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.
- 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/m3 | |||||
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
