Performance Prediction for Hydrogen-Fired Gas-Turbines

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Diese Arbeit zielt darauf ab vorherzusagen, ob die Gasturbine SGT-800 einen Brennstoffwechsel von Methan auf Wasserstoff aushält. Hierfür wird ein physikalisches Simulationsmodell für diese Gasturbine in Ebsilon Professional nachgebaut. Dieses physikalische Simulationsmodell wird mithilfe eines Korrekturkurvemodells der Gasturbine SGT-800 erstellt. Die Erstellung des physikalischen Modells ist in vier Teilschritte unterteilt. Der erste Schritt ist die Modellierung der Gasturbine. In diesem Schritt wird die Gasturbine SGT-800 so genau wie möglich in Ebsilon Professional nachgebaut. Für die Bestimmung gewisser Parameter werden Regressionen verwendet. Der zweite Schritt ist der sogenannte Referenzdurchlauf. Dabei werden die Daten erzeugt, um die Koeffizienten der Regressionen zu bestimmen. Da die Koeffizienten der Regressionen bei diesem Durchlauf noch nicht bekannt sind, werden die benötigten Parameter von dem Korrekturkurvenmodell übernommen. An diesem Punkt ist das physikalische Simulationsmodell noch nicht in der Lage vorhersagen zu machen. Nachdem die benötigten Daten erzeugt wurden und die Koeffizienten der Regression bestimmt wurden, ist das Modell in der Lage vorhersagen zu machen. Der dritte Schritt ist der Validierungsdurchlauf. In diesem wird überprüft ob die Vorhersagen des Simulationsmodells akkurat genug mit jenen des Korrekturkurvenmodells übereinstimmen. Wenn das der Fall ist wird davon ausgegangen, dass das Modell das Verhalten der Gasturbine SGT-800 ausreichend gut vorhersagen kann. In dem letzten Schritt, dem sogenannten Wasserstoffdurchlauf, wird der Brennstoff von Methan auf Wasserstoff umgestellt. Die Ergebnisse des Wasserstoffdurchlaufes zeigen, dass das Brennstoffleitsystem tendenziell zu viel Wasserstoff in die Brennkammer einleitet. Das resultiert in einer höheren Leistung von etwa 2MW und verursacht auch einen Anstieg der Feuerungstemperatur. Dieser Anstieg der Feuerungstemperatur könnte ernstzunehmenden Schaden an der Turbine verursachen. Diese Arbeit kommt daher zu dem Schluss, dass das Brennstoffleitsystem adaptiert werden muss, sofern der Brennstoff von Methan auf Wasserstoff geändert wird.

Details

Titel in ÜbersetzungLeistungsvorhersage für wasserstoffbefeuerte Gasturbinen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung16 Dez. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022