Wirkungsgradsteigerung bei Gasturbinen durch Rekuperatoren

Transkript

1 Wirkungsgradsteigerung bei Gasturbinen durch Rekuperatoren - M. Daniel, Turbomach GmbH, Griesheim 12-Oct-09 Slide 1

2 AGENDA 1 WATT ABOUT US 2 WATT S INSIDE: OUR PRODUCTS 3 MERCURY 50 4 WATT S THE FUTURE - DEVELOPMENTS 12-Oct-09 Slide 2

3 WATT ABOUT US Company Overview Providing Industrial Power Generation 12-Oct-09 Slide 3

4 WATT ABOUT US a leader in gas turbine based cogeneration part of Solar Turbines with 6000 employees worldwide of which 400 are based in Switzerland 12-Oct-09 Slide 4

5 12-Oct-09 Slide 5 COOPERATE STRUCTURE

6 FACILITIES WORLDWIDE Manufacturing, Administrative and Engineering Facility Repair and Overhaul Facility Spare-parts Warehouse Field Office 12-Oct-09 Slide 6

7 WATTS INSIDE: OUR PRODUCTS Product Range 12-Oct-09 Slide 7

8 WATTS INSIDE: OUR PRODUCTS gas turbines from 1 22 MW the most comprehensive range on the market for complete cogeneration and power plants up to 50 MW 12-Oct-09 Slide 8

9 INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 25 MW 45.0% 40.0% 35.0% elektr. Wirkungsgrad [%] 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% elektr. Leistung [kw] Quelle: Diesel & Gas Turbine Publications, 2009 Global Sourcing Guide 12-Oct-09 Slide 9

10 INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 22 MW Saturn 1.2 MW 24.3 % Centaur 40 / / 4.6 MW 28 / 29.3 % Mercury MW 38.5 % Taurus MW 33.8 % Mars 90 & / 11.4 MW 31.9 / 33 % Titan MW 35.2 % Taurus 60 / / 6.3 MW 31.5 / 32.9 % Titan MW 38.8 % 12-Oct-09 Slide 10

11 12-Oct-09 Slide 11 OPERATION EXPERIENCE SOLAR

12 OPERATION EXPERIENCE TURBOMACH Industrial Sector 672 Units Units Paper Mills 171 Foods 109 Textiles 91 Chemical 83 Ceramics 61 Printings 24 Pharmaceutical Plants 26 Tyres 20 Chipboards 15 Breweries 13 Industrial Buildings 12 Automobile 8 Aeronautics 5 Others 34 Public & Civil Sectors 355 Units Units District Heating 117 Banks 56 Energy Suppliers 34 Electricity 15 Administration Buildings 17 Sewage Plants 17 Government Buildings 14 Hospitals 13 Technical Educations 8 Telecommunications 7 Airports 7 Biomass 4 Military Centers 6 Railways 3 Others Oct-09 Slide 12

13 Präsentation MERCURY Oct-09 Slide 13

14 INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 22 MW Saturn 1.2 MW 24.3 % Centaur 40 / / 4.6 MW 28 / 29.3 % Mercury MW 38.5 % Taurus MW 31.9 % Mars 90 & / 11.4 MW 31.9 / 33 % Titan MW 35.2 % Taurus 60 / / 6.3 MW 31.5 / 32.9 % Titan MW 39.2 % 12-Oct-09 Slide 14

15 Entwicklung / Historie Mercury 50 Forschungsprojekt von SOLAR Turbines mit Unterstüzung des US- Department of Energy (DOE) Advanced Turbine Systems Reduzierung der Abgasemissionen Verbesserung des elektr. Wirkungsgrad Reduzierung der Betriebskosten Einsatz alternativer Brennstoffe 12-Oct-09 Slide 15

16 Gasturbinenprozeß ohne / mit Rekuperator Einfacher Gasturbinenprozeß Gasturbinenprozeß mit Rekuperator VERDICHTER TURBINE GENERATOR VERDICHTER TURBINE GENERATOR 2 3 BRENNKAMMER 2 4 BRENNKAMMER REKUPERATOR Geringerer spezifischer Brennstoffeinsatz bzw. höherer elektrischer Wirkungsgrad 12-Oct-09 Slide 16

17 Mercury 50 - Wesentliche Merkmale ACE-VERDICHTER (Advanced Component Efficiency) verringerter Erdgasvordruck REKUPERATOR Wirkungsgradsteigerung VERBESSERTE TURBINENKÜHLUNG höhere Standzeiten SoloNOX BRENNKAMMER geringe Emissionen ( < TA-Luft ) 12-Oct-09 Slide 17

18 MERCURY 50 Rekuperator Gasturbine ABGASAUSTRITT Temp : 374 C TURBINENLUFTEINTRITT Temp : 15 C REKUPERATOR Elektrischer Wirkungsgrad an den Generatorklemmen: % BRENNKAMMER TURBINE VERDICHTER GETRIEBE Typ : SoLoNOx Leistung : kwe (ISO) Verdichtungs- Übersetzung : 9.4:1 Injektoren : 8 Drehzahl : rpm verhältnis: 10:1 12-Oct-09 Slide 18

19 MERCURY 50 Rekuperator PSR Luftzelle Turbinenabgas Lufteintritt PSR Wabe Lufteintritt Verbrennungsluft Austritt Rek.-Luft Rekup. Gas Austritt PSR Kernblock Rekup. Gas Austritt Kompressorluft Turbinenabgas Turbinenabgas Austritt Rek.-Luft zur Brennkammer 12-Oct-09 Slide 19

20 MERCURY 50 Leistungsvergleich 40.0% Mercury % elektr. Wirkungsgrad [%] 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% Klemmenleistung [kw] Quelle: Diesel & Gas Turbine Publications, 2009 Global Sourcing Guide 12-Oct-09 Slide 20

21 MERCURY 50 Leistungsdaten (ISO) Teillastverhalten Mercury 50 bei 15 C Klemmenleistung: kwel elektr. Wirkungsgrad: 38.5% Brennstoffeinsatz: Abgastemperatur: 374 C Emissionen (50-100%, >-20 O 2 ) NO x CO 11 mg/nm³ 13 mg/nm³ 9343 kj/kw-hr Last [%] 1000 Klemmenleistung [kw] Elektrischer Wirkungsgrad [%] Ansaugtemperatur [ C] Klemmenleistung [kw] Elektrischer Wirkungsgrad [%] 12-Oct-09 Slide 21

22 MERCURY 50 Anwendungsfall: Sattdampferzeugung Dampfmassenstrom [t/h] Sattdampfdruck [bar ü] 12-Oct-09 Slide 22

23 MERCURY 50 Anwendungsfall: Sattdampferzeugung Dampfproduktion ohne ZF: ca. 5 t/h Dampfproduktion mit ZF: Bsp. 20 t/h 12-Oct-09 Slide 23

24 Packagekonzept Mercury 50 Single Lift Konzept Schwingungsentkoppelung von Fundament durch Tellerfederpakete komplett vormontiert einfache Schnittstellen witterungsunabhängige Schallschutzhaube 12-Oct-09 Slide 24

25 MERCURY 50 Installationsbeispiel Universität, Frankreich 12-Oct-09 Slide 25

26 MERCURY 50 Zusammenfassung Typische Anwendungsfälle Gasturbinen Heizkraftwerk Kraft- Wärme- Kälte- Kopplung Heißgaserzeugung für Trocknungsprozesse Vorteile hoher elektrischer Wirkungsgrad sehr gutes Teillastverhalten geringe Emissionen über weiten Lastbereich Wartungsfreundlichkeit Anwendungsfälle mit hohem Strom- und variablem Dampfbedarf 12-Oct-09 Slide 26

27 MERCURY 50 Referenzen (Stand August 2009) Land USA Europa Gesamt davon in Deutschland Frankreich Italien Spanien Östereich Türkei Polen Belgien Grossbritannien Oct-09 Slide 27

28 WATT S THE FUTURE Developments 12-Oct-09 Slide 28

29 WATT S THE FUTURE - DEVELOPMENTS Skalierter Verdichter Aerodynamik MARS Geschweißter Kompressor Neue Turbine Verbesserte Turbinenkühlung 2-stufige Leistungsturbine Monokristallines Material Aerodynamik Materialien Verdichter Aerodynamik CENTAUR 40 Verdichter Aerodynamik Verdichter Aerodynamik Verdichter Aerodynamik Skalierte Turbine TAURUS 70 Turbinendesign Verbesserte Turbinenkühlung Fortschrittliche Materialien TITAN 130 CENTAUR 50 Neue Turbine Verbesserte Turbinenkühlung MERCURY 50 Verbesserte Aerodynamik Rekuperator Ultra Low Emissionen TAURUS stufiger Verdichter 2stufige Leistungsturbine Verbesserte Turbine Aerodynamik Verdichter Aerodynamik TAURUS 65 Neues Turbinendesign Verbesserte Turbinenkühlung Verbesserte Materialien TITAN 250 Neues Turbinendesign Verbesserte Turbinenkühlung Verbesserte Materialien 12-Oct-09 Slide 29

30 Saturn 1.2 MW 24.3 % Centaur 40 / / 4.6 MW 28 / 29.3 % Taurus MW 33.8 % Mars 90 & / 11.4 MW 31.9 / 33 % Vielen Dank Mercury MW 38.5 % für Ihre Aufmerksamkeit. Titan MW 35.2 % Taurus 60 / / 6.3 MW 31.5 / 32.9 % Titan MW 38.8 % 12-Oct-09 Slide 30

31