Знания в класа BLAZE: Газова турбина

Основни концепции

Според „Газов турбинен речник“ (GB/T 15135-2018), газова турбина означава непрекъснато текуща въртяща машина (единична машина), която преобразува термичната енергия в механична работа, включително компресор, оборудване за затопляне на работната течност (например горещинна камера), турбина, системи за управление и допълнително оборудване.

Промишлените газови турбинни мотори, които обикновено се наричат газови турбини или турбини, промишлени газови мотори, са по същество същото нещо като авиационните турбинни газови мотори (наричани авиационни мотори), но приложните сценарии са малко различни. Те comprимат високотоносен газ в горещинна камера и чрез реакцията на химическата енергия преобразуват химическата енергия в механична работа чрез турбина (транслитерация на turbine).

Като устройство за преобразуване на енергия, газовата турбина е авиен двигател, който преобразува авиен керосин в механична енергия за пропелера, когато лети в небето; газова турбина, използвана на земята, преобразува природен газ и нефть в механична енергия за генератора.

Паровите турбини, вътрешните пламенни двигатели и газовите турбини първоначално са разработени за използване на военни кораби. Паровите турбини са били в употреба преди Първата световна война, вътрешните пламенни двигатели са били използвани по време на Първата и Втората световна война, а газовите турбини за военни кораби са разработени след Втората световна война. Те са модифицирани от авиен двигатели и основно са използвани на големи повърхностни кораби.

Газовите турбини имат няколко характеристики:

Първо, теоретичната енергийна конверсионна ефективност може да достигне 88%, което е устройството с най-високата енергийна конверсионна ефективност в света до момента. Топливните елементи се казва, че могат да постигнат конверсионна ефективност от 90%, но те още не са напълно комерциализирани; теоретичната енергийна конверсионна ефективност на горещинните машини е 88%, което е тествано през десетилетия.

Второ, температурата на горене на газовите турбини е относително висока, а изпаренията на шкодливи газове са сравнително ниски.

Трето, мощностната плътност е сравнително голяма. Единична машина с размера на контейнер може да осигури енергия за разрушител; два контейнера са практически достатъчни за гражданското электричество на окръг. Паровите турбини са много големи, като дизеловите двигатели и вътрешногорещинните двигатели с капацитет над 10 мегават, които са основно тежки хиляди тона и десетки метра високи.

Четвърто, газовите турбини не са като двигателите с вътрешно горење, които са тип „удар“, и при които работа се извършва веднъж на всеки четири удара. Газовите турбини работят непрекъснато, а турбината е вихлеста линия. Това е термична машина с най-висока енергийна преобразувателна ефективност, която преобразува химическа енергия в термична и механична енергия.

В 1970-те години газовите турбини влязоха в американската нефтен промишленост, породиха индустриални газови турбини. Двигателите на самолети изискват относително висока производителност, са сравнително сложни и имат сравнително кратък срок на служба; индустриалните двигатели не трябва да намаляват теглото, са много прочни и изискват сравнително дълъг срок на служба. Около 1980-те години, с развитието на природния газ, те влязоха в електроенергетическата промишленост.

След Втората световна война техническият ниво на Съединените американски щати не беше много висок. Първите придобивки бяха от италианските firми, които са водещите в Европа по ротационно оборудване. Типичен британски производител е Rolls-Royce, който произвежда авионни двигатели. Обикновено фирмите, които правят авионни двигатели, произвеждат и газови турбини. Немската Siemens направи придобивки по цяла Европа и също така придобаде модификациите на авионите на Rolls-Royce. Руските газови турбини са главно в сътрудничество с Украйна. Проектирането е всичко в Русия, а част от производствените бази са в Мариупол, Украйна.

През последните десетилетия единствено Mitsubishi в Япония е разработила реален тежък газов турбинен двигател, а Kawasaki произвежда по-малки, така че все още има определен порог. Малите и средни газови турбini са предимно на GE, особено за военни цели. Главните разрушители саmostly на GE, модел LM-2500. Siemens придобива някои от малките си газови турбini в Линcoln, Велика Британия, с мощност под 15 МВт, и някои в Finspång, Швеция. Най-добрата фирма за малки газови турбini е Solar в САЩ, която е много близо до своите клиенти и има най-голямата пазарна дял за малки газови турбini с мощност под 15 МВт в света.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Според структурната форма и изходната мощност, газовите турбини могат да бъдат разделени на три категории: микロ, леки и тежки. Сред тях, микротurbините и леките газови турбини могат да бъдат модифицирани от авиен двигатели (също известни като "аero-to-gas"), с мощност обикновено в рамките на 50МВт, и могат да се използват за индустриално производство на електричество, корабен двигател, подаване на пипери, танкови локомотиви, разпределено производство на енергия и комбинирано производство на топлина и електричество. Тежките газови турбини имат мощност над 50МВт и се използват предимно като фиксирани генератори на земята, като урбани електроразпределителни мрежи.

Тежките газови двигатели обикновено се класифицират според температурата. Класовете E, F, G и H отговарят на различни температури при горене. От инженерна гледна точка е по-предпочитаемо да ги класифицираме според термичната им устойчивост на сплава.

В Китай, това са основно малки газови турбини. Малките газови турбини обикновено се класифицират според конструкцията: едноосни, двойноосни, триосни, аеромодифицирани, индустриални и рядко се класифицират според температурата, защото температурата на малките газови турбини не е толкова висока, колкото при тежките газови турбини. Тези с мощност под 30 мегаватов всъщност са равномерно охлаждани кристали, т.е. E-клас. Това не е абсолютно вярно, и някои по-продвинати са достигнали F-клас. E-класът беше опитно произведен в Китай през 1995 г. Около 50 мегаватов вероятно отговарят на F-клас, който е ориентиран кристал. Китай извърши опитно производство на този клас през 2005 г., и сега разполагаме с всички тези материали. Най-продвинатите газови турбини са достигнали H-клас, и сега разполагаме с нашите второгенерационни единични кристали.

Обикновено тези под 1 МВ се наричат микрогазови турбини. Всъщност, микрогазовите турбини в чужбина не използват такива добри сплави поради ниската температура. Те използват някои специални оцели и рядко използват еквияксни кристали. Тези около 15 МВ се наричат малки газови турбини, които основно използват еквияксни кристали. Има също някои специални фирми в чужбина, които използват специални оцели, но защото техните покрития са особено добри, те са направени по-добре. Малките и средните от 30~50 МВ обикновено използват повече ориентирани кристали, т.е. F-клас. По-големите използват първо- и второгенерационни единични кристали, които са наши домашни марки.

Малките, средните и микротурбини се използват предимно за разпределена енергия и комбинирано производство на топлина и електричество. Тези под 30 МВ и 15 МВ се използват главно в Сичuan, а тези под 7 МВ се използват предимно в Чонгцинг. Това е свързано с размера на техническите паркове. Турбините около 30 МВ се използват главно в Джянгсу, а тези от 50 МВ до 100 МВ се използват в промишлените паркове в Гуандун, обикновено за разпределена енергия или комбинирано производство на топлина и електричество. Турбините над 100 МВ се използват основно за регулиране на пиковата зареда на големи електроенергийни мрежи или като базови електростанции. Нефтогазовата индустрия използва предимно малки турбини. В горната добивна индустрия се използват главно турбини от 7 МВ и 15 МВ, а в средния сектор на траспортирането на нефтените и газовите трубопроводи се използват предимно турбини от 15 МВ и 30 МВ.

Системата за проектиране на газови турбини под 30 МВ е относително зрела, а производственият материален систем също е сравнително зрел. Удовлетворяването на OBT може да достигне 85%. Промишлените газови турбини все още трябва да се фокусират върху икономическата ефективност, технико-икономическа оценка или соотношението цена-качество, а главният показател за оценка е уравнението.

За средни и големи газови турбини, ние (домакинството) имаме малко натрупване на програмното осигуряване за проектиране, спецификациите за проектиране и базите данни за някои материали и процеси в нашата система за проектиране, така че тази система за проектиране не е много зрела и производствената ефективност не е висока. F-уровън или ориентиран кристал е водещ. Под ориентиран кристал все още сме достатъчно уверени да участваме в международната конкуренция. Над ориентиран кристал, на индустриално ниво, все още има определен размък. Тази област е предадена на националната екипаж. Няколко централни предприятия правят някои основни изследвания и развитие, а инвестициртът в основните материали и основните процеси е огромен.

Промишлен ланц

В горната част на веригата на газовите турбини в моето странично производството, произвождачите на високотемпературни сплавове, титанови сплавове, композитни материали, алюминиеви сплавове и обикновен оцел включват Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group и др. В средната част на веригата за части и компоненти материалите се отливат, ковалт или се извършват други процеси за производство на турбинни лопasti, валове и други части. Лопастите и други части се формират чрез процес на отливане. Големите вътрешни производители на отливки и ковачина включват Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. и др. След това, в долната част на веригата, производителите на цели машини монтират различните части в цели машини. Големите производители включват AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric и др.

Горните индустрии, особено продукти като високотемпературни сплавове, високотемпературни титанови сплавове, термични бариерни покрития и напредни керамични композитни материали, имат значителна роля за подпомагане на отрасъла на националната защита и производството на висококачествено оборудване. Домашните газови турбини се използват предимно за производство на електроенергия, а малко число от тях се използват за воден насос, въздушен засип, надпресуване в нефтените и газовите месторождения, както и за движител в кораби и танкове. Фокусът е върху дистрибутивно производство на енергия, комбинирано производство на топлина и електричество, превоз на природен газ чрез газопроводи, корабен привод и механичен привод. В областта на дистрибутивното осигяване с енергия, надпресуването на станции, индустриалното производство на електричество и други области, газовите турбини на нашата страна имат огромен потенциален пазар, а политиките подкрепят бързото развитие на отрасъла. Текущите големи проекти в нашата страна като „Транспорт на газ запад-изток“, „Транспорт на електричество запад-изток“ и „Прехвърляне на вода юг-север“, както и бързото развитие на корабостроителната индустрия в нашата страна, довеждат до бързо нарастване на заявк

Промишлена политика

Системата за moden енергетика от 14-ия петгодишен план също изброява газовите турбини като основна ключова технология, поставяйки я практически на същия ниво като ядрената енергия, новите енергосистеми, енергийното съхраняване и водородната енергия.

Държавната електрическа инвестиционна корпорация е извършила два специални проекта, единият е голям проект за тежки газови турбини, включително турбини смесени с водород. Една чисто водородна турбина е построена в Вътрешна Монголия, но все още не е вложена в употреба. На електроценталта в Джингмен е била приложена смес от 15%. Харбинската електростанция и Групата за електричество на Гуандун (която е Групата за енергия на Гуандун) са извършили проект за смесване с водород в Дая Бей, а Ханчоуската парова турбина и Сименс са извършили проект за смесване с водород в Жоушан.

Газовите турбini са широко използвани в.PIPELINE на западно-източна газова трасея и на офшорни нефтенi платформи. Като предприятие, свързано с военни дейности, CNOOC е била също така санкционирана от САЩ и среща риска от прекъсване на доставките. През войната между Русия и Украйна, когато закупените от Русия газови турбini Siemens бяха изпратени в Канада за ремонт, те бяха задържани, което повлия на енергийната сигурност. Локализацията трябва да бъде проведена възможно най-бързо.

Маркетингово пространство

През 2022 година производството на газови турбini в нашата страна ще достигне 4,0563 милиона киловатa, а заявктърсенето ще бъде около 6,7986 милиона киловатa.

Според статистиките, размерът на пазара на газовите турбini в нашата страна достигна 61,669 милиарда юана през 2022 година, от които размерът на пазара на микрогазовите турбini беше 893 милиона юана, размерът на пазара на леките газови турбini беше 56,569 милиарда юана, а размерът на пазара на тежките газови турбini беше 4,207 милиарда юана.

Моят страна сега има възможността да произвежда независимо леки газови турбини (мощност под 50 МВт), а нискокласните дори могат да се експортят, но тежките газови турбини (мощност над 50 МВт) все още са почти изцяло зависими от импорт, а основната технология е почти напълно монополизирана от международни производители като GE в САЩ, Mitsubishi в Япония и Siemens в Германия. Има риск да бъдем "удушени" на домашния пазар. Според данни от Генералната таможня, импортът на газови турбини през 2022 г. ще достигне 4,161 млрд. долара США, а експортираната стойност ще е 735 млн. долара США.