La compression humide des turbines à gaz : une technologie sûre et efficace
Au début des années 2000, une controverse est apparue concernant la méthode consistant à pulvériser de grandes quantités de brouillard directement dans le compresseur. Certains affirmaient que cela entraînait l’érosion des pales, des piqûres et des dépôts. Alors, l’utilisation de la compression humide sur les turbines à gaz, en injectant des gouttes d’eau dans l’entrée du compresseur, est-elle sans danger ? La réponse est oui, à condition que le système produise de petites gouttelettes, soit fourni par un fournisseur de confiance, que de l’eau déminéralisée soit utilisée, et qu’il soit correctement entretenu et exploité.
Qu’est-ce que la compression humide ?
La compression humide, ou overspray, consiste à injecter de l’eau déminéralisée sous forme de petites gouttelettes de brouillard dans l’entrée d’une turbine à gaz pour améliorer la puissance et le rendement thermique. Ces gouttelettes s’évaporent à l’intérieur du compresseur, ce qui réduit la température et le travail de compression. En conséquence, davantage de puissance est disponible à l’arbre de sortie. Les estimations de son efficacité varient entre 5 % et 10 % d’augmentation de puissance pour chaque augmentation de 1 % de l’eau injectée dans le flux d’air entrant dans le compresseur.
Soutien à la compression humide
De nombreuses installations ont adopté avec succès la compression humide, aussi bien en Amérique du Nord qu’à l’international. Par exemple, la centrale de cogénération Watson de Tesoro Corp. en Californie utilise cette technologie depuis les années 1990. Cette installation dispose de quatre turbines à gaz GE 7EA, ainsi que de deux turbines à vapeur Siemens Energy, totalisant 385 MW. L’ingénieur principal, Steve Ingistov, a introduit des améliorations qui ont permis d’augmenter la production à 425 MW, dont environ 10 MW grâce à la compression humide.
Une enquête approfondie a révélé que l’érosion des pales observée à la centrale en 2000 était due à un système de lavage à l’eau vieillissant, qui libérait de grosses gouttelettes dans le flux d’air. Ce système a été remplacé par une technologie de brouillard, et des pales mises à niveau ont été installées pour éviter toute érosion future. Depuis, la centrale a accumulé deux décennies d’utilisation intensive de la compression humide sans problème.
Exemples récents de compression humide
La centrale Mesquite Block 2, détenue par Onward Energy, a mis en place la compression humide il y a environ trois ans pour augmenter sa production électrique pendant les étés chauds de l’Arizona. Cette installation, qui comprend deux turbines à gaz GE 7FA.03 et une turbine à vapeur D11, peut générer jusqu’à 321 MW. En 2021, un système de compression humide MeeFog a été installé dans chaque turbine, permettant d’augmenter la puissance de 7 MW. Les inspections régulières n’ont révélé aucun dommage aux pales après trois ans d’utilisation.
Les facteurs clés de succès de la compression humide
Mee Industries est le principal promoteur de la compression humide, ayant installé des systèmes sur plus de 1 000 turbines. Pour garantir le succès de ces systèmes, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :
- Taille des gouttelettes : Des buses de brouillard bien conçues créent des milliards de petites gouttelettes par seconde, permettant une évaporation rapide et un meilleur refroidissement.
- Utilisation d’eau déminéralisée : L’eau non traitée contient des minéraux pouvant entraîner des encrassements et des corrosions des pales.
- Bon drainage : Un bon système de drainage évite que l’eau stagnante ne soit aspirée dans le compresseur, ce qui peut causer de l’érosion.
- Distribution des gouttelettes : Les systèmes de brouillard doivent assurer une distribution uniforme des gouttelettes dans le flux d’air.
- Entretien des surfaces : Les surfaces doivent être nettoyées avant l’opération pour éviter tout encrassement.
En résumé, la compression humide des turbines à gaz représente une alternative efficace et sûre qui peut accroître la productivité des installations tout en minimisant les risques d’érosion des pales. Avec une bonne conception et un entretien adéquat, les avantages de cette technologie sont significatifs pour les opérateurs du secteur énergétique.