Connaissance de base des turbines à gaz
Les turbines à gaz sont principalement composées de trois composants principaux: le compresseur, la chambre de combustion et la turbine à gaz. Le cycle de turbine à gaz est généralement appelé cycle simple. La plupart des turbines à gaz utilisent un schéma de cycle simple et seules les turbines à gaz en service lourdes utilisent un schéma de cycle combiné. En raison de différents antécédents historiques, les turbines à gaz se sont développées dans différents chemins techniques. Les turbines à gaz léger industrielles et marines aéro-dérivées (communément appelées «machines dérivées aéro») sont formées en modifiant les moteurs d'aéronef; Les turbines à gaz intimées industrielles (communément appelées «machines industrielles») sont développées à la suite du concept de turbine à vapeur traditionnelle, qui sont principalement utilisés pour les disques mécaniques et les grandes centrales électriques.
Une turbine à gaz peut être divisée en trois parties de gauche à droite: compresseur (bleu), chambre de combustion (rouge) et turbine (jaune).
Classification des turbines à gaz
Il existe des dizaines d'entreprises engagées dans la recherche, la conception et la fabrication de la turbine à gaz dans le monde. Actuellement, les quatre sociétés qui ont entièrement maîtrisé la technologie des turbines à gaz lourdes sont General Electric des États-Unis, Siemens d'Allemagne, Mitsubishi Heavy Industries of Japan (qui a introduit la technologie Westinghouse des États-Unis au début) et Ansaldo d'Italie. Selon M. Chen Xuewen, vice-président de Shanghai Electric Gas Turbine Co., Ltd., il n'y a jamais eu de norme internationale pour le niveau de modèle de turbines à gaz, et elle devient de plus en plus vague aujourd'hui. L'auteur ne peut recueillir des avis de diverses parties et les résumer comme suit:
1.Selon la température de combustion de la turbine à gaz est divisée (tous les 100 degrés sont un niveau):
États-Unis GE (Harbin Electric Introduction): 1100 degrés pour la classe E, 1200 degrés pour la classe F, 1400 degrés pour la classe H.
Japan Mitsubishi (introduit par Dongfang Electric): 1400 degrés est une classe F, 1500 degrés est une classe G, la classe H est un produit de test intermédiaire, 1600/1700 degré est J class.
Allemagne Siemens (Shanghai Electric Introduction): L'ancien numéro V64.3a, V84.3a, V94.3a est la classe 6F. En 1997, Westinghouse a vendu sa division de générateurs non nucléaires à Siemens. Le nouveau numéro a été modifié en sgt similaire 6-5000 f et sgt -8000 h. La classe F est à 1200 degrés C et la classe H est de 1500 degrés C.
2. Classification de la production de référence pour les turbines à gaz lourdes:
Les turbines à gaz lourdes pour la production d'électricité sont généralement classées en fonction de la sortie lorsque la température de combustion de la chambre de combustion se situe entre 1100 degrés Celsius et 1500 degrés Celsius. Par exemple, la sortie des turbines à gaz de classe B est inférieure ou égale à 100 MW, la puissance des turbines à gaz de classe E se situe entre 100 MW et 200 MW, la sortie des turbines à gaz de classe F se situe entre 200 MW et 300 MW, et des grades supérieurs tels que la classe G et la classe H se situe entre 300 MW à 400 MW. Selon M. Chen Xuewen, parce que la production de turbines à gaz de divers fabricants s'est développée rapidement, cette méthode de classification est légèrement derrière le produit réel.
Développement de turbines à gaz internationales
Siemens: Le Sgt de produit représentatif 5-8000 H Super Gas Turbine pèse 390 tonnes (équivalent à un Airbus A380 entièrement alimenté), mesure 13,1 mètres de long, 4,9 mètres de large, 4,9 mètres de haut et a une puissance cyclable combinée de 595mw. La production d'électricité d'un Sgt 5-8000 h est suffisante pour alimenter une grande ville industrielle. Ses lames de turbine doivent résister à une température élevée de plus de 1500 degrés, ce qui dépasse la température d'entrée de la turbine du moteur d'aéronef Ge90 Turbofan et le moteur à réaction F404. Étant donné que la vitesse de pointe de la lame de turbine dépasse 1700 kilomètres par heure, l'énorme force centrifuge fait une extrémité de chaque contact de la lame 10, 000 fois la gravité de la terre. La lame ne peut pas avoir de défauts et l'erreur n'est que des dizaines de microns, sinon il sera mis au rebut. Par conséquent, on dit qu'une lame équivaut à une BMW.
Mitsubishi Corporation: Le dernier modèle est la turbine M701J Super Gas avec une puissance cyclable combinée de 650 MW. Il est équipé d'un compresseur axial de stade 15- avec un rapport de pression de 23: 1. Le brûleur et la turbine axiale de stade 4- sont tous refroidis par l'air, et les 3 premières étapes utilisent les derniers revêtements protecteurs à haute température, les revêtements de barrière thermique en céramique et le refroidissement du film d'air à haute performance et d'autres technologies de haute technologie. Avec la température d'entrée de turbine à gaz la plus élevée au monde de 1600 degrés, il peut toujours garantir la durée de vie à long terme des composants à haute température. Les dernières innovations de la série J sont conçues pour réduire davantage les émissions de carbone. En mars 2020, MHPS a reçu une commande pour deux groupes motopropulseurs M501JAC de l'Intermountain Power Authority à Utah, États-Unis. Les deux turbines à gaz sont basées sur un système de combustion sèche à faible nœud à low-nox et sont capables d'utiliser jusqu'à 30% de carburant hydrogène renouvelable. Comparé aux centrales électriques au charbon de la même taille, un système d'hydrogène à 30% réduira les émissions de carbone de plus de 75%, tandis qu'un système d'hydrogène à 100% éliminera complètement les émissions de carbone. Entre 2025 et 2045, l'usine atteindra progressivement la production d'électricité hydrogène renouvelable à 100%.
General Electric: les turbines à gaz lourdes de la série 9ha sont les turbines à gaz à cycle combinées les plus efficaces au monde; Sa dernière turbine à gaz lourde de 9 ha.02 a non seulement une efficacité de cycle combinée de plus de 64%, mais a également une puissance allant jusqu'à 826 MW. Ces deux indicateurs clés dépassent de loin ses deux principaux concurrents, et la technologie d'impression 3D la plus de pointe est utilisée pour fabriquer des composants clés.
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