F-Klasse, H-Klasse, J-Klasse, Verständnis der Klassifizierung von Gasturbinen

1. Grundkenntnisse zu Gasturbinen

Gasturbinen bestehen hauptsächlich aus drei Hauptkomponenten: Kompressor, Brennkammer und Gasturbine. Der Gasturbinenzyklus wird im Allgemeinen als einfacher Zyklus bezeichnet. Die meisten Gasturbinen verwenden ein einfaches Zyklusschema, und nur Hochleistungsgasturbinen verwenden ein kombiniertes Zyklusschema. Aufgrund unterschiedlicher historischer Hintergründe haben sich Gasturbinen auf unterschiedliche technische Weise entwickelt. Industrielle und maritime aero-derivative Leichtgasturbinen (allgemein bekannt als „aero-derivative Maschinen“) werden durch Modifizierung von Flugzeugtriebwerken hergestellt; industrielle Hochleistungsgasturbinen (allgemein bekannt als „Industriemaschinen“) werden nach dem traditionellen Dampfturbinenkonzept entwickelt und werden hauptsächlich für mechanische Antriebe und große Kraftwerke verwendet.

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

2. Klassifizierung von Gasturbinen

Weltweit gibt es Dutzende von Unternehmen, die sich mit der Forschung, Entwicklung und Herstellung von Gasturbinen beschäftigen. Derzeit beherrschen vier Unternehmen die Hochleistungs-Gasturbinentechnologie vollständig: General Electric aus den USA, Siemens aus Deutschland, Mitsubishi Heavy Industries aus Japan (das in den Anfangsjahren die Westinghouse-Technologie aus den USA einführte) und Ansaldo aus Italien. Laut Herrn Chen Xuewen, stellvertretender Vorsitzender der Shanghai Electric Gas Turbine Co., Ltd., gab es nie einen internationalen Standard für das Modellniveau von Gasturbinen, und dieser wird heute immer vager. Der Autor kann nur Meinungen verschiedener Parteien sammeln und sie wie folgt zusammenfassen:

1. nach der Verbrennungstemperatur der Gasturbine wird unterteilt (je 100 Grad ist eine Stufe):

Vereinigte Staaten GE (Einführung von Harbin Electric): 1100℃ für E-Klasse, 1200℃ für F-Klasse, 1400℃ für H-Klasse.

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

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

2. Einteilung der Bezugsleistungen für Hochleistungs-Gasturbinen:

Hochleistungsgasturbinen zur Stromerzeugung werden normalerweise nach Leistung klassifiziert, wenn die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer zwischen 1100 Grad Celsius und 1500 Grad Celsius liegt. Beispielsweise beträgt die Leistung von Gasturbinen der Klasse B weniger als oder gleich 100 MW, die Leistung von Gasturbinen der Klasse E liegt zwischen 100 MW und 200 MW, die Leistung von Gasturbinen der Klasse F 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 hinkt diese Klassifizierungsmethode dem tatsächlichen Produkt etwas hinterher, da sich die Leistung von Gasturbinen verschiedener Hersteller schnell entwickelt hat.

3. Entwicklung internationaler Gasturbinen

Siemens: Das repräsentative Produkt SGT5-8000H Super-Gasturbine wiegt 390 Tonnen (entspricht einem vollgetankten Airbus A380), ist 13.1 Meter lang, 4.9 Meter breit, 4.9 Meter hoch und hat eine kombinierte Leistung von 595 MW. Die Stromerzeugung einer SGT5-8000H reicht aus, um eine große Industriestadt mit Strom zu versorgen. Die Turbinenschaufeln müssen einer hohen Temperatur von mehr als 1500 °C standhalten.°C, was die Turbineneintrittstemperatur des GE90-Turbofan-Flugzeugtriebwerks und des F404-Triebwerks übersteigt. Da die Spitzengeschwindigkeit der Turbinenschaufeln 1700 Kilometer pro Stunde übersteigt, bewirkt die enorme Zentrifugalkraft, dass ein Ende jeder Schaufel die 10,000-fache Erdanziehungskraft berührt. Die Schaufel darf keine Fehler aufweisen und der Fehler darf nur einige zehn Mikrometer betragen, sonst wird sie verschrottet. Daher wird gesagt, dass eine Schaufel einem BMW entspricht.

Mitsubishi Corporation: Das neueste Modell ist die Supergasturbine M701J mit einer kombinierten Leistung von 650 MW. Sie ist mit einem 15-stufigen Axialkompressor mit einem Druckverhältnis von 23:1 ausgestattet. Der Brenner und die 4-stufige Axialturbine sind alle luftgekühlt, und die ersten 3 Stufen verwenden die neuesten Hochtemperatur-Schutzbeschichtungen, keramische Wärmedämmschichten und Hochleistungs-Luftfilmkühlung sowie andere Hightech-Technologien. Mit der weltweit höchsten Gasturbinen-Einlasstemperatur von 1600°C kann dennoch die lange Lebensdauer der Hochtemperaturkomponenten sichergestellt werden. Die neuesten Innovationen der J-Serie sollen den CO2020-Ausstoß weiter reduzieren. Im März 501 erhielt MHPS von der Intermountain Power Authority in Utah, USA, einen Auftrag über zwei M30JAC-Antriebe. Die beiden Gasturbinen basieren auf einem luftgekühlten trockenen Verbrennungssystem mit niedrigem NOx-Ausstoß und können bis zu 30 % erneuerbaren Wasserstoff als Brennstoff nutzen. Im Vergleich zu Kohlekraftwerken gleicher Größe wird ein System mit 75 % Wasserstoff den CO100-Ausstoß um mehr als 2025 % reduzieren, während ein System mit 2045 % Wasserstoff den CO100-Ausstoß vollständig eliminieren wird. Zwischen XNUMX und XNUMX wird das Kraftwerk schrittweise eine Stromerzeugung von XNUMX % erneuerbarem Wasserstoff erreichen.

General Electric: Die Hochleistungsgasturbinen der 9HA-Serie sind die effizientesten Gasturbinen mit kombiniertem Kreislauf der Welt. Die neueste Hochleistungsgasturbine 9HA.02 hat nicht nur einen Wirkungsgrad im kombinierten Kreislauf von über 64 %, sondern auch eine Leistungsabgabe von bis zu 826 MW. Diese beiden Schlüsselindikatoren übertreffen die beiden Hauptkonkurrenten bei weitem, und zur Herstellung der wichtigsten Komponenten wird modernste 3D-Drucktechnologie verwendet.

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