Enerji santralleri, rafineriler ve büyük ölçekli endüstriyel tesisler, kesintisiz güç ve buhar ihtiyaçlarını karşılamak için gaz türbinlerine güvenir. Özellikle kojenerasyon (birleşik ısı ve güç) tesislerinde kullanılan SGT-600 gibi yüksek mühendislik ürünü türbinler, devasa bir şehri veya fabrikayı tek başına ayakta tutabilecek kapasitededir.
Ancak bu devasa dönen ekipmanların kalbinde, sistemin durmaksızın çalışmasını sağlayan çok daha hassas bir koruma kalkanı yatar: Endüstriyel filtrasyon sistemleri.
Peki, on binlerce devirde çalışan gaz türbinleri nasıl enerji üretir ve bu zorlu süreçte hidrolik, proses, toz ve separasyon filtrasyonları neden hayati bir öneme sahiptir?
Gaz Türbinleri Nasıl Çalışır?
Gaz türbinleri, temel olarak uçaklardaki jet motorlarıyla aynı prensibe, yani Brayton Çevrimine dayanır. Yerde sabit durarak jeneratör tahriki sağlayan bu sistemlerin çalışma süreci dört ana aşamadan oluşur:
-
Hava Emişi: Atmosferden büyük miktarda hava sisteme çekilir.
-
Sıkıştırma (Kompresör): Çekilen hava, kompresör kanatçıkları yardımıyla daraltılır, basıncı ve sıcaklığı dramatik şekilde artırılır.
-
Yanma: Sıkıştırılmış yüksek sıcaklıktaki havaya doğalgaz veya sıvı yakıt püskürtülerek kontrollü bir patlama yaratılır.
-
Genleşme (Türbin): Yanma sonucu ortaya çıkan 1000°C’yi aşan gazlar, türbin kanatçıklarına çarparak şaftı muazzam bir güçle döndürür ve bağlı olduğu jeneratör üzerinden elektrik üretilir.
Bu muazzam güç üretimi, türbin bileşenlerinin mikron seviyesinde toleranslarla çalışmasını gerektirir. İşte tam bu noktada farklı filtrasyon disiplinleri devreye girer.
Gaz Türbinlerinde Filtrasyon Neden Kritik Bir Öneme Sahiptir?
Bir gaz türbininin plansız duruş (downtime) yaşaması, devasa maliyetlere ve üretim kayıplarına yol açar. Bunu engellemek için türbinin hava, yakıt ve yağlama hatları mükemmel bir şekilde korunmalıdır.
1. Hava Giriş (Air Intake) ve Toz Filtrasyonu
Gaz türbinleri saniyede yüzlerce metreküp hava yutar. Havadaki toz, polen, kum ve nem, yüksek hızda dönen kompresör kanatçıklarına çarptığında adeta zımpara etkisi (erozyon) yaratır. Ayrıca partiküllerin kanatçıklara yapışması, türbinin aerodinamik yapısını bozarak yakıt tüketimini artırır ve güç kaybına neden olur. Bu nedenle, yüksek verimli hava emiş filtreleri ile atmosferik partiküllerin sisteme girmesi engellenir.
2. Yağlama (Lube Oil) ve Hidrolik Sistem Filtrasyonu
Türbinin devasa şaftını taşıyan yataklar ve kontrol valfleri, hidrolik ve yağlama hatlarına doğrudan bağımlıdır. Yağlama yağında (lube oil) bulunabilecek gözle görülmeyen metal talaşları, kir veya su, yataklarda geri dönülemez hasarlar bırakır.
-
Duplex (Çiftli) Filtre Teknolojisi: Türbin sistemleri API 614 standardına uygun olarak tasarlanır. Türbin çalışırken filtre değişimi yapabilmek zorunlu olduğundan ana yağlama hatlarında Duplex Filtreler kullanılır. Bu sayede kirlenen filtre valflerle yalıtılırken, yedek filtre devreye alınır ve enerji üretimi kesintiye uğramaz.
-
Yüksek Basınç ve Sıcaklık Dayanımı: Yataklara ve hidrolik kontrol ünitelerine giden hatlarda, yüksek basınca ve debiye dayanıklı özel hidrolik filtre elemanları kullanılır. Yüksek sıcaklık nedeniyle yağda oluşan ve "vernikleşme" (varnish) adı verilen yapışkan tortular ise bypass (offline) filtrasyon sistemleriyle temizlenir.
3. Yakıt ve Proses Filtrasyonu (Separasyon)
Türbinin yanma odasına iletilen yakıtın (doğalgaz veya sıvı yakıt) kesinlikle saf olması gerekir. Yakıt içindeki su damlacıkları ve katı partiküller, enjektörleri tıkayabilir veya yanma verimini düşürebilir. Proses filtrasyonu ve sıvı/gaz separasyon (ayrıştırma) sistemleri (coalescer filtreler vb.), yakıttaki suyu ve katı maddeleri ayrıştırarak yanma odasına sadece temiz yakıtın ulaşmasını güvence altına alır.
Sonuç
Milyonlarca dolarlık gaz türbinlerinin uzun yıllar boyunca ilk günkü performansıyla çalışması, şansa bırakılamaz. Hidrolik hatlardan hava emişine, yakıt separasyonundan toz tutma sistemlerine kadar doğru projelendirilmiş bir filtrasyon sistemi; yedek parça maliyetlerini düşürür, bakım aralıklarını uzatır ve en önemlisi tesisin enerji arzını güvence altına alır.
Türkiye’de elektrik üretimi, kombine çevrim santralleri, rafineriler, BOTAŞ boru hattı kompresör istasyonları ve organize sanayi bölgelerindeki kojenerasyon tesislerinde yaygın olarak kullanılan başlıca gaz türbini markaları şunlardır:
-
GE Vernova (General Electric): Türkiye’deki büyük ölçekli doğal gaz kombine çevrim santrallerinde (CCGT) en büyük pazar payına sahip markalardan biridir. Hem ağır hizmet (Frame 6, Frame 9E, 9F, 9H) hem de havacılık türevli (LM2500, LM6000) modelleri yaygın olarak çalışmaktadır.
-
Siemens Energy: Büyük kombine çevrim santrallerinden (SGT5-4000F serisi) sanayi tesislerinin kendi enerjisini ürettiği kojenerasyon sistemlerine (SGT-600, SGT-700, SGT-800) kadar çok geniş bir kurulu güce sahiptir.
-
Solar Turbines (Caterpillar): Türkiye’de özellikle orta ölçekli sanayi kuruluşları (tekstil, seramik, kimya fabrikaları), OSB’ler ve BOTAŞ gaz kompresör istasyonlarında endüstriyel tip gaz türbinlerinde (Taurus, Titan, Centaur serileri) en yaygın kullanılan markadır.
-
Mitsubishi Power (MHPS): Türkiye’deki yeni nesil ve yüksek verimli mega kombine çevrim santrallerinde (örneğin Kırklareli Hamitabat Santrali’ndeki H ve J sınıfı türbinler) tercih edilen ağır hizmet tipi türbin markasıdır.
-
Ansaldo Energia: İtalyan menşeli üretici, Türkiye’de büyük ölçekli bağımsız elektrik üreticilerinin (IPP) kombine çevrim santrallerinde (özellikle AE94 serisi türbinlerle) yer almaktadır.
-
Baker Hughes (eski Nuovo Pignone / GE Oil & Gas): Rafineriler, petrokimya tesisleri (Tüpraş, Petkim vb.) ve doğal gaz iletim hatlarında hem mekanik sürücü (kompresör tahriki) hem de enerji üretimi amaçlı kullanılmaktadır.
-
Kawasaki Heavy Industries: Genellikle sanayi tesislerinin iç tüketimini karşılamaya yönelik 1,5 MW ile 30 MW arası küçük ve orta ölçekli kojenerasyon projelerinde kullanılır.
-
Capstone Green Energy: Sanayide atık gaz, biyogaz veya düşük kapasiteli kojenerasyon ihtiyacı olan tesislerde mikro türbin (microturbine) segmentinde kullanılır.
