توربین گاز پرقدرت و دستاورد کره جنوبی در این حوزه

توربین گاز کره جنوبی

شرکت صنایع سنگین دوسان Enerbility که طلسم ورود کره جنوبی به باشگاه سازندگان توربین گاز پرقدرت جهان را شکست، در تابستان سال جاری، بهره‌برداری عملیاتی تجاری اولین توربین گاز 270 مگاواتی بومی خود را آغاز کرد. این شرکت، اولین قرارداد خود برای نصب این ماشین در یک نیروگاه بزرگ سیکل ترکیبی را به امضا رساند. قرار است در این نیروگاه، اولین توربین گاز پرقدرت کلاس H کره جنوبی با ظرفیت 380 مگاوات نصب شود.

این شرکت در 28 ژوئن اعلام کرد که قراردادی به ارزش 213 میلیون دلار با شرکت برق کره موسوم به KOMIPO برای نیروگاه سیکل ترکیبی جدید 569 مگاواتی بوریئونگ امضا کرده‌است. انتظار می‌رود این نیروگاه تا ژوئن 2026، در شهر بوریئونگ جنوب استان چونگ‌چئونگ عملیاتی شود. این قرارداد همچنین شامل تامین یک توربین بخار و ژنراتورهای بازیافت حرارتی بخار است.

” بخوانید: آغاز بهره‌برداری عملیاتی از اولین توربین گاز بومی کره جنوبی “

در عین حال، در 28 ژوئیه، شرکت دوسان عملیات تجاری یک توربین گاز کلاس 270 مگاواتی را در نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت 500 مگاواتی در گیمپو در استان گیونگی که توسط شرکت کره‌ای KOWEPO توسعه یافته، آغاز کرده‌است.

این تحولات یک پیروزی برای دوسان Enerbility است. این شرکت تا مارس 2022 به‌عنوان شرکت صنایع سنگین و ساخت‌و‌ساز دوسان شناخته می‌شد. شرکت مذکور که در سال 1896 تاسیس شد، بر روی قابلیت‌های تولید توان خود با ساخت نیروگاه‌های زغال‌سنگ در کره جنوبی متمرکز شد.

با این حال، در دهه 1990، دوسان توسعه یک توربین گاز را آغاز کرد و تا سال 2005، با توسعه بومی یک توربین گاز 5 مگاواتی، این توانایی فنی را اثبات کرد. سپس، در سال 2013، دوسان در یک برنامه ملی که توسط وزارت صنعت، تجارت و انرژی موسوم به MOTIE و موسسه فناوری انرژی کره برای کاهش وابستگی کشور به واردات خارجی آغاز شده بود، مشارکت جدی داشت.

راهبرد کره جنوبی به دنبال توسعه یک توربین گاز صنعتی بومی بود که بتواند در کنار آمریکا، آلمان، ژاپن و ایتالیا رقابت کند که در این کشورها، بزرگترین تولیدکنندگان تجهیزات اصلی توربین گاز شامل جنرال الکتریک، زیمنس انرژی، میتسوبیشی پاور و آنسالدو انرجیا قرار دارند.

بنابر اعلام دوسان، توسعه توربین گاز با ایمن‌سازی و افزایش تخصص فنی و نیروی انسانی آغاز شد و با راه‌اندازی تاسیسات تولیدی، مدیریت فرآیند و کارگاه آزمایشی، سامانه‌ای ایجاد شد که امکان توسعه فناورانه کامل را در یک واحد فراهم می‌کند. برای تسریع روند پروژه، این شرکت در ابتدا 830 میلیون دلار به‌عنوان بخشی از برنامه ملی تحقیق و توسعه یک نمونه توربین گاز بزرگ کلاس 270 مگاواتی از محل بودجه داخلی خود سرمایه‌گذاری کرد.

تا سال 2019، این شرکت قراردادهایی را با KOWEPO برای ساخت نیروگاه حرارتی 500 مگاواتی گیمپو منعقد کرده بود. توربین گاز 270 مگاواتی DGT6-300H.S1 که KOWEPO آن را توربین گاز K نامیده، در 28 ژوئیه یک آزمایش عملیاتی مداوم 240 ساعته را به اتمام رساند و عملیات تجاری با گاز طبیعی مایع LNG را آغاز کرده‌است.

دستاوردی مهم: اولین عملیات تجاری

بنابر اعلام دوسان، توربین گاز DGT6-300H.S1 با توان 270 مگاوات، دارای بهره‌وری بیش از 40 درصد است. آزمایش‌های تنظیم احتراق مورد نیاز، تغییر توان و خاموش شدن اضطراری پس از اولین آتش‌سوزی در مارس 2022 انجام شد.

در طول فرآیند تولید در تاسیسات چانگ‌وون دوسان در استان گیونگ‌سانگ جنوبی که دفتر مرکزی دوسان در آن واقع است، بیش از 3 هزار تجهیز برای ارزیابی و حفظ قابلیت‌اطمینان توربین گاز نصب شده‌است. این شرکت قصد دارد 8 هزار ساعت عملیات اثباتگر فناوری مرتبط با شبکه ملی را انجام دهد، داده‌هایی که به توسعه نسل بعدی توربین‌های گاز K کمک می‌کنند.

با توجه به شرایط بازار، دوسان تصمیم به توسعه DGT6-300H.S2، یک نمونه کلاس اچ 380 مگاواتی کرد که در آن یک سوپرآلیاژ طراحی‌شده برای مقاومت در برابر دمای بالای 1500 درجه سانتیگراد و بالاتر و بازدهی بیش از 43 درصد بکار رفته‌است. اما قرارداد اخیر دوسان با KOMIPO شامل تامین یک توربین بخار و ژنراتور بازیافت حرارتی بخار نیز می‌شود که بطور بالقوه نیروگاه سیکل ترکیبی جدید بوریئونگ را به اولین پروژه مجهز به توربین گازی سیکل ترکیبی استاندارد کره جنوبی تبدیل می‌کند.

بنابر اعلام دوسان، از سال 2021، مجموعه‌ای متشکل از 340 شرکت در بخش‌های صنعت، دانشگاه و مراکز پژوهشی کره جنوبی برای توسعه نمونه سیکل ترکیبی این توربین گاز مشارکت داشته‌اند. این تلاش برای حصول قابلیت‌اطمینان بسیار مهم بوده‌است. نیروگاه‌های سیکل ترکیبی در کره جنوبی تاکنون از انواع مختلفی از نمونه‌های توربین گاز ساخت دیگر کشورها استفاده می‌کردند که منجر به مشکلات متعددی جهت دستیابی به خدمات تعمیر و نگهداری کارآمد آن شده‌ بود.

کار بر روی یک توربین گاز با سوخت 100 درصدی هیدروژن

به‌عنوان بخشی از پروژه ملی که تا دسامبر 2027 ادامه خواهد داشت، دوسان و شرکای داخلی نیز در حال توسعه یک توربین گاز سیکل ترکیبی با سوخت هیدروژن تا 50 درصد هستند. به‌عنوان بخشی از این پروژه، شرکت KEWP یک توربین گاز با عمر 25 سال کلاس ئی را در نیروگاه سیکل ترکیبی اولسان به یک توربین گاز هیدروژنی 270 مگاواتی کلاس اچ تبدیل خواهد کرد. بنابر اعلام دوسان، این تبدیل می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجهی در هزینه‌ها شود.

” بخوانید: توربین گاز پرقدرت بومی کره جنوبی در نیروگاه سیکل ترکیبی نصب می‌شود “

با یک توربین گاز هیدروژنی کلاس اچ با بهره‌وری بالا، هزینه سوخت را می‌توان تا حدود 53 میلیون دلار در سال در مقایسه با توربین‌های گاز هیدروژنی موجود کلاس ئی کاهش داد. با این حال، میانگین هزینه‌های سوخت و هیدروژن KOGAS برای نیمه اول سال مد نظر قرار می‌گیرد و توربین گاز هیدروژنی 50 درصد دارای نرخ عملیاتی سالانه 50 درصد است. در همین حال، اگر هیدروژن به‌عنوان 50 درصد از ترکیب سوخت استفاده شود، این امر منجر به کاهش حداکثر 21.4 درصدی انتشار آلایندگی کربن در مقایسه با توربین‌های گاز 100 درصدی با سوخت LNG می‌شود.

در نهایت، دوسان و شرکای کره جنوبی نیز بطور جداگانه در حال توسعه یک توربین گاز پرقدرت 400 مگاواتی با 100 درصد سوخت هیدروژنی تا دسامبر 2027 هستند .بنابر اعلام دوسان، هدف این است که توسعه محفظه احتراق به‌عنوان یک بخش کلیدی توربین گاز 100 درصد هیدروژنی، تا سال 2026 به پایان برسد.

جدول زمانی فشرده با اهداف انرژی کره جنوبی در دهمین برنامه پایه بلندمدت عرضه و تقاضای برق که دولت این کشور در ژانویه منتشر کرد، مطابقت دارد. هدف از این طرح، تبدیل 28 تاسیسات قدیمی زغال‌سنگ‌سوز به نیروگاه‌های LNG و ساخت پنج نیروگاه جدید LNG سیکل ترکیبی 4.3 گیگاوات است.

این به معنای افزایش نیروگاه‌های LNG با ظرفیت نصب‌شده 43.5 گیگاوات تا سال 2023 به 62.9 گیگاوات تا سال 2036 است. علاوه بر این، این طرح مستلزم نصب سریع قابلیت‌های تولید توان با سوخت هیدروژن است. توان سوخت هیدروژنی قرار است با سرعتی بالا به 6.1 تراوات ساعت تا سال 2030 و 26.5 تراوات ساعت تا سال 2036 افزایش یابد. شرکت Hanwha، رکوردشکنی استفاده از سوخت 60 درصدی هیدروژن را به‌عنوان نقطه عطفی در بهسازی توربین گاز گزارش می‌کند.

این امر همچنین باعث ایجاد نوآوری در سایر شرکت‌های فناوری در کره جنوبی می‌شود. در ماه ژوئن، مطابق گزارش شرکت سرمایه‌گذاری Hanwha، با موفقیت تست اثباتگر فناوری یک توربین گاز کلاس 80 مگاواتی Frame 7E با 59.5 درصد سوخت هیدروژن در کارخانه این شرکت واقع در سئوسان استان چونگچانگ انجام شد.

این نیروگاه در یک سایت پتروشیمی قرار دارد که بطور مشترک متعلق به Hanwha و توتال انرجیز است، که در آنجا، آزمایش یک بسته ژنراتور توربین گاز Frame 7E از رده خارج‌شده تغییر مکان داده شد و مورد بازسازی قرار گرفت.

در حالی که Hanwha جزئیاتی در مورد مدت زمان آزمایش ارائه نکرده، اما توربین در شرایط بار پایه عملیاتی قرار داشته‌است. این آزمایش، به ویژه، منجر به کاهش 22 درصدی دی‌اکسیدکربن در مقایسه با تولید توان معمولی با سوخت LNG و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناکس به 6 ppm تنها 30 درصد از 20 ppm که طبق استانداردهای اروپایی قابل‌قبول است، شد.

بنابر اعلام این شرکت، این بالاترین نرخ ثبت‌شده در یک توربین گاز با اندازه متوسط تا بزرگ است که قابلیت عملیات تجاری را دارد و انتظار می‌رود تجاری‌سازی تولید برق سازگار با محیط‌زیست با سوخت هیدروژنی را تسریع کند.

برای صنعت برق، با توجه به اینکه هیدروژن و گاز طبیعی چگالی انرژی متفاوتی دارند، حجم هیدروژن بالاتر در یک ترکیب سوخت اهمیت دارد. بنابر اعلام جنرال الکتریک، جریان‌های ورودی به توربین گاز بر اساس حجمی محاسبه می‌شوند، به این دلیل که اندازه‌گیری آن آسان‌تر از مقدار گرما است. اما عامل کلیدی در تعیین انتشار گازهای گلخانه‌ای برای یک ترکیب سوخت، گرمای نسبی ورودی از اجزای سوخت است، به ویژه متان و هیدروژن که چگالی انرژی بسیار متفاوتی دارند.

این یک تمایز مهم بشمار می‌رود، چون افزودن مقادیر کمی هیدروژن به سوخت بر اساس حجم، تاثیر کمتری بر کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن خواهد داشت. به همین دلیل است که برای مثال، برای دستیابی به کاهش 50 درصدی انتشار دی‌اکسیدکربن، به ترکیب سوخت با حدود 75 درصد هیدروژن نیاز است.

با این حال، ترکیب یا احتراق چنین حجم بالایی از هیدروژن، پتانسیل افزایش انتشار ناکس را دارد و درصد حجمی واقعی هیدروژن مورداستفاده به‌عنوان سوخت و کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن به محفظه احتراق توربین یا مدل آن بستگی دارد.

فناوری H2GT که KOWEPO همچنین نقش مهمی در تحقیق و توسعه برای آن ایفا کرد، به پلتفرم احتراق FlameSheet مجهز شده که یک ارتقا تجاری در دسترس برای توربین‌های گاز کلاس ئی، بی و اف است که توسط سه شرکت تابعه Hanwha فروخته می‌شود. سه مرکز فروش شامل دفتر مرکزی فلوریدا، PSM، شرکت هلندی توماسون و سامانه‌های تولید توان Hanwha با دفتر مرکزی Pangyo است.

بنابر اعلام شرکت‌های تابعه، پلتفرم FlameSheet در اصل برای افزایش انعطاف‌پذیری توربین گاز طراحی شده که یک مفهوم ساده و دو مرحله‌ای با جریان شعاعی احتراق درون محفظه احتراق است که امکان عملیات مرحله‌ای در هر یک از بارهای مختلف را فراهم می‌کند.

کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای هنگام سوزاندن هیدروژن چالش برانگیزتر است، به دلیل اینکه دمای شعله آن بطور قابل توجهی بالاتر از سوخت LNG است و این به نوبه خود باعث افزایش انتشار ناکس می‌شود. شرکت Hanwha با استفاده از محفظه احتراق خود در دایسان می‌توانست شرایط احتراق را بدون دستگاه کاهنده اضافی کنترل کند تا انتشار آلایندگی‌های مضر را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.

با این حال، تلاش Hanwha به‌ویژه برای راه‌حل بهینه‌سازی هیدروژنی آن در یک نیروگاه LNG قابل‌توجه است. بنابر اعلام Hanwha، صنایع سنگین دوسان در حال ساخت توربین‌های جدید است، در حالی که آنها در حال اصلاح توربین‌های قدیمی موجود با جایگزین‌کردن سوخت هیدروژن جهت کاهش دی‌اکسیدکربن هستند.

هیچ رقیب محلی در این زمینه وجود ندارد و فرصت‌های زیادی برای تبدیل تعداد زیادی از توربین‌های گاز قدیمی در سراسر کشور وجود دارد. بنابر تخمین Hanwha، راه‌حل هیبریدی H2GT می‌تواند طول عمر قطعات توربین گاز با سوخت LNG را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش دهد.

در حال حاضر، شرکت Hanwha قصد دارد به توسعه فناوری سوخت هیدروژنی خود با هدف دستیابی به تولید توان هیدروژنی 100 درصدی در توربین‌های گاز ادامه دهد. به گفته وزارت صنعت، تجارت و انرژی کره جنوبی، شرکت Hanwha قرار است با KOWEPO برای توسعه و استفاده از فناوری H2GT در نیروگاه 150 مگاواتی سئوینچئون در اینچئون که در حال حاضر در عملیات تجاری است، مشارکت خود را آغاز کند.

منبع:

powermag

#توربین گاز صنعتی