Fクラス、Hクラス、Jクラス、ガスタービン分類の理解

Mar 05, 2025

1. ガスタービンの基本的な知識

ガスタービンは主に3つの主要部品で構成されています：圧縮機、燃焼室、およびガスタービン。ガスタービンサイクルは一般的に単純サイクルと呼ばれます。ほとんどのガスタービンは単純サイクル方式を使用しており、重 Duty ガスタービンのみが複合サイクル方式を使用します。異なる歴史的背景により、ガスタービンは異なる技術的経路で発展してきました。産業用および船用の軽量ガスタービン（通常「エアロデリバティブマシン」と呼ばれる）は、航空機エンジンを改造することで形成されます。産業用重量ガスタービン（通常「工業用マシン」と呼ばれる）は、伝統的な蒸気タービンの概念に基づいて開発され、主に機械駆動や大規模な発電所で使用されます。

ガスタービンは左から右へ3つの部分に分けられます：圧縮機（青）、燃焼室（赤）、タービン（黄）。

2. ガスタービンの分類

世界中でガスタービンの研究、設計、製造に携わる企業は数十社あります。現在、重 Duty ガスタービン技術を完全に掌握しているのは、アメリカのゼネラルエレクトリック、ドイツのシーメンス、日本の三菱重工業（初期にはアメリカのウエスチングハウス技術を導入）、イタリアのアンサルドの4社です。上海電気ガスタービン有限公司副董事である陳学文氏によると、ガスタービンのモデルレベルに関する国際標準はこれまで存在しておらず、今日ではますます曖昧になっています。著者はさまざまな意見を集め、以下のようにまとめました：

1. ガスタービンの燃焼温度に基づいて分類されます（100度ごとにレベルが変わります）：

アメリカ GE （ハルビン電気が導入）：1100 °C eクラスに対応、1200 °C fクラスに対応、1400 °C hクラスに対応。

日本三菱（東方電気が導入）：1400 °C fクラスに対応、1500 °C はGクラス、Hクラスは中間試験製品で、1600/1700です。 °C はJクラスです。

ドイツのシーメンス（上海電気導入）：古い型番はV64.3A、V84.3A、V94.3Aで6Fクラスです。1997年にウェスチングハウスは非原子力発電部門をシーメンスに売却しました。新しい型番はSGT6-5000FやSGT-8000Hに変更されました。Fクラスは1200です。違う CクラスとHクラスは1500です。違う C について

2. 大型ガスタービンの出力分類:

発電用の重 Duty ガスタービンは、通常、燃焼室の燃焼温度が 1100 ℃から 1500 ℃の場合、出力に基づいて分類されます。例えば、B 級ガスタービンの出力は 100MW 以下、E 級ガスタービンの出力は 100MW から 200MW の間、F 級ガスタービンの出力は 200MW から 300MW の間であり、G 級や H 級などのより高いグレードは 300MW から 400MW の範囲にあります。陳学文氏によると、各メーカーのガスタービンの出力は急速に発展しているため、この分類方法は実際の製品に対して若干遅れています。

3. 国際ガスタービンの開発

シーメンス：代表的な製品SGT5-8000H超大型ガスタービンは、390トン（燃料満タンのエアバスA380に相当）で、長さ13.1メートル、幅4.9メートル、高さ4.9メートル、複合サイクル出力は595MWです。1つのSGT5-8000Hの発電量は大規模な工業都市を供給するのに十分です。そのタービンブレードは1500度以上の高温に耐えなければならず、これはGE90ターボファン航空エンジンやF404ジェットエンジンのタービン入口温度を超えています。違うさらに、タービンブレードの先端速度は時速1700キロメートルを超えるため、巨大な遠心力によって各ブレードの端が地球の重力の1万倍に接触します。ブレードには欠陥があってはならず、誤差は数10ミクロン以内でなければなりません。そうでない場合、廃棄されます。そのため、1枚のブレードがBMWに相当するとされています。

三菱商事：最新モデルは、650MWの複合サイクル出力を備えたM701J超ガスタービンです。これは圧縮比23:1の15段軸流圧縮機が装備されています。バーナーと4段軸流タービンはすべて空冷式で、最初の3段には最新の高温保護コーティング、セラミック断熱コーティングおよび高性能エアフィルム冷却などの最先端技術が使用されています。世界最高のガスタービン入口温度である1600℃を達成しています。違う Cでも、高温部品の長期的な寿命を確保できる。Jシリーズの最新革新は、さらに二酸化炭素排出量を削減することを目指している。2020年3月、MHPSはアメリカユタ州のインターマウンテン電力庁から2基のM501JACパワートレインの受注を受けた。これらの2基のガスタービンは、空冷式乾式低NOx燃焼システムを採用しており、最大で30%の再生可能水素燃料を使用可能である。同じ規模の石炭火力発電所と比較すると、30%の水素システムでは二酸化炭素排出量を75%以上削減でき、100%の水素システムでは完全に二酸化炭素排出をゼロにすることができる。2025年から2045年の間に、この発電所は段階的に100%の再生可能水素による発電を実現する予定である。

ゼネラル・エレクトリック：9HAシリーズの大型ガスタービンは、世界で最も効率的な複合サイクルガスタービンです。最新の9HA.02大型ガスタービンは、複合サイクル効率が64％以上であり、最大出力は826MWに達します。これらの2つの主要な指標は、その2大競合他社を大きく上回っており、主要部品の製造には最先端の3Dプリンティング技術が使用されています。