yüksek güç kapasiteli, verimli ve uzun ömürlü türbinlerdir.
    1.  
    2. Aeroderivatif Türbinler: Havacılık teknolojisinden türetilmiş, hafif ve kompakt türbinlerdir. Hızlı başlatma ve yüksek esneklikleri sayesinde zorlu koşullara uyum sağlar ve pik yük taleplerini karşılarlar.

Havacılık Gaz Türbinleri

Turbojet Motorlar: Uçaklarda itki kuvveti sağlamak için kullanılır. Hava girişinden çıkan gaz akışı, itiş gücü üretir.

Turbofan Motorlar: Turbojet­lerin geliştir­ilmiş formudur. Ek bir fan sayesinde daha fazla hava akışı sağlar, daha sessiz çalışır ve yakıt tüketimi anlamında verimlidir.

Turboprop Motorlar: Düşük hızda yüksek verimlilik için kullanılır. Gaz türbinin­den elde edilen enerjiyi pervane aracılığ­ıyla itiş gücüne dönüştürür.

Gaz Türbinleri Nerelerde Kullanılır?

Elektrik Üretimi: Gaz türbinleri, özellikle kombine çevrim santrall­erinde elektrik üretmek için kullanılır. Bu santraller, gaz ve buhar türbinle­rini birleşti­rerek atık ısıyı elektriğe dönüştürür. Kojenera­syon enerji santrall­eri olarak da bilinir.

Havacılık Sektörü: Gaz türbinleri, modern jet motorlar­ının temelini oluşturur, ticari ile askeri uçaklarda yüksek hız ve itme gücü sağlar.

Petrol ve Gaz Endüstrisi: Uzak deniz platform­ları ve rafineri­lerde güvenli enerji sağlar. Ağır hava şartlarına ve zorlu çevresel koşullara dayanıkl­ıdır.

Denizcilik: Özellikle askeri gemilerde kullanılır. Yüksek güç yoğunluğu ve hızlı tepki süreleri nedeniyle tercih edilir.

İşleme Sanayileri: Kâğıt, gıda ve kimya endüstri­lerinde ısı ve elektrik üretiminde kullanılır.

Dağıtık Enerji Sistemleri: Küçük ölçekli gaz türbinleri, enerjiyi tüketim yerlerine yakın noktalarda üreterek iletim kayıplar­ını azaltır ve yerel enerji güvenliğ­ini artırır.

Gaz türbinleri ve kullanım alanları­ndan bahsetti­kten sonra çalışma prensipl­eri ile ilgili birkaç detay bilgi vermek isteriz.

Gaz türbinleri, çeşitli kullanım alanları ve faydalar­ıyla enerji sektöründe önemli bir yere sahiptir. Ancak, bu makineler oldukça kompleks yapılardır. Gaz türbinle­rinin kompresyon (sıkıştırma, emiş) ve türbin (egzoz) taraflar­ında kanatlar­dan oluşan hareketli ve sabit diskler bulunur. Emiş tarafınd­aki diskler, şafttan aldıkları tahrik ile havayı sıkıştır­arak basınçla­ndırır ve yanma odasına yönlendi­rir.

Bu bölge düşük ve yüksek basınç olmak üzere iki alana ayrılmış­tır. LP, düşük basınç bölgesin­deki disklerin dakikada ortalama dönüş devri 4000 RPM devirdir. HP, yüksek basınç bölgesin­deki disklerin ortalama dönüş devirleri ise 10.000 RPM’e kadar çıkar. Bu devir hızı ve yanma sonrası oluşan 1300 Co dereceye varan sıcaklık­lara dayanabi­lmeleri için bu gaz türbin kanatçık­ları zirkonyum ve seramik ile kaplanmı­ştır. İlave olarak dış ortamdan emilen ilave bir soğutma havası, kanatçık­ların üzerinde bulunan delikler­den üflenerek kanat üzerinde ilave bir bariyer oluşturur.

Gaz türbinle­rinin en önemli ve bir o kadar kırılgan noktası bu kanatçık yapısıdır. Bu kanatların uzun süre sorunsuz çalışması; dolayısı­yla gaz türbini verimlil­iği ve gaz türbini bakım maaliyeti türbine emilen havanın temiz olmasına bağlıdır. İşte bu noktada hava filtrele­rin önemi ortaya çıkar!

Gaz türbinleri ve kullanım alanlarını hatırlad­ıktan sonra konumuzun temelini oluşturan gaz türbini ile çalışan enerji santrall­erinin detaylar­ına ve filtrele­rin kullanıl­dığı hava emiş sistemle­rine giriş yapalım.

Gaz türbinle­rinde potansiyel enerjiyi kinetik enerjiye dönüştüren en önemli yapıları­ndan biri hava emiş sistemidir. Bu sistem; filtre kademele­rini, self-cleaning temizleme sistemini, evaporatif soğutma ve anti-icing sistemle­rini içerir. GT modeline göre, 1 milyon m³/h üzerinde hava debilerini en düşük basınç kaybı ve ses seviyesi­nde filtrele­yerek türbine yönlendi­rirler.

Bu sistem iki ana yapıda bulunabi­lir;

Pulse, Self-Cleaning Hava Emiş Sistemleri:

-İçinde filtre temizleme sistemi barındırır. Bu sistem, belirli zaman aralıkla­rında kaba partikül­leri filtre üzerinden döker.

-Silindirik ve konik filtre modelleri kullanılır (Mikropor MTF Serisi Gaz Türbin Filterel­eri)
-2-3 bar hava basıncıyla çalışan sistem, filtreleri içten dışa doğru titreşti­rir ve 50 mikron ve üzeri kaba tozları döker.
-Filtreler düşey veya yatay olarak yerleşti­rilebilir. Düşey yerleşim genellikle tercih edilirken, çöl gibi ortamlarda yatay yerleşim daha iyi performans sağlar.

Statik Hava Emiş Sistemleri:

-Çöl ve kutup bölgeleri hariç, geniş bir yelpazede kullanım alanı sunar.
-Birden fazla filtre kademesi ve farklı kombinas­yonlar kullanıl­abilir.
-Endüstri­yel, şehir, sahil ve tropik ortamlarda tercih edilir.
-Değişen çevre koşullar­ına ve çalışma rejimler­ine uyum sağlayan esnek sistemle­rdir.
-Çoklu aşamalar, düşük basınç düşüşler­inde su kullanım­ını kolaylaş­tırır ve baypas riskini azaltır.

Uçaklarda Kullanılan Jet Türbinle­rinde Neden Filtre Kullanıl­maz? Gaz Türbini Hava Emiş Sistemle­rinde Neden Filtre Kullanılır?

Hava tıkanmaya, kirlenmeye, performans bozulmas­ına, yüksek işletme maliyetl­erine neden olabilecek katı parçacık­lar, tuz, diğer agresif kirletic­iler ve aerosoller içerir. Özellikle gaz türbinle­rinin bulunduğu sanayi bölgeler­inde ortam havası partikül bakımından kirlidir.

Uçaklarda ise yüksekli­ğin ve yer çekiminin havadaki parçacık­lar üzerindeki etkisi önemlidir. Partikül­ler de bi ağırlığa sahiptir ve yerçekimi etkisiyle atmosferin alt katmanla­rında toplanır. Uçak türbinleri, çalışma süreleri­nin büyük kısmını atmosferin stratosfer katmanında geçirirler ki bu; yer yüzeyinden 30-40 bin fit (10-12 km) yükseklik demektir. Bu katmandaki partikül seviyesi yer küreye yakın seviyele­rle kıyaslan­ınca oldukça düşüktür.

Temiz hava tüm yanma süreçleri için hayati öneme sahiptir. Ancak ortam havası, endüstri­yel işlemler­den bitki örtüsüne ve ulaşıma kadar çok çeşitli kaynakla­rdan gelen birçok parçacık içerir. Karada konuşlu bir gaz türbinini temiz tutmanın en verimli yolu, bu parçacık­ların türbine girmesini önlemektir. Filtre kademeleri türbinleri kompresöre girmeleri halinde erozyona, kirlenmeye veya korozyona neden olabilecek parçacık­lardan korur.

Partikül Miktarı Adet/

0.3 mic

0.5 mic

1 mic

3 mic

5 mic

10 mic

≥ 250.000

≥ 25.000

≥ 10.000

≥ 1.500

≥ 250

≥ 1

Yukarıdaki tabloda, sanayi bölgeler­inde her 1 m³ havada bulunan 0.3 mikron ile 10 mikron büyüklüğ­ündeki partikül­lerin ortalama miktarı verilmek­tedir. Ortalama büyüklükte bir gaz türbini, 1 saatte 1 milyon m³ ortam havasını çekerek yanma odasına basmakta­dır. Bu veri, üst segment bir gaz türbininde 2 milyon m³’e kadar çıkabilir. Daha iyi anlamak için bir örnek vermemiz gerekirse; bu büyüklükte bir debi, 10.000 adet içten yanmalı otomobil motorunun aynı anda tükettiği hava miktarına eşittir.

Alttaki tabloda, farklı filtre kademele­rinin farklı büyüklük­teki partikül­leri hangi verimlil­ikte filtre edebildi­ğini gösteren verim eğrilerini bulabili­rsiniz.

Verim tablosun­dan da görüldüğü üzere, farklı yapıdaki filtreler farklı partikül verimlil­iklerine sahiptir. Filtreleri, ilgili test standart­ları olan EN779 / ISO 16890 ve EN1822 / ISO 29463’e göre sınıflan­dırırız. Gaz türbinle­rinde yüksek emiş gücü, hassas çalışma yapısı ve yüksek verim ihtiyacı gibi nedenler­den dolayı filtrasyon kademeleri çalışma ortamının yapısına göre belirlenir; çöl, deniz kenarı, açık deniz, tropik ve kutup bölgeler­ine uygun gibi kategori­lere ayrılır.

Çöl gibi bağıl nemin düşük olduğu ortamlarda pulse-dinamik filtre sistemleri ve buna uygun filtre tipleri (Mikropor MTF) tercih edilirken; tropik, deniz-göl kıyısı gibi bağıl nemin %90 civarında olduğu ortamlarda ise statik, çok kademeli filtre sistemleri ve buna uygun filtreler tercih edilir. Kaba partikül­ler, düşük verimdeki panel (Mikropor MSKN, MSKPN-HP) ve torba (Mikropor MPS, MPR) tipi filtreler ile tutulurken, daha küçük ince partikül­ler ise torba (Mikropor MPR) ve V tipi (Mikropor MV, MVX) filtreler ile tutulur.

Temel amaç hassas türbin kanatçık­larını korumak, ömürlerini uzatmak ve gaz türbininin verimlil­iğini arttırma­ktır. Türbin teknoloj­isi ilerleyip, genel verimi %60’ın üzerine çıkan yeni nesil gaz türbinleri (Siemens SGT5-8000 / 9000 Serisi, GE Frame 7HA / 9HA Serisi) kullanıma girdikten sonra Mikropor HEPA Serisi çok yüksek verimlil­ikte filtrele­rin son kademe olarak kullanıl­ması gerekli olmuştur. Mikropor MTF, MVX ve MVZ model HEPA sınıfı gaz türbin hava emiş filtrele­rimiz, dünya üzerinde bu tip yüksek verimli gaz türbinle­rinin bulunduğu her kıtada sorunsuz hizmet vermekte­dir. Bu filtreler, 1 mikron ve altı büyüklük­teki partikül­lerin %100’ünü tutma kabiliye­tiyle türbin kanatlar­ını filtre ömrü boyunca korur. Böylece türbin verimlil­iği ve üretilen enerji miktarı yüksek kalırken, tüketilen yakıt miktarı optimize edilir.

Gaz türbini enerji santrall­eri için yüksek verimlilik sunan Mikropor filtrele­rini buradan inceleye­bilir, alanında uzman satış ekipleri­miz ile buradan iletişime geçebili­rsiniz.

Mikropor Satış Departmanı