۱. دانش پایه در مورد توربین‌های گازی

توربین‌های گازی عمدتاً از سه جزء اصلی تشکیل شده‌اند: کمپرسور, محفظه احتراقو توربینچرخه توربین گازی معمولاً به عنوان ... شناخته می‌شود. چرخه سادهکه پرکاربردترین پیکربندی است. با این حال، توربین‌های گازی سنگین اغلب از یک سیکل ترکیبی طرحی برای افزایش راندمان. از نظر تاریخی، توربین‌های گازی در مسیرهای فنی مختلفی تکامل یافته‌اند. توربین‌های گازی مشتق‌شده از هواکه در کاربردهای صنعتی و دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از موتورهای هواپیمای اصلاح‌شده مشتق شده‌اند. در مقابل، توربین‌های گازی صنعتی سنگین بر اساس مفاهیم سنتی توربین بخار توسعه یافته‌اند و در درجه اول برای درایوهای مکانیکی و تولید برق در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یک توربین گازی را می‌توان به صورت سه بخش از چپ به راست تصور کرد: کمپرسور (آبی), محفظه احتراق (قرمز)و توربین (زرد).

۲. طبقه‌بندی توربین‌های گازی

در سطح جهان، ده‌ها شرکت در زمینه تحقیق، طراحی و ساخت توربین‌های گازی فعالیت دارند. در حال حاضر، چهار شرکتی که به طور کامل بر این امر تسلط دارند، عبارتند از: فناوری توربین گازی سنگین هستند جنرال الکتریک (GE) از ایالات متحده، زیمنس از آلمان، صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI) ژاپن (که در ابتدا فناوری را از وستینگهاوس در ایالات متحده مجوز گرفت)، و آنسالدو ایتالیا. به گفته آقای چن شوون، نایب رئیس شرکت توربین گاز الکتریکی شانگهای، هیچ استاندارد بین‌المللی برای طبقه‌بندی مدل‌های توربین گاز وجود ندارد و تمایزات به طور فزاینده‌ای مبهم شده‌اند. بر اساس اطلاعات موجود، توربین‌های گاز را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:

۲.۱ طبقه‌بندی بر اساس دمای احتراق (با گام‌های ۱۰۰ درجه سانتیگراد):

• جنرال الکتریک (GE):
  • کلاس E: 1100 درجه سانتیگراد
  • کلاس F: 1200 درجه سانتیگراد
  • کلاس H: ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد
• صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI):
  • کلاس F: 1400 درجه سانتیگراد
  • کلاس G: ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد
  • کلاس H: محصول آزمایشی متوسط
  • کلاس J: 1600-1700 درجه سانتیگراد
• زیمنس:
  • مدل‌های قدیمی‌تر (V64.3A، V84.3A، V94.3A): کلاس 6F
  • مدل‌های جدیدتر (SGT6-5000F، SGT-8000H):
    • کلاس F: 1200 درجه سانتیگراد
    • کلاس H: ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد

۲.۲ طبقه‌بندی بر اساس خروجی برای توربین‌های گازی سنگین:

توربین‌های گازی سنگین برای تولید برق معمولاً بر اساس خروجی، زمانی که دمای احتراق بین ۱۱۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد است، طبقه‌بندی می‌شوند:

• کلاس B: ≤100 مگاوات
• کلاس E: ۳۰۰–۴۰۰ مگاوات
• کلاس F: ۳۰۰–۴۰۰ مگاوات
• کلاس G/H: ۳۰۰–۴۰۰ مگاوات

با این حال، با پیشرفت سریع خروجی‌های توربین‌های گازی، این روش طبقه‌بندی تا حدودی منسوخ شده است.

۳. توسعه توربین‌های گازی بین‌المللی

زیمنس:

La SGT5-8000H سوپر توربین گازی یک محصول شاخص است که ۳۹۰ تن وزن دارد (معادل یک ایرباس A380 با سوخت کامل) و ۱۳.۱ متر طول، ۴.۹ متر عرض و ۴.۹ متر ارتفاع دارد. با توان خروجی سیکل ترکیبی ... 595MWمی‌تواند برق یک شهر صنعتی بزرگ را تأمین کند. پره‌های توربین آن دماهای بالاتر از 1500 ° C، از دمای ورودی توربین موتورهای توربوفن GE90 و جت F404 فراتر می‌رود. سرعت نوک تیغه از ... فراتر می‌رود. کیلومتر 1700 / ساعت، قرار دادن هر تیغه در معرض نیروهای گریز از مرکز معادل با ۱۰۰۰۰ برابر گرانش زمینتلرانس‌های تولید در محدوده مجاز هستند ده‌ها میکرونزیرا حتی نقص‌های جزئی می‌توانند یک تیغه را غیرقابل استفاده کنند. اغلب گفته می‌شود که ارزش یک تیغه به اندازه یک بی‌ام‌و است.

صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI):

La M701J توربین گازی فوق العاده، با توان خروجی سیکل ترکیبی 650MWدارای یک کمپرسور محوری ۱۵ مرحله‌ای با نسبت فشار ... 23:1مشعل و توربین محوری ۴ مرحله‌ای با هوا خنک می‌شوند و سه مرحله اول شامل فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند پوشش‌های محافظ در برابر دمای بالا, پوشش‌های سد حرارتی سرامیکیو خنک‌کننده لایه هوا با کارایی بالابا دمای ورودی توربین 1600 ° C، طول عمر اجزای با دمای بالا را تضمین می‌کند. نوآوری‌های سری J بر کاهش انتشار کربن تمرکز دارند. در مارس 2020، MHI سفارشی برای دو دستگاه دریافت کرد. M501JAC نیروگاه‌های برق از سازمان برق اینترمانتین در یوتا، ایالات متحده. این توربین‌ها از یک سیستم احتراق خشک با NOx کم و خنک‌شونده با هوا استفاده می‌کنند و می‌توانند تا ... کار کنند. ۳۰٪ سوخت هیدروژنی تجدیدپذیردر مقایسه با نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز با ظرفیت مشابه، سیستم هیدروژن ۳۰ درصدی، انتشار کربن را به میزان ... کاهش می‌دهد. بیش از٪ 75در حالی که یک سیستم ۱۰۰٪ هیدروژنی، انتشار کربن را به طور کامل حذف می‌کند. هدف این کارخانه دستیابی به تولید برق ۱۰۰٪ تجدیدپذیر از هیدروژن بین 2025 و 2045.

جنرال الکتریک (GE):

La سری 9HA توربین‌های گازی سنگین، کارآمدترین توربین‌های گازی سیکل ترکیبی در سطح جهان هستند. آخرین 9HA.02 این مدل دارای راندمان سیکل ترکیبی بیش از ... ٪۱۰۰ و توان خروجی از 826MW، از رقبای خود پیشی می‌گیرد. جنرال الکتریک از فناوری‌های پیشرفته استفاده می‌کند فناوری چاپ سه بعدی برای تولید اجزای کلیدی، که عملکرد و قابلیت اطمینان را بیشتر افزایش می‌دهد.

نتیجه

صنعت توربین‌های گازی همچنان در حال پیشرفت است و این پیشرفت‌ها مدیون نوآوری در مواد، فناوری‌های خنک‌کننده و سیستم‌های احتراق است. شرکت‌هایی مانند زیمنس، صنایع سنگین میتسوبیشی و جنرال الکتریک با توربین‌هایی که راندمان، توان خروجی بی‌سابقه و پایداری زیست‌محیطی را ارائه می‌دهند، در این زمینه پیشرو هستند. این پیشرفت‌ها نه تنها تقاضای رو به رشد انرژی را برآورده می‌کنند، بلکه با تلاش‌های جهانی برای کاهش انتشار کربن و گذار به منابع انرژی پاک‌تر نیز همسو هستند.