Case Study : (H)EPA Filter-Upgrade für eine LM6000

Standort Industriestandort in einer Küstenmetropole Südostasiens
GT-Typ 2x GE LM 6000
Problem Äußerst geringe Standzeit des Filtersystems von maximal 10 Monaten verursachte unplanmäßige Betriebstopps. Ein zudem ineffizient agierendes Filtersystem führte zum Leistungsabfall der Gasturbinen.
Vormaliges Filtersystem Panelfilter der Filterklasse G4
Kompaktfilter in der Filterklasse F8
Weiteres Equipment Verdunstungskühler, welcher sich vor dem Filtersystem befindet.
EMW® Filter-Upgrade Poret® Koaleszer-Medium
Taschenfilter GT in M6
Kompaktfilter GT in F9
(H)EPA-Kompaktfilter GT in der Filterklasse E11
Ergebnisse Verlängerte Standzeit von nunmehr 24 Monaten anstatt vormals lediglich 10 Monaten
Geringere Anfangsdruckdifferenz im Vergleich zur Erstausrüstung und verringerte Druckdifferenz während des Betriebs
Effizientere Filtration führt zum effektiveren Schutz der Schaufeln ohne Kompressor-Reinigung
Gesteigerte Verfügbarkeit der Gasturbinen
Wartungsintervall
Wartungsintervall

Standzeit der Luftfilter vs. Wartungsintervall Gasturbine

Datenblätter von Filterherstellern weisen verschiedene Angaben zur Filtereffizienz und Druckdifferenz eines Luftfilters auf. Die Filtereffizienz wird für verschiedene Partikelgrößen erfasst. Die Druckdifferenz wird als Anfangsdruckdifferenz bei verschiedenen Volumenströmen angegeben. Im Einsatz stellt sich dieser Filtermix aber oftmals abweichend zu den erzielten Ergebnissen eines Luftfilters unter Prüfbedingungen dar.

So kämpfen einige Betreiber von Gaskraftwerken oftmals mit einer instabilen Entwicklung der Druckdifferenz im Bereich ihres Zuluftfiltersystems. Ungeplante Filterwechsel mit einhergehenden Betriebstopps der Gasturbine können die Folge sein.

Eine entsprechende Problemstellung wies auch das folgende Projekt aus Südostasien auf. Dabei folgte der Betreiber vormals der theoretischen Annahme: Je effizienter das Luftfiltersystem, desto höher die Druckdifferenz bzw. desto geringer die Einsatzzeit der Luftfilter. EMW® konnte dieses Kalkül eindrucksvoll widerlegen.

Standort
Standort

Projektinfos und Standortbedingungen

Im vorliegenden Fall befinden sich zwei Gasturbinen von General Electric des Typs LM6000 im Grundlastbetrieb . Die Gasturbinen weisen eine Nennleistung von je 32 MW auf. Die lokalen Umwelteinflüsse sind durch einen industriellen Standort, in einer tropischen Region, in direkter Küstennähe geprägt. Im Jahresdurchschnitt liegen die Temperaturen bei ca. 26,4°C. Die sommerliche Trockenzeit wird im Winter durch Monsun mit starken Regenfällen abgelöst.

Den widrigen Umweltbedingungen war das originäre Filtersystem nicht gewachsen. Innerhalb von wenigen Monaten erreichte das Filtersystem einen rapiden Anstieg der Druckdifferenz, sodass die Last der Gasturbine reduziert werden musste. Je nach Jahreszeit lagen die Wechselintervalle für das Filtersystem zwischen 3 bis 10 Monaten. Aufgrund der geringen und unzuverlässigen Einsatzzeit des Filtersystems resultierten ungeplante Betriebstopps. Als weiteres Manko agierte das Filtersystem äußerst ineffizient bei der Partikelabscheidung. So mussten die Kompressoren beider Gasturbinen kontinuierlich gereinigt werden, um Leistungseinbußen einzudämmen.

EMW® Upgrade
EMW® Upgrade

Originäres Filtersystem vs. EMW® Filter-Upgrade

Die Zuluft gelangt über zwei Einströmseiten ins Filterhaus. Pro Einströmseite sind 2 Filterstufen integriert, welche sich auf zwei Filterwände aufteilen. In der Erstausrüstung operierte das Filterhaus ehemals mit 100 Luftfiltern pro Stufe. Die originäre OEM-Konfiguration wurde aber erweitert, sodass mittlerweile 124 Luftfilter pro Filterstufe verbaut sind. Nach dem Umbau bestand das Filtersystem ehemals aus 124 Vorfiltern der Filterklasse G4 gemäß EN 779, gefolgt von 124 Endfiltern der Filterklasse F8 gemäß EN 779. Die Belastung liegt bei ca. 4150 m³/h pro Filter. Die Standzeit der Vorfilter und der Endfilter betrug allerdings maximal 10 Monate. Damit verpasste das Filtersystem eindeutig das avisierte Wartungsintervall des Betreibers, welches planmäßig bei 12 Monaten lag.

Das Upgrade von EMW® weist an der ersten Filterwand eine wesentlich stabilere und effizientere GT-Taschenfiltervariante in der Filterklasse M6 gemäß EN 779 auf. An der finalen Filterwand ist ein Kompaktfilter GT der Filterklasse F9 direkt an einen (H)EPA-Kompaktfilter GT der Filterklasse E11 gekoppelt. Die Kompaktfilter in F9 und E11 erzielen beide eine Standzeit von 24 Monaten. Damit konnte das geplante Wartungsfenster des Betreibers verdoppelt werden. Die Vorfilter könnten eine Standzeit von über 12 Monaten erzielen, werden aber während des geplanten Wartungsintervalls nach 12 Monaten ausgetauscht.

Filterwände mit Kompaktfilter und Taschenfilter
Sichtbereich zwischen der ersten und zweiten Filterwand im Filterhaus der LM6000 Gasturbine mit dem EMW-Filtersystem.

Zur Tropfenabscheidung wurde vor der ersten Filterwand das Koaleszermedium Poret® integriert. Poret® ist waschbar und wiederverwendbar. Nach einem Waschgang schaut das Medium wieder brandneu aus und agiert auch entsprechend zuverlässig. Die Wiederverwendbarkeit lautet in der Regel 24 Monate.

Zur Umsetzung des Filter-Upgrades waren keine Veränderungen am Filterhaus erforderlich!

Schaumstoff (Poret® Koaleszer) wird gewaschen
Unit 1 LM 6000 Unit 2 LM 6000
Filterstufe Filter pro Stufe Originäres Filtersystem EMW® Filterupgrade GT 2
Koaleszer n/a Poret® Koaleszer-Medium
Filterklasse Typ Vorfilter 124x G4 Panelfilter Taschenfilter GT in M6
Filterklassen zweite und finale Filterstufe 124x Kompaktfilter GT in F8 Kompaktfilter GT in F9 gekoppelt an (H)EPA-Kompaktfilter GT in der Filterklasse E11
Volumenstrom pro Filter 4150m³/h 4150m³/h

Weitere Ergebnisse des Filterupgrades

Trotz der Integration weiterer Filterstufen konnte das EMW®-Filtersystem während des Betriebs eine um die Hälfte reduzierte Druckdifferenz gegenüber dem bisherigen Filtersystem aufweisen. Zudem wurde die Gasturbine vor Verschmutzungen geschützt, sodass Online- und Offline-Reinigungen nunmehr obsolet sind. Dies steigert die Verfügbarkeit und das Leistungsniveau der Gasturbine. Mittlerweile wurde das Filterkonzept von EMW® auf beide LM6000 Gasturbinen des Betreibers übertragen.


saubere Gasturbine nach Filterwechsel Bild

Der Bereich zwischen dem roten Trend und dem blauen Trend weist die Filterleistung des EMW®-Upgrades auf. Somit wird nahezu die komplette eingehende Partikelfracht am Standort durch das EMW®-Filtersystem abgeschieden und die Gasturbine bzw. der Kraftwerksbetrieb optimal geschützt!

LM6000 Gasturbine mit dem EMW® Upgrade

saubere Gasturbine nach Filterwechsel Animation

Das Video wurde während Wartungsarbeiten aufgenommen. Der Kompressor der LM6000 Gasturbine weist dank des EMW-Filter-Upgrades keinerlei Verschmutzungen auf, sodass zwischen den Wartungsintervallen von 12 Monaten keine Reinigung des Kompressors notwendig war.

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