Pamatjēdzieni
Saskaņā ar "Gāzes turbīnu vārdnīcu" (GB/T 15135-2018) gāzturbīna attiecas uz nepārtrauktas plūsmas rotējošu mašīnu (vienu mašīnu), kas pārvērš siltumenerģiju mehāniskā darbā, tostarp kompresoru, iekārtas sildīšanai. darba šķidrums (piemēram, sadegšanas kamera), turbīna, vadības sistēma un palīgiekārtas.
Rūpnieciskie gāzes turbīnu dzinēji, ko parasti dēvē par gāzes turbīnām vai turbīnām, rūpnieciskajiem gāzes dzinējiem, būtībā ir tas pats, kas aviācijas turbīnu gāzes dzinēji (saukti par aviācijas dzinējiem), taču pielietojuma scenāriji ir nedaudz atšķirīgi. Tie saspiež augstspiediena gāzi sadegšanas kamerā un ķīmiskās enerģijas reakcijas rezultātā pārvērš ķīmisko enerģiju mehāniskā darbā caur turbīnu (turbīnas transliterācija).
Kā enerģijas pārveidošanas ierīce gāzturbīna ir lidmašīnas dzinējs, kas, lidojot debesīs, pārvērš aviācijas petroleju dzenskrūves mehāniskajā enerģijā; uz zemes izmantotā gāzes turbīna pārvērš dabasgāzi un eļļu mehāniskajā enerģijā ģeneratoram.
Tvaika turbīnas, iekšdedzes dzinēji un gāzes turbīnas vispirms tika izstrādātas izmantošanai karakuģos. Tvaika turbīnas tika izmantotas pirms Pirmā pasaules kara, iekšdedzes dzinēji tika izmantoti 1. un 2. pasaules kara laikā, bet gāzes turbīnas karakuģiem tika izstrādātas pēc Otrā pasaules kara. Tie tika pārveidoti no lidmašīnu dzinējiem un galvenokārt tika izmantoti uz lieliem virszemes kuģiem.
Gāzes turbīnām ir vairākas īpašības:
Pirmkārt, teorētiskā enerģijas pārveidošanas efektivitāte var sasniegt 88%, kas ir ierīce ar līdz šim augstāko enerģijas pārveidošanas efektivitāti pasaulē. Tiek uzskatīts, ka kurināmā elementi spēj sasniegt 90% konversijas efektivitāti, taču tie vēl nav pilnībā komercializēti; iekšdedzes dzinēju teorētiskā enerģijas pārveides efektivitāte ir 88%, kas ir pārbaudīta gadu desmitiem.
Otrkārt, gāzturbīnu sadegšanas temperatūra ir salīdzinoši augsta, un kaitīgo gāzu emisija ir salīdzinoši zema.
Treškārt, jaudas blīvums ir salīdzinoši liels. Viena konteinera izmēra mašīna var piegādāt enerģiju iznīcinātājam; Novada civilajai elektrībai principā pietiek ar diviem konteineriem. Tvaika turbīnas ir ļoti lielas, piemēram, dīzeļdzinēji un iekšdedzes dzinēji ar jaudu, kas pārsniedz 10 megavatus, kas būtībā ir lielas ierīces, kas sver tūkstošiem tonnu un ir desmitiem metru augstas.
Ceturtkārt, gāzturbīnas nav kā iekšdedzes dzinēji, kas ir gājiena tipa, un darbs tiek veikts reizi 4 taktos. Gāzes turbīnas darbojas nepārtraukti, un turbīna ir virpuļlīnija. Tā ir termomotora ierīce ar augstāko enerģijas pārveidošanas efektivitāti, pārvēršot ķīmisko enerģiju siltumenerģijā un mehāniskajā enerģijā.
70. gados ASV naftas rūpniecībā ienāca gāzes turbīnas, kas radīja rūpnieciskās gāzes turbīnas. Lidmašīnu dzinējiem ir nepieciešama salīdzinoši augsta veiktspēja, tie ir salīdzinoši sarežģīti un tiem ir salīdzinoši īss kalpošanas laiks; rūpnieciskajiem dzinējiem nav jāsamazina svars, tie ir izgatavoti ļoti izturīgi un tiem ir nepieciešams salīdzinoši ilgs kalpošanas laiks. Ap 1980. gadiem, attīstoties dabasgāzei, tā ienāca enerģētikā.
Pēc Otrā pasaules kara ASV tehniskais līmenis nebija īpaši augsts. Agrākais pirkums tika veikts Itālijas uzņēmumiem, kas ir Eiropas rotējošo iekārtu galvaspilsēta. Tipisks britu uzņēmums ir Rolls-Royce, kas ražo lidmašīnu dzinējus. Parasti uzņēmumi, kas ražo lidmašīnu dzinējus, ražos gāzes turbīnas. Vācijas Siemens tika iegādāts visā Eiropā, kā arī iegādājās Rolls-Royce lidmašīnas modifikāciju. Krievijas gāzes turbīnas galvenokārt ir sadarbībā ar Ukrainu. Visi dizaini ir Krievijā, un dažas ražošanas bāzes atrodas Mariupolē, Ukrainā.
Pēdējās desmitgadēs tikai Japānas Mitsubishi ir izstrādājuši īstu lieljaudas gāzes turbīnu, un Kawasaki ražo mazākas, tāpēc joprojām pastāv zināms slieksnis. Mazas un vidējas gāzes turbīnas galvenokārt ir GE, īpaši militārām vajadzībām. Galvenie iznīcinātāji galvenokārt ir GE, LM-2500 modelis. Siemens iegādājās dažas no savām mazajām gāzes turbīnām Linkolnā, Apvienotajā Karalistē, ar jaudu mazāku par 15 MW, un dažas Finspongā, Zviedrijā. Labākais uzņēmums mazo gāzes turbīnu jomā ir Solar ASV, kas ir ļoti tuvu saviem klientiem un kam ir pasaulē lielākā tirgus daļa mazajām gāzes turbīnām, kuru jauda ir mazāka par 15 MW.
Klasifikācija
Pēc konstrukcijas formas un izejas jaudas gāzes turbīnas var iedalīt trīs kategorijās: mikro, vieglās un smagās. Tostarp mikro un vieglās gāzes turbīnas var pārveidot no gaisa kuģu dzinējiem (pazīstami arī kā "aero-gāze"), kuru jauda parasti nepārsniedz 50 MW, un tās var izmantot rūpnieciskās elektroenerģijas ražošanā, kuģu enerģijā, cauruļvadu pastiprināšanā, tvertnēs. lokomotīves, sadalīta elektroenerģijas ražošana un koģenerācija. Lieljaudas gāzes turbīnu jauda pārsniedz 50 MW, un tās galvenokārt izmanto kā stacionārus ģeneratorus uz zemes, piemēram, pilsētu elektrotīklos.
Lieljaudas gāzes dzinējus parasti klasificē pēc temperatūras. E, F, G un H klase atbilst dažādām degšanas temperatūrām. No inženiertehniskā viedokļa ir vēlams tos klasificēt, pamatojoties uz sakausējuma temperatūras nestspēju.
Ķīnā tās pamatā ir mazas gāzes turbīnas. Mazās gāzes turbīnas parasti klasificē pēc struktūras: vienas ass, divu asu, trīs asu, aeromodificētas, rūpnieciskas un reti klasificē pēc temperatūras, jo mazo gāzturbīnu temperatūra nav tik augsta salīdzinājumā ar lieljaudas gāzi. turbīnas. Tie, kuru jaudas līmenis ir mazāks par 30 megavatiem, faktiski ir līdzvērtīgi kristāli, tas ir, E pakāpe. Tas nav absolūts, un daži progresīvāki ir sasnieguši F pakāpi. E-grade tika izmēģinājuma veidā ražota Ķīnā 1995. gadā. Aptuveni 50 megavati, iespējams, atbilst F pakāpei, kas ir orientēta kristāla. 2005. gadā Ķīna ražoja šo šķirni izmēģinājuma režīmā, un tagad mums ir visi šie materiāli. Vismodernākās gāzes turbīnas ir sasniegušas H pakāpi, un tagad mums ir otrās paaudzes monokristāli.
Parasti tās, kas ir mazākas par 1 MW, sauc par mikrogāzes turbīnām. Patiesībā ārzemēs mikrogāzes turbīnās tik labus sakausējumus neizmanto zemās temperatūras dēļ. Tie izmanto dažus īpašus tēraudus un reti izmanto līdzvērtīgus kristālus. Tās, kuras jauda ir ap 15 MW, sauc par mazām gāzes turbīnām, kurās galvenokārt tiek izmantoti līdzsvaroti kristāli. Ārzemēs ir arī daži īpaši uzņēmumi, kas izmanto īpašus tēraudus, bet, tā kā to pārklājumi ir īpaši labi, tie tiek izgatavoti labāk. Mazie un vidējie 30–50 MW parasti izmanto vairāk orientētus kristālus, tas ir, F kategorijas. Lielākos izmanto pirmās un otrās paaudzes monokristālus, kas ir mūsu pašmāju zīmoli.
Mazās un vidējās un mikro gāzes turbīnas pārsvarā tiek izmantotas sadalītajā enerģijā un koģenerācijā. Tos, kuru jauda ir mazāka par 30 MW un 15 MW, galvenokārt izmanto Sičuaņā, un tos, kas ir mazāki par 7 MW, galvenokārt izmanto Čuncjinā. Tas ir saistīts ar tās industriālo parku mērogu. Aptuveni 30 MW jaudu galvenokārt izmanto Dzjansu, un no 50 MW līdz 100 MW lielākoties izmanto Guandunas industriālajos parkos, parasti dalītai elektroenerģijai vai siltuma un elektroenerģijas koģenerācijai. Tās, kas pārsniedz 100 MW, pamatā tiek izmantotas dažu lielu elektrotīkla maksimuma regulēšanai vai kā bāzes slodzes spēkstacijas. Naftas un gāzes rūpniecība pamatā izmanto mazos. Augšējā ieguves rūpniecībā galvenokārt izmanto 7 MW un 15 MW, un vidējā cauruļvada transportēšana galvenokārt ir 15 MW un 30 MW.
Gāzes turbīnu, kuru jauda ir mazāka par 30 MW, projektēšanas sistēma ir salīdzinoši nobriedusi, un arī procesa materiālu sistēma ir samērā nobriedusi. OBT ienesīguma likme var sasniegt 85%. Rūpnieciskajām gāzes turbīnām joprojām ir jākoncentrējas uz ekonomiskajiem rādītājiem, tehniskajiem un ekonomiskajiem novērtējumiem vai izmaksu rādītājiem, un galvenais novērtēšanas rādītājs ir ienesīgums.
Vidēja un liela izmēra gāzturbīnām mūsu projektēšanas sistēmā (mājās) ir maz projektēšanas programmatūras, projektēšanas specifikāciju un dažu materiālu un procesu datubāzu mūsu projektēšanas sistēmā, tāpēc šī projektēšanas sistēma nav ļoti nobriedusi un ražas līmenis nav augsts. . F līmeņa jeb orientētais kristāls ir ūdensšķirtne. Zem kristāla orientācijas mēs joprojām esam pietiekami pārliecināti, lai piedalītos starptautiskā konkursā. Virs orientēta kristāla, rūpnieciskajā līmenī, mums joprojām ir zināma plaisa. Šis laukums tiek nodots valstsvienībai. Vairāki centrālie uzņēmumi veic dažus fundamentālos pētījumus un izstrādi, un ieguldījumi pamatmateriālos un pamatprocesos ir milzīgi.
Rūpnieciskā ķēde
Manas valsts gāzes turbīnu rūpniecības ķēdes augšpus straumē augstas temperatūras sakausējumu, titāna sakausējumu, kompozītmateriālu, alumīnija sakausējumu un vispārējā tērauda ražotāji ietver Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group utt. materiāli tiek lieti, kalti vai izmantoti citi procesi, lai izgatavotu turbīnu lāpstiņas, vārpstas un citas detaļas. Asmeņi un citas detaļas tiek veidotas liešanas procesā. Lielākie vietējie liešanas un kalšanas ražotāji ir Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Ltd., Tunan Co., Ltd. utt. Pēc tam pakārtotie visu iekārtu ražotāji samontē dažādas detaļas veselās iekārtās. Lielākie ražotāji ir AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric utt.
Augšupējām nozarēm, jo īpaši tādiem produktiem kā augstas temperatūras sakausējumi, augstas temperatūras titāna sakausējumi, termiski barjeras pārklājumi un uzlaboti keramikas kompozītmateriāli, ir nozīmīga loma valsts aizsardzības nozares un augstākās klases iekārtu ražošanas veicināšanā. Sadzīves gāzes turbīnas galvenokārt izmanto elektroenerģijas ražošanai, un neliels skaits tiek izmantotas ūdens iesmidzināšanai, gaisa ieplūdei, spiediena paaugstināšanai naftas un gāzes laukos, kā arī kuģu un tvertņu jaudai. Galvenā uzmanība tiek pievērsta sadalītai elektroenerģijas ražošanai, siltuma un elektroenerģijas koģenerācijai, dabasgāzes cauruļvadu transportēšanai, kuģu piedziņai un mehāniskajai piedziņai. aspekts. manas valsts gāzes turbīnām ir milzīgi potenciālie tirgi dalītās enerģijas piegādes, spiediena staciju, rūpnieciskās elektroenerģijas ražošanas un citās jomās, un politika atbalsta strauju nozares attīstību. manas valsts pašreizējie liela mēroga projekti, piemēram, "gāzes pārvade no rietumiem uz austrumiem", "elektroenerģijas pārvade no rietumiem uz austrumiem" un "ūdens novirzīšana no dienvidiem uz ziemeļiem", kā arī manas valsts kuģu būves nozares straujā attīstība ir izraisījuši strauju pieprasījuma pieaugumu manā valstī pēc gāzes turbīnām.
Rūpniecības politika
14. piecgades plāna modernajā enerģētikas sistēmā gāzes turbīnas ir norādītas arī kā galvenā galvenā tehnoloģija, būtībā novietojot to vienā līmenī ar kodolenerģiju, jaunām energosistēmām, enerģijas uzkrāšanu un ūdeņraža enerģiju.
Valsts enerģijas investīciju korporācija ir veikusi divus īpašus projektus, no kuriem viens ir liels projekts lieljaudas gāzturbīnām, tostarp gāzturbīnām ar ūdeņraža piejaukumu. Tīra ūdeņraža ierīce ir uzbūvēta Iekšējā Mongolijā, bet vēl nav nodota ekspluatācijā. Jingmen spēkstacija ir samaisījusi 15%. Harbin Electric un Guangdong Electric Group, kas ir Guangdong Energy Group, ir veikuši ūdeņraža sajaukšanas projektu Dajas līcī, un Hangzhou Steam Turbine un Siemens ir veikuši ūdeņraža sajaukšanas projektu Džoušanā.
Gāzes turbīnas plaši izmanto Rietumu-Austrumu gāzes cauruļvadā un jūras naftas platformās. Kā ar militāru jomu saistīts uzņēmums CNOOC ir arī sodījis ASV, un tas saskaras ar piegādes samazināšanas risku. Krievijas un Ukrainas kara laikā Krievijas iegādātās Siemens gāzes turbīnas tika aizturētas, kad tās tika nosūtītas uz Kanādu remontā, ietekmējot energoapgādes drošību. Lokalizācija jāveic pēc iespējas ātrāk.
Tirgus telpa
2022. gadā manas valsts gāzes turbīnu ražošanas jauda būs 4,0563 miljoni kilovatu, un pieprasījums būs aptuveni 6,7986 miljoni kilovatu.
Saskaņā ar statistiku manas valsts gāzes turbīnu tirgus apjoms 2022. gadā sasniedza 61,669 miljardus juaņu, no kuriem mikro gāzturbīnu tirgus apjoms bija 893 miljoni juaņu, vieglo gāzes turbīnu tirgus apjoms bija 56,569 miljardi juaņu, bet tirgus apjoms smago gāzes turbīnu cena bija 4,207 miljardi juaņu.
Manai valstij tagad ir iespēja patstāvīgi ražot vieglās gāzes turbīnas (jauda zem 50MW), un zemas klases gāzes turbīnas var pat eksportēt, bet smagās gāzes turbīnas (jauda virs 50MW) joprojām pamatā ir atkarīgas no importa, un galvenā tehnoloģija pamatā ir monopolizēti starptautiski ražotāji, piemēram, GE ASV, Mitsubishi Japānā un Siemens Vācijā. Vietējā tirgū pastāv risks "aizrīties". Saskaņā ar Vispārējās muitas administrācijas datiem gāzturbīnu imports 2022. gadā būs 4,161 miljards ASV dolāru, bet eksports - 735 miljoni ASV dolāru.
