隨著世界範圍內保護環境意識的增強，發電、石油和天然氣行業面臨著越來越大的壓力，需要找到更環保的能源解決方案。世界各國政府已承諾致力於創造一個環境友好的未來。從碳排放稅的出臺到多個行業實施的更嚴格的監管措施可以看出世界範圍內的政策變化。一家公司的環保形象已經變得越來越重要，投資者更青睞那些致力於做出有意義的改變的人。隨著綠色實踐需求的日益增長和運營成本的上升，燃氣輪機運營商削減碳足跡、降低運營成本和提高效率已成為當務之急。
當燃料在燃燒反應中產生能量時，二氧化碳作為燃燒產物被釋放出來。每單位燃料燃燒所排放的碳量是固定的，每燃燒1公斤天然氣所排放的二氧化碳超過2公斤。碳強度用來衡量每MWh產生的二氧化碳排放量，而熱耗率則用來衡量每MWh產生的燃料消耗量。發動機碳強度的變化與熱耗率的變化成正比，因此為了減少對環境的影響，保持穩定的熱耗率至關重要。
升級工廠的進氣系統是減少碳足跡最簡單、最經濟的方法之一。有三種特性允許過濾器減少碳的影響；根據EN1822:2009標準，EPA效率等級高，壓降低且穩定，採用疏水介質。高效率的EPA過濾器可以消除污染物旁通洩漏的影響，如結垢，侵蝕和腐蝕，這些現象可以大大影響燃機的熱耗率。隨著時間的推移，過濾器能始終提供穩定的較低水平的阻力，也能降低碳強度，因為即使增加“250Pa的阻力，也會使一個單循環燃機的熱耗率提高0.125%。疏水型過濾器可以防止水溶性污染物進入燃機內部，而設計上的一些特點，如用點斷式熱熔膠折紙工藝，可以讓水從濾芯中流出，而不是聚集在濾紙上，從而造成壓力大幅波動。這三種性能結合起來減少碳的影響，同時提高可用性，為燃機提供更好的保護。
下面的表1突出顯示了不同的過濾等級對碳排放的影響。使用G4預濾器(按照EN779:2012)和M6末級濾器(按照EN779:2012)的過濾器組合作為比較基準，以選擇效率更高的疏水過濾器組合。
表1：比較不同的過濾器組合所節省的碳
| 進氣過濾器 |
熱耗率影響 |
過濾有關排放 |
年總結 |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 預過濾 | 主過濾器 | 熱耗率降低 與基線相比 (kJ/kWh) |
CO2 噸 每年 |
CO2總減少 vs. 基線 |
CO2總減少 vs. 基線 (%) |
移除車輛等同量 |
| Bag filter G4 | Bag filter M6 | 0 | 38 000 | |||
| 30/30 GT G4 | Composite F8 | 180 | 24 000 | 14 000 | 2.0% | 8 000 |
| 30/30 GT G4 | Composite F9 | 270 | 17 000 | 21 000 | 3.0% | 12 000 |
| Cam-Flo Hybrid F7 | CamGT 3V-600 E10 | 395 | 7 000 | 31 000 | 4.5% | 17 000 |
| CamGT 3V-600 F8 | CamGT 3V-600 E12 | 440 | 3 000 | 35 000 | 5.0% | 18 000 |
很明顯，通過提高過濾效率，節省的碳相當於減少了8000 - 18000輛汽車!為了長期減少碳的影響，過濾器必須是高效的，疏水的，並且必須能夠保持一個低而穩定的壓降。本例中顯示的E10和E12過濾器包括所有三個特點，它們共同工作以減少碳排放。
優化的過濾解決方案旨在保護燃機免受環境和工作條件的影響，降低燃機葉片的污染率。結垢對燃機有幾個負面影響，在增加發動機熱耗率的同時降低了最大輸出功率。由於結垢，功率容量的下降通常是熱率增加的兩倍。可以在圖1中看到，該案例中燃機的出力下降了10%，而熱耗率增加了5%。較高的熱耗率意味著燃機的碳排放強度也會增加，導致在部分負荷和基荷應用中每MWh發電排放更多的碳。
圖1: 結垢對基荷和部分負荷運行的影響
部分負載機組不是以最大容量運行，而是以較低的穩定容量運行。這意味著，由於結垢造成的功率下降不會立即導致燃機最大運行負荷水平。這就是為什麼在部分負載應用中，發動機的直接功率輸出並不總是受到結垢的影響，如圖1所示。然而，熱耗率的提高意味著被污染的部分負荷燃機需要消耗額外的燃料來維持其功率輸出，從而導致燃料成本的增加、更多的碳排放和更高的二氧化碳強度。
對於一個滿負荷運行的基荷電廠來說，最大額定功率輸出的減少會導致更少的發電，從而減少燃料消耗。燃料成本和相關的碳稅降低，使得渦輪機的操作成本降低。然而，熱耗率的提高意味著一個被污染的發動機燃燒的碳強度比一個乾淨的燃機要高。此外，電力輸出的損失將減少電廠的收入，並導致能源網絡的不足，降低運營的盈利能力。
下面的表2報告說，由於污染的燃機無法滿足能源生產的基本負荷需求，因此有必要尋找其他能源。在這種情況下，不建議在更高的溫度下燃燒以產生更多的能量，因為這將減少燃機部件的壽命。因此，能源需求既可以通過額外的未污染燃機直接補充，也可以通過第三方間接補充。雖然受污染燃機的直接碳排放似乎較低，但維持穩定能源生產所需的間接碳排放總量更高。
表2: 清潔與污染時基荷機的碳排放量比較
| 進氣過濾器 |
熱耗率影響 |
過濾有關排放 |
年總結 |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 預過濾 | 主過濾器 | 熱耗率降低 與基線相比 (kJ/kWh) |
CO2 噸 每年 |
CO2總減少 vs. 基線 |
CO2總減少 vs. 基線 (%) |
移除車輛等同量 |
| Bag filter G4 | Bag filter M6 | 0 | 38 000 | |||
| 30/30 GT G4 | Composite F8 | 180 | 24 000 | 14 000 | 2.0% | 8 000 |
| 30/30 GT G4 | Composite F9 | 270 | 17 000 | 21 000 | 3.0% | 12 000 |
| Cam-Flo Hybrid F7 | CamGT 3V-600 E10 | 395 | 7 000 | 31 000 | 4.5% | 17 000 |
| CamGT 3V-600 F8 | CamGT 3V-600 E12 | 440 | 3 000 | 35 000 | 5.0% | 18 000 |
其他降低發動機CO2 排放的方法確實有，這包括碳洗滌、燃燒後捕獲法和燃燒前捕獲法。然而，這些方法需要建立額外的基礎設施，這往往導致更高的維護和操作成本。燃氣輪機本身也可以升級到更高效的版本，但這也需要大量的資本支出。
由於燃氣輪機的正常運行需要空氣過濾器，因此升級進氣系統通常需要使用現有的基礎設施或現有系統的升級。可以大大降低運行費用和碳排放稅，同時實現負面影響如結垢，侵蝕和腐蝕的最小化。這延長了燃機部件的壽命，並通過減少離線和在線清潔的頻率，增加可用性和可靠性。
簡而言之，改進進氣系統不僅降低了運行中的CO2濃度排放，而且還保護和改善了燃機性能，這意味著可以以更低的環境成本機獲得更多的好處。這是節約成本，簡便和最容易的解決方案之一，以減少燃氣輪機的CO2排放。
燃機的性能衰減和阻力波動也可以通過使用疏水、低阻力的EPA過濾器來緩解。一些優勢包括:
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