F-Klasse, H-Klasse, J-Klasse, Verständnis der Gasteilchenklassifizierung

1. Grundkenntnisse über Gasturbinen

Gasturbinen bestehen hauptsächlich aus drei Hauptkomponenten: Verdichter, Verbrennungskammer und Gasturbine. Der Betriebszyklus der Gasturbine wird im Allgemeinen als einfacher Zyklus bezeichnet. Die meisten Gasturbinen verwenden ein einfaches Zyklusschema, und nur Schwerlast-Gasturbinen verwenden ein kombiniertes Zyklusschema. Aufgrund unterschiedlicher historischer Hintergründe haben sich Gasturbinen auf verschiedenen technischen Wegen entwickelt. Industrielle und marine luftfahrtabgeleitete leichte Gasturbinen (allgemein bekannt als "luftfahrtabgeleitete Maschinen") werden durch Modifizierung von Flugzeugtriebwerken gebildet; industrielle Schwerlast-Gasturbinen (allgemein bekannt als "industrielle Maschinen") werden nach dem traditionellen Dampfturbinkonzept weiterentwickelt und werden hauptsächlich für Maschinenantriebe und große Kraftwerke verwendet.

Eine Gasturbine kann von links nach rechts in drei Teile unterteilt werden: Verdichter (blau), Verbrennungskammer (rot) und Turbine (gelb).

2. Einteilung von Gasturbinen

Es gibt Dutzende von Unternehmen weltweit, die sich mit Forschung, Design und Fertigung von Gasturbinen beschäftigen. Derzeit haben vier Unternehmen die schwere Gasturbinentechnologie vollständig beherrscht: General Electric aus den USA, Siemens aus Deutschland, Mitsubishi Heavy Industries aus Japan (das früher die Westinghouse-Technologie aus den USA lizenzierte) und Ansaldo aus Italien. Laut Herrn Chen Xuewen, Vizevorsitzender der Shanghai Electric Gas Turbine Co., Ltd., hat es noch nie einen internationalen Standard für das Modellniveau von Gasturbinen gegeben, und heute wird es zunehmend vager. Der Autor kann nur die Meinungen verschiedener Seiten sammeln und sie wie folgt zusammenfassen:

1. nach dem Brenntemperatur der Gasturbine unterteilt (jede 100 Grad ist eine Stufe):

USA GE (Harbin Electric Einführung): 1100 ℃ für die E-Klasse, 1200 ℃ für die F-Klasse, 1400 ℃ für die H-Klasse.

Japan Mitsubishi (von Dongfang Electric eingeführt): 1400 ℃ ist F-Klasse, 1500 ℃ ist G-Klasse, H-Klasse ist Zwischenprodukt für Tests, 1600/1700 ℃ ist J-Klasse.

Deutschland Siemens (Shanghai Electric Einführung): Die alten Nummern V64.3A, V84.3A, V94.3A sind 6F-Klasse. Im Jahr 1997 verkaufte Westinghouse seine nicht-nukleare Turbinendivision an Siemens. Die neue Nummer wurde in ähnliche SGT6-5000F und SGT-8000H geändert. Klasse F ist 1200 ° C-Klasse und H-Klasse ist 1500 ° C.

2. Klassifizierung der Referenzleistung für Schwerlast-Gasturbinen:

Schwere Gas turbines für die Stromerzeugung werden normalerweise nach ihrer Leistungsklasse klassifiziert, wenn die Brennkammerbrandtemperatur zwischen 1100 Grad Celsius und 1500 Grad Celsius liegt. Zum Beispiel ist die Leistung von Klasse-B-Gasturbinen kleiner oder gleich 100 MW, die Leistung von Klasse-E-Gasturbinen liegt zwischen 100 MW und 200 MW, die Leistung von Klasse-F-Gasturbinen liegt zwischen 200 MW und 300 MW, und höhere Klassen wie Klasse G und Klasse H liegen im Bereich von 300 MW bis 400 MW. Laut Herrn Chen Xuewen hat sich diese Klassifizierungsmethode etwas hinter den tatsächlichen Produkten zurückentwickelt, da die Leistung der Gasturbinen verschiedener Hersteller rasch weiterentwickelt wurde.

3. Entwicklung internationaler Gasturbinen

Siemens: Das repräsentative Produkt SGT5-8000H Super-Gasturbine wiegt 390 Tonnen (entspricht einem voll getankten Airbus A380), ist 13,1 Meter lang, 4,9 Meter breit, 4,9 Meter hoch und hat eine kombinierte Zyklusleistung von 595 MW. Die Stromerzeugung einer einzigen SGT5-8000H reicht aus, um eine große Industriestadt zu versorgen. Ihre Turbinenschaufeln müssen Temperaturen von über 1500 ° C aushalten, was höher ist als die Turbinen-Einlass-Temperatur des GE90 Turbofan-Flugzeugantriebs und des F404-Jet-Antriebs. Da die Spitzen-Geschwindigkeit der Turbinenschaufel über 1700 Kilometer pro Stunde liegt, übt die immense Zentrifugalkraft an jedem Ende der Schaufeln eine Beschleunigung von 10.000-facher Erdanziehungskraft aus. Die Schaufel darf keine Fehler aufweisen, und die Toleranzen liegen nur in den zehn Mikrometern, andernfalls wird sie verschrottet. Deshalb sagt man, dass eine Schaufel einem BMW entspricht.

Mitsubishi Corporation: Das neueste Modell ist die M701J Supergasturbine mit einer kombinierten Nettoleistung von 650 MW. Sie ist mit einem 15-Stufen-Axialverdichter ausgestattet, der einen Druckverhältnis von 23:1 aufweist. Der Brenner und die 4-Stufen-Axialturbine werden alle luftgekühlt, und die ersten 3 Stufen verwenden die neuesten Hochtemperatur-Schutzbeschichtungen, keramische Wärmeisolierbeschichtungen und hochwertige Luftfilmkühlung sowie andere Hochtechnologie-Technologien. Mit der weltweit höchsten Gasturbinen-Einlass-Temperatur von 1600 ° C kann es dennoch die Langzeit nostro der Hochtemperaturkomponenten sicherstellen. Die neuesten Innovationen in der J-Reihe sind darauf ausgerichtet, Emissionen weiter zu reduzieren. Im März 2020 erhielt MHPS eine Bestellung für zwei M501JAC-Antriebsstränge von der Intermountain Power Authority in Utah, USA. Die beiden Gasturbinen basieren auf einem luftgekühlten trockenen Niedrig-NOx-Verbrennungssystem und können bis zu 30 % erneuerbares Wasserstoffbrennstoff verwenden. Im Vergleich zu Kohlekraftwerken gleicher Größe wird ein System mit 30 % Wasserstoff die Kohlendioxidemissionen um mehr als 75 % reduzieren, während ein System mit 100 % Wasserstoff die Kohlendioxidemissionen vollständig eliminieren wird. Zwischen 2025 und 2045 wird das Kraftwerk allmählich zur Erzeugung von Elektrizität mit 100 % erneuerbarem Wasserstoff übergehen.

General Electric: Die 9HA-Serie schwerer Gasturbinen sind die effizientesten kombinierten Kreisprozess-Gasturbinen der Welt; ihre neueste 9HA.02 schwere Gasturbine hat nicht nur einen Kombikreiswirkungsgrad von über 64%, sondern auch eine Leistungsausgabe von bis zu 826 MW. Diese beiden Schlüsselindikatoren übertreffen ihre zwei Hauptkonkurrenten deutlich, und für die Fertigung von Schlüsselkomponenten wird die modernste 3D-Drucktechnologie eingesetzt.

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