Comprendere la sfida della qualità dell'aria

Premessa

Nel mondo della filtrazione dell’aria delle turbomacchine, le prestazioni del motore devono essere considerate in funzione della massa totale di contaminanti ingeriti, che è direttamente influenzata dal tipo di ambiente atmosferico e industriale, ovvero dalla qualità dell’aria ambiente di una determinata installazione. Qualsiasi contaminante ingerito riduce le prestazioni del flusso d’aria del compressore di aspirazione a causa della degradazione della forma e della finitura superficiale delle pale. In definitiva, le prestazioni complessive della turbina a gas possono essere significativamente compromesse.

La qualità dell’aria in ogni luogo è del tutto unica e una comprensione approfondita dei criteri ambientali è fondamentale per capire i problemi. La valutazione della qualità dell’aria di aspirazione spesso rivela una combinazione di criteri ambientali in un determinato luogo, ad esempio un sito costiero con un bosco nelle vicinanze può avere alti livelli di sale e umidità per tutto l’anno, ma i pollini stagionali possono rappresentare una sfida importante per alcune settimane all’anno. Questo esempio molto localizzato non è raro nelle installazioni di turbine a gas ed è per questo che è importante parlare con AAF prima di considerare quali prodotti sono adatti alla propria installazione.

Sfide ambientali comuni

Area industriale e urbana

Nell’ambiente industriale e urbano, la qualità dell’aria può essere particolarmente scarsa, con un’alta concentrazione di particelle provenienti dalla produzione di energia, dal traffico veicolare, dai processi industriali, dalla costruzione di edifici e dai progetti di demolizione. Queste particelle sono invisibili a occhio nudo e hanno in genere un diametro compreso tra 0,01 e 10 micron (a titolo di riferimento, l’aria degli esseri umani ha un diametro di circa 50-70 micron).

Offshore

Nell’ambiente marino e offshore, l’aria è carica di alti livelli di sale e umidità. Il sale è prevalente sia come particolato secco che come aerosol umido, e si trova in genere in alte concentrazioni a causa del vento prevalente che raccoglie gli spruzzi marini dalle onde. Anche le nebbie e le foschie possono intensificare la quantità di umidità che entra nel sistema di filtrazione dell’aria, mentre le polveri e le altre particelle artificiali provenienti dai processi della piattaforma riducono l’efficienza del compressore.

Alta concentrazione di polvere

Negli ambienti desertici, aridi e secchi, le alte concentrazioni di particelle di polvere rappresentano la sfida più grande per la qualità dell’aria, soprattutto nelle aree soggette a tempeste di sabbia e dove le particelle possono rimanere sospese nell’aria per molte ore. Anche l’umidità può essere una sfida sorprendente in alcuni di questi ambienti, causata dalle nebbie mattutine e serali e/o dalle località vicine alla costa.

Umidità duratura

La rimozione dell’umidità libera è la sfida più importante nelle località tropicali o in ambienti con umidità elevata e prolungata. Questa situazione può essere esacerbata da piogge torrenziali, nebbie e foschie. L’eliminazione di tutta l’umidità libera è essenziale per garantire un livello di protezione ottimale e ridurre il rischio che le particelle assorbano l’umidità. L’umidità libera prolungata fa sì che le particelle si gonfino e blocchino il filtro, causando un aumento della caduta di pressione.

Area rurale

Negli ambienti rurali e agricoli i problemi di filtrazione della qualità dell’aria sono spesso stagionali. La contaminazione atmosferica che si verifica naturalmente comprende pollini, semi e insetti. La stagione dei pollini è determinata dagli alberi e dalle piante circostanti e può determinare un volume molto elevato di particolato aerodisperso. Anche l’agricoltura crea molti problemi di filtrazione dell’aria, comprese le alte concentrazioni di polvere nella stagione dell’aratura.

Area costiera

Negli ambienti costieri, l’elevata umidità e la rimozione del sale sono le sfide più importanti per la filtrazione, ma spesso si combinano con contaminanti locali di origine antropica provenienti da processi industriali. Il sale è prevalente sia come particolato secco che come aerosol, e si trova in genere in alte concentrazioni a causa del vento prevalente che raccoglie gli spruzzi marini dalle onde. L’eliminazione di tutta l’umidità libera è essenziale per garantire un livello di protezione ottimale e per ridurre il rischio che le particelle si gonfino in presenza di acqua e blocchino i pori all’interno del mezzo filtrante.

Calore estremo

Il calore estremo non è necessariamente una sfida per la filtrazione, ma poiché la potenza delle turbine a gas è influenzata dalla temperatura dell’aria che entra nel compressore, può rappresentare una notevole sfida per gli operatori. In generale, le turbine a gas sono valutate in condizioni ISO con una temperatura ambiente di 15 °C (59 °F). Pertanto, quando la temperatura aumenta al di sopra di questo valore, si verifica una perdita di potenza a causa della minore densità dell’aria. Per ottimizzare la potenza della turbina a gas, l’aria di aspirazione deve essere adeguatamente raffreddata.

Neve e ghiaccio

Nei climi sotto zero, la neve e il ghiaccio sono i maggiori rischi per la filtrazione, in quanto spesso coprono la superficie esterna degli elementi filtranti e riducono significativamente il flusso d’aria. Ciò provoca a sua volta un’elevata caduta di pressione, con conseguente deterioramento della potenza della turbina a gas o un’interruzione dell’unità. Peggio ancora, il ghiaccio formatosi all’ingresso della turbina a gas può essere ingerito nel motore, causando danni da corpi estranei e, in ultima analisi, il conseguente guasto della turbina a gas.

La soluzione

AAF utilizza i dati sulla qualità dell’aria per comprendere la sfida rappresentata dalla filtrazione in un determinato sito, combinandoli con anni di esperienza e una conoscenza approfondita della qualità dell’aria per consigliare i prodotti e le soluzioni giuste per l’ambiente. Non esiste ‘un approccio unico’ alla filtrazione delle turbine a gas, ma l’impatto di una cattiva filtrazione può essere molto costoso, inefficiente e portare a un aumento delle emissioni e dell’impatto ambientale.

Per saperne di più, contattateci e saremo lieti di dimostrarvi questo approccio attraverso il nostro strumento di valutazione del costo totale di proprietà. AAF Optimize è un servizio di assistenza leader nel settore che offre agli utenti di turbine a gas la possibilità di ottimizzare tutti gli aspetti dei loro sistemi di ingresso dell’aria, per migliorare l’efficienza, la disponibilità e l’affidabilità dell’impianto e contribuire a prolungarne la vita operativa.