Prozessverdichter-Reinigungssysteme

• Verkrustungen oder Präzipitationen
• Teilchen
• Korrosion
• chemische Reaktionen
• Verfestigungen
• Mischformen

Die vier Haupt-Reinigungsverfahren für Gasturbinenverdichter sind in Tabelle 1 mit ihren Vor- und Nachteilen dargestellt. Die abrasive Reinigung wird aufgrund der hohen potenziellen Risiken, die mit dieser Art der Reinigung und modernen Gasturbinen verbunden sind, nur noch selten durchgeführt. Die anderen drei Verfahren sind verbreiteter und werden in Gasturbinen unterschiedlicher Größe auf der ganzen Welt eingesetzt. Die beiden gängigsten Verfahren für Gasturbinen sind offline und online Reinigungen mit Wasser.
In den besten Praktiken von Rochem werden sowohl offline als auch online Reinigungen empfohlen. Die online Reinigung bewirkt eine Begrenzung des Leistungsabfalls während des Betriebs, während die regelmäßige offline Reinigung die Grundleistung steigert.

Bei der Online-Reinigung wird die Reinigungsflüssigkeit in das System gespritzt, während der Verdichter läuft. Online-Reinigungen verringern die Geschwindigkeit, mit der sich Verschmutzungen in Prozessverdichtern ablagern. Somit werden Verluste erheblich reduziert, die Leistung gesteigert und es kommt zu weniger ungeplanten Abschaltungen für die Reinigung.

Verschmutzungen (Fouling) bestehen aus abgelagerten Partikeln, die mit der Umgebungsluft aufgenommen werden. Das können außer Salzen, Mineralien oder Kohlenwasserstoffen auch aggressive Gase wie Sox, Nox oder Cl2 sein. Wenn diese Partikel an den Verdichterschaufeln haften, erhöht sich die Oberflächenrauheit, was sich auf die aerodynamische Leistung und damit auf die Verdichterleistung auswirkt. Diese eingesogenen Verschmutzungen tragen auch zur Korrosion der Schaufeln bei.

Diese Chemikalien reagieren mit Feuchtigkeit aus der Umgebung und bilden säurehaltige Verbindungen, die die Lebensdauer der Turbine verkürzen und die Wartungskosten des Betreibers erhöhen.

Im Jahr 2012 hat Andrew F Bromley die durch Verschmutzung entstandenen Kosten für drei Triebwerke für eine reduzierte Leistung über einen Zeitraum von 8000 Stunden berechnet, die in Abbildung 1 dargestellt ist. Das zeigt, dass die potenziellen Kosten für den Betrieb einer verschmutzten Turbine enorm sind, was darauf hindeutet, dass die Installations- und Betriebskosten einer Turbinenwaschanlage im Vergleich dazu relativ unbedeutend sind und sich die Investition wahrscheinlich schon innerhalb des ersten Jahres amortisiert.

Abbildung 1: Vorhersage der Kosten für Verschmutzungen - Leistungsabfall bei Gasturbinen und Verdichter-Reinigung, Teil 2 der Fortbildung, ASME International gas turbine and aeroengine congress - Andrew F. Bromley

Ein weiteres Problem der Verschmutzung ist das Verstopfen oder teilweise Verstopfen der Kühlkanäle in den festen und beweglichen Schaufeln des Heißteils, da die Anzapfluft durch in das Kühlsystem eindringende Verunreinigungen verunreinigt wird. Dies führt zu einer unzureichenden Kühlung und beschleunigt die thermische Ermüdung der Bauteile. Dadurch werden wiederum die Wartungskosten in die Höhe getrieben und Abschaltzeiten verlängert.

Obwohl die oben genannten Probleme durch die Installation eines Turbinenwaschsystems nicht beseitigt werden können, werden die Risiken und Kosten, die durch den Betrieb in suboptimalen Umgebungen entstehen, gemindert. Mit Reinigungssystemen werden solche Ablagerung nicht nur von den Verdichterschaufeln, sondern auch von allen Innenflächen abgewaschen.

Viele Verschmutzungen lassen sich einfach mit Wasser wegspülen, aber nicht alle. FYREWASH® Chemikalien sind eine Produktpalette spezieller Reinigungschemikalien, die für alle Arten von Verschmutzungen entwickelt wurden und gleichzeitig die weltweit geltenden Hersteller- und Umweltstandards erfüllen. Sie werden im Verhältnis 1:4 mit behandeltem Wasser gemischt und FYREWASH® F1 und F4 haben sich in der Praxis als die besten Produkte zur Reinigung von Prozessverdichtern bewährt. Alternativ kann in Fällen, in denen der Einsatz von Wasser aufgrund der Prozessparameter verboten ist, Prozessverdichter-Reinigungsmittel verwendet werden, da dieses kein Wasser enthält. Für die Reinigung können auch andere Reinigungsflüssigkeiten verwendet werden.

Der Leistungsabfall kann schnell, also kurz nach der Inbetriebnahme, beginnen oder sich im Laufe der Zeit allmählich entwickeln.

• Bein Einstrom sind Verluste von 15 - 30% gewöhnlich.
• 10 % Wirkungsgradverlust bedeuten 10 % mehr Leistung, um die Produktion aufrechtzuerhalten.
• Leistungsverluste führen zu einem Rückgang der Produktionseinnahmen und Gewinne
• Verluste in Höhe von 4,8 Mio. $ pro außerplanmäßigem Stillstand sind keine Ausnahme!

Grundsätzlich sind Prozessverdichter mit Öldichtungen oder automatischen Trockengasdichtungen für die online Reinigung geeignet. Wir führen eine Prüfung Ihres Designs durch, um festzustellen, ob im Einzelfall Änderungen erforderlich sind.

Diese kann für jede Anwendung hergestellt werden, aber die Standarddüsen verwenden 1-1/2" ANSI/DIN-Flanschanschlüsse, die für die jeweilige Prozessanwendung ausgelegt sind

• Ein Rochem Einspritzdüsen-System wird in der Ansaugleitung Ihres Systems installiert. 
• Eine geschlossene Waschanlagen von Rochem arbeitet mit Drücken von bis zu 100 barg.

Für die Beseitigung dieses Problems gibt es zwei Lösungswege:

• Nehmen Sie das Gerät außer Betrieb, öffnen Sie das Gehäuse und reinigen Sie die Innenteile des Prozessverdichters händisch. Diese Lösung ist zeitaufwändig und teuer.
• Oder Sie installieren ein online Reinigungssystem von Rochem, das online eingesetzt werden kann, sodass der Prozessverdichter während des normalen Betriebs in wenigen Minuten gereinigt werden kann.