Requisiti tecnici per i filtri dell'aria ad alta-efficienza nel funzionamento delle turbine a gas nelle centrali termoelettriche

Sulla base delle caratteristiche operative delle turbine a gas nelle centrali termoelettriche, è stato formato un sistema completo di requisiti tecnici per i filtri dell'aria ad alta-efficienza, con l'ultimo standard internazionale ISO 29461-1 e lo standard nazionale DL/T 2849-2024 come nucleo. La logica fondamentale è quella di ottenere un'efficace intercettazione delle particelle submicroniche con il minor consumo energetico di caduta di pressione attraverso una filtrazione graduata precisa in ambienti di aspirazione estremamente variabili, proteggendo così le costose pale delle turbine a gas e garantendo il funzionamento sicuro, efficiente e a lungo termine dell'unità.
Di seguito sono riportati i requisiti tecnici principali riepilogati sulla base degli standard più recenti e delle applicazioni pratiche di ingegneria

Il filtro finale ad alta-efficienza è di grado E12 e i tipici progetti di ristrutturazione richiedono che l'elemento filtrante fine finale soddisfi il grado E12, in modo che la permeabilità complessiva delle particelle sia inferiore allo 0,5%. Ciò corrisponde al livello T12 della norma ISO 29461-1, che richiede un'efficienza di filtrazione maggiore o uguale al 99,5% per la dimensione delle particelle più penetrabili (MPPS).

• Configurazione di filtraggio graduale: vengono comunemente utilizzati due livelli di filtraggio, con il primo livello di efficienza grossolana (G4/M5) e il secondo livello di efficienza elevata (F9/E12).
• Standard di prova: i test e la classificazione devono essere condotti in conformità alla norma ISO 29461-1 (per macchine turbo) o EN1822. È stato rilasciato anche lo standard cinese per l’industria energetica DL/T 2849-2024. Anche lo standard del gruppo T/CAQI 248-2022 propone requisiti tecnici completi.

• Bassa differenza di pressione iniziale: al volume d'aria nominale, solitamente è necessario che la differenza di pressione iniziale della cartuccia filtrante ad alta efficienza E12 sia<270Pa.
• Limite di resistenza finale: la resistenza operativa deve essere controllata entro un intervallo ragionevole e di solito si consiglia che la resistenza finale non superi 2-3 volte la resistenza iniziale o che venga sostituita in base al valore impostato del sistema (ad esempio inferiore o uguale a 1000 Pa).

• Long service life: High efficiency filter cartridges typically require>12000 ore di funzionamento o 36 mesi di funzionamento a vuoto.
• Test di trattenimento della polvere standardizzato: ISO 29461-1 introduce per la prima volta una procedura di test di trattenimento della polvere standardizzata per filtri sub efficienti (EPA) e ad alta efficienza (HEPA), utilizzata per confrontare in modo più realistico la durata dei filtri nell'uso reale.

• Resistenza alla temperatura: è necessario resistere alle variazioni di temperatura dell'ambiente di aspirazione durante il funzionamento della turbina a gas, in particolare all'impatto istantaneo ad alta temperatura di 80-120 gradi.
• Resistenza all'umidità: per ambienti costieri nebbiosi, piovosi o ad alta umidità, i filtri devono avere una buona resistenza all'umidità.
• Resistenza meccanica e tenuta: il progetto strutturale deve soddisfare i requisiti della norma ISO 2941-2943 e di altre serie di standard e verificare l'antirottura, l'integrità strutturale e la resistenza alla pressione dell'elemento filtrante. Sotto una pressione di ritorno dell'impulso fino a 0,4-0,6 MPa, l'elemento filtrante deve mantenere la stabilità strutturale.

• Adozione di standard di test specializzati (ISO 29461-1): gli standard generali (come ISO 16890, EN1822) non possono simulare accuratamente le condizioni di lavoro effettive come la portata elevata e il ritorno degli impulsi nelle turbomacchine. ISO 29461-1, come primo standard internazionale per i filtri di aspirazione turbomeccanici, fornisce un metodo di test e classificazione unificato (livelli T1-T13), consentendo agli operatori di confrontare e selezionare i prodotti in modo più scientifico.
• Valutare la reale efficienza dopo "l'eliminazione statica": molti filtri si affidano a fibre statiche per migliorare l'efficienza iniziale. Ma nell’ambiente di aspirazione delle turbine a gas, l’elettricità statica si dissiperà rapidamente. Pertanto, il nuovo standard richiede di valutare l’efficienza meccanica minima del filtro dopo l’eliminazione dell’elettricità statica, che è la prestazione su cui il filtro può veramente fare affidamento durante tutto il suo ciclo di vita.
• Introduzione del test HEPA sulla capacità di trattenere la polvere: in passato, i filtri ad alta-efficienza misuravano solo l'efficienza senza misurare la capacità di trattenere la polvere, rendendo impossibile valutare la loro reale durata. La norma ISO 29461-1 * specifica innanzitutto il metodo di test della capacità di trattenere la polvere per i filtri EPA/HEPA, fornendo una base quantitativa per la progettazione di lunga durata.

Un documento di appalto autentico per una centrale elettrica-alimentata a gas dimostra chiaramente l'applicazione pratica di questi requisiti tecnici:
Contesto del progetto: turbina a gas Mitsubishi M701F4, con una disposizione a basso-livello del sistema di aspirazione e aspirazione su tre lati.
Piano di ristrutturazione:
Filtrazione di primo livello: filtro a maniche aggiornato da G4 a M5, con una differenza di pressione iniziale di<170Pa and a lifespan of>2500 ore.
Filtrazione secondaria: elemento filtrante ad alta efficienza ad alta-grado aggiornato da F9 a E12 (standard EN1822), con una differenza di pressione iniziale di<270Pa and a lifespan of>12000 ore.
Obiettivo principale: ottenere una trasmittanza complessiva del particolato inferiore allo 0,5%, ritardare il degrado dell'efficienza del compressore e ottenere il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni di carbonio.