12-Oct-09 Slide 1
Wirkungsgradsteigerung bei Gasturbinendurch Rekuperatoren- M. Daniel, Turbomach GmbH, Griesheim
12-Oct-09 Slide 2
1 WATT ABOUT US
2 WATT’S INSIDE: OUR PRODUCTS
3 MERCURY 50
AGENDA
4 WATT’S THE FUTURE - DEVELOPMENTS
12-Oct-09 Slide 3
Company OverviewProviding Industrial Power Generation
WATTABOUT US
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a leader in gas turbine based cogenerationpart of Solar Turbineswith 6000 employees worldwideof which 400 are based in Switzerland
WATTABOUT US
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COOPERATE STRUCTURE
12-Oct-09 Slide 6
Manufacturing, Administrative and Engineering FacilityRepair and Overhaul FacilitySpare-parts WarehouseField Office
FACILITIES WORLDWIDE
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Product Range
WATTS INSIDE:OUR PRODUCTS
12-Oct-09 Slide 8
WATTS INSIDE:OUR PRODUCTS
gas turbines from 1 – 22 MWthe most comprehensive range on the marketfor complete cogeneration and power plantsup to 50 MW
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0.0%
5.0%
10.0%
15.0%
20.0%
25.0%
30.0%
35.0%
40.0%
45.0%
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
elektr. Leistung [kW]
elek
tr. W
irkun
gsgr
ad [%
]
INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 –25 MW
Quelle: Diesel & Gas Turbine Publications, 2009 Global Sourcing Guide
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Mars 90 &1009.4 / 11.4 MW31.9 / 33 %
Titan 13015 MW35.2 %
Mercury 504.6 MW38.5 %
Centaur 40 / 50 3.5 / 4.6 MW28 / 29.3 %
Titan 25021.7 MW38.8 %
Taurus 60 / 655.6 / 6.3 MW31.5 / 32.9 %
INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 –22 MW
Taurus 707.5 MW33.8 %
Saturn1.2 MW24.3 %
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OPERATION EXPERIENCE SOLAR
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Industrial Sector672 Units
Units_______________________________________________
Paper Mills 171Foods 109Textiles 91Chemical 83Ceramics 61Printings 24Pharmaceutical Plants 26Tyres 20Chipboards 15Breweries 13Industrial Buildings 12Automobile 8 Aeronautics 5Others 34
Public & Civil Sectors355 Units
Units_______________________________________________
District Heating 117Banks 56Energy Suppliers 34Electricity 15Administration Buildings 17Sewage Plants 17Government Buildings 14Hospitals 13Technical Educations 8Telecommunications 7Airports 7 Biomass 4Military Centers 6 Railways 3 Others 37
OPERATION EXPERIENCE TURBOMACH
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Präsentation MERCURY 50
12-Oct-09 Slide 14
Mars 90 &1009.4 / 11.4 MW31.9 / 33 %
Titan 13015 MW35.2 %
Mercury 504.6 MW38.5 %
Centaur 40 / 50 3.5 / 4.6 MW28 / 29.3 %
Titan 25021.7 MW39.2 %
Taurus 60 / 655.6 / 6.3 MW31.5 / 32.9 %
INDUSTRIAL GAS TURBINES FROM 1 –22 MW
Taurus 707.5 MW31.9 %
Saturn1.2 MW24.3 %
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Reduzierung der Abgasemissionen
Verbesserung des elektr. Wirkungsgrad
Reduzierung der Betriebskosten
Einsatz alternativer Brennstoffe
Forschungsprojekt von SOLAR Turbines mitUnterstüzung des US- Department of Energy (DOE)
Advanced Turbine Systems
Entwicklung / Historie Mercury 50
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Geringerer spezifischer Brennstoffeinsatz bzw. höherer elektrischer Wirkungsgrad
Einfacher Gasturbinenprozeß
BRENNKAMMER
VERDICHTER TURBINE GENERATOR
1
2 3
4
VERDICHTER TURBINE
Gasturbinenprozeß mit Rekuperator
GENERATOR
BRENNKAMMER
REKUPERATOR
1
42
3
6
5
Gasturbinenprozeß ohne / mit Rekuperator
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ACE-VERDICHTER (Advanced Component Efficiency)verringerter Erdgasvordruck
SoloNOXBRENNKAMMER
geringe Emissionen („ < TA-Luft“)
VERBESSERTETURBINENKÜHLUNG
höhere Standzeiten
REKUPERATORWirkungsgradsteigerung
Mercury 50 - Wesentliche Merkmale
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BRENNKAMMER
Typ : SoLoNOx
Injektoren : 8
TURBINE
Leistung : 4.600 kWe (ISO)
Drehzahl : 14.179 rpm
VERDICHTER
Verdichtungs-
verhältnis: 10:1
GETRIEBE
Übersetzung : 9.4:1
TURBINENLUFTEINTRITT
Temp : 15 °C
REKUPERATOR
ABGASAUSTRITT
Temp : 374 °C
Elektrischer Wirkungsgrad an den
Generatorklemmen: 38.51 %
MERCURY 50 – Rekuperator Gasturbine
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PSR Luftzelle
Turbinenabgas
Verbrennungsluft
PSR Kernblock
PSR Wabe
Lufteintritt
Lufteintritt
Kompressorluft
Turbinen-abgas Turbinen-
abgas
Austritt Rek.-Luft
AustrittRek.-Luft
zur Brennkammer
Rekup. Gas Austritt
Rekup. Gas Austritt
MERCURY 50 – Rekuperator
12-Oct-09 Slide 20
15.0%
20.0%
25.0%
30.0%
35.0%
40.0%
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
Klemmenleistung [kW]
elek
tr. W
irkun
gsgr
ad [%
]
MERCURY 50 –Leistungsvergleich
Quelle: Diesel & Gas Turbine Publications, 2009 Global Sourcing Guide
Mercury 50
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• Klemmenleistung: 4600 kWel
• elektr. Wirkungsgrad: 38.5%
• Brennstoffeinsatz: 9343 kJ/kW-hr
• Abgastemperatur: 374°C
• Emissionen (50-100%, >-20°C, @15% O2)
• NOx 11 mg/Nm³
• CO 13 mg/Nm³0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
Ansaugtemperatur [°C]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Klemmenleistung [kW] Elektrischer Wirkungsgrad [%]
MERCURY 50 – Leistungsdaten (ISO)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
50 60 70 80 90 100
Last [%]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Klemmenleistung [kW] Elektrischer Wirkungsgrad [%]
Teillastverhalten Mercury 50 bei 15°C
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5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
6.2
6.4
5 7 9 11 13 15 17 19
Sattdampfdruck [bar ü]
Dam
pfm
asse
nstro
m [t
/h]
MERCURY 50 – Anwendungsfall: Sattdampferzeugung
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MERCURY 50 – Anwendungsfall: Sattdampferzeugung
Dampfproduktion ohne ZF: ca. 5 t/hDampfproduktion mit ZF: Bsp. 20 t/h
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• „Single Lift“ – Konzept
• Schwingungsentkoppelung von Fundament durch Tellerfederpakete
• komplett vormontiert
• einfache Schnittstellen
• witterungsunabhängige Schallschutzhaube
Packagekonzept Mercury 50
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MERCURY 50 – Installationsbeispiel
Universität, Frankreich
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Typische Anwendungsfälle
•Gasturbinen Heizkraftwerk
• Kraft- Wärme- Kälte- Kopplung
• Heißgaserzeugung für
Trocknungsprozesse
• Anwendungsfälle mit hohem Strom- und
variablem Dampfbedarf
MERCURY 50 – Zusammenfassung
Vorteile
•hoher elektrischer Wirkungsgrad
• sehr gutes Teillastverhalten
• geringe Emissionen über weiten Lastbereich
• Wartungsfreundlichkeit
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MERCURY 50 – Referenzen (Stand August 2009)
1Grossbritannien
1Belgien
1Polen
1Türkei
2Östereich
1Spanien
6Italien
4Frankreich
3Deutschland
davon in
48Gesamt
20Europa
28USA
Land
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Developments
WATT’S THE FUTURE
12-Oct-09 Slide 29
CENTAUR 40TITAN 130
SkalierteTurbine
VerdichterAerodynamik
VerdichterAerodynamik
Verbesserte TurbineAerodynamik
VerdichterAerodynamik
VerdichterAerodynamik
VerdichterAerodynamik
AerodynamikMaterialien
Skalierter VerdichterAerodynamik
MARS• Geschweißter Kompressor• Neue Turbine• Verbesserte Turbinenkühlung• 2-stufige Leistungsturbine• Monokristallines Material
CENTAUR 50• Neue Turbine• Verbesserte
Turbinenkühlung
TAURUS 60• 10-stufiger Verdichter• 2stufige Leistungsturbine
TAURUS 70• Turbinendesign• Verbesserte Turbinenkühlung• Fortschrittliche Materialien
TITAN 250• Neues Turbinendesign• Verbesserte Turbinenkühlung• Verbesserte Materialien
TAURUS 65• Neues Turbinendesign• Verbesserte Turbinenkühlung• Verbesserte Materialien
MERCURY 50 • Verbesserte Aerodynamik• Rekuperator• Ultra Low Emissionen
WATT’S THE FUTURE - DEVELOPMENTS
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Mars 90 &1009.4 / 11.4 MW31.9 / 33 %
Titan 13015 MW35.2 %
Mercury 504.6 MW38.5 %
Centaur 40 / 50 3.5 / 4.6 MW28 / 29.3 %
Titan 25021.7 MW38.8 %
Taurus 60 / 655.6 / 6.3 MW31.5 / 32.9 %
Taurus 707.5 MW33.8 %
Saturn1.2 MW24.3 %
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.