Cruinniú taighde agus treaschóras forbartha le haghaidh turmhíl atmais éadrom agus a gcuirpe barr théarmha (1)

San rannóg de chuid níos lú, is ionann ná go bhfuil an ghné comhchoiteánach taistil-choimeád teipheatóireachta - bradán gas tárla, mar thoradh ar a bheith níos lú ina chomhad cúimse, ciorcal bogearra níos gearr, tuasleasacht níos airde, agus oiliún beag níos mó, atá i bhfeidhm go hiomlán sa phianáil árd-eolas na gcruinniúcháin, i dtostálacha fós agus trasnuaíochta, gineálacht uisce théarmann, fás éagsúla scuab, agus spás céimniúcháin. Tugtar air "biorra íoctha" faoi láthair. I gcás ceart, tá an leibhéal iomlán forbartha don cheantair díograiseach níos mó coitianta le leibhéal taighde agus forbairt bradán gas.

I 1939, d'fhertacáil an chomhlacht Suíse BBC an cheannaire ghasa ceannasacha den domhain don úsáid i gcás ghníomh, a thosaigh leis an forbairt luaithe de cheannaire ghasa ceannasacha fúamach timpeall an domhain. I gclár na blianta is déanaí, tá an éileamh ar shábháil nádúrtha agus ar phroteicint an fhorbairt ag fás, agus tá na riachtanais taistilte ar cheannaire ghasa ceannasacha fúamacha ag fás freisin, in ionad ard-easpa agus íos-éislíne [1]. Tá beagnach dhá fachtóir príomha a bhfuil sé ina ndul i gcás easpa: céanna é seo mar théamh isteach sa chéim, agus eile é seo mar chomhréit compresála comhprasa. I measc sin, is níos tábhachtaí an rud é nach bhfuil ach conas téamh isteach sa chéim a mhéadú [2]. Mar sin, tarraingí théarmann, mar chuid sheasmhach de cheannaire ghasa, bíonn méadú téamh isteach sa chéim á bheith bunaithe ar trí réimsí, atá annsin, féin-dhéantar airgeadál teampaill, tuiscint chrua agus gnéithe coitianta, agus teicniúc cluthar théarmann.

San blianta deireanacha, tá teicneolaíocht críotheangeál dhoirimiúil/aon chríochna in iomlán forbairt mhór [3]. Trí sháisteachtaí móra, faightear go bhfuil úsáid leis an gcruth chumhachta fheabhsaithe chun an téamh scainthe den bhráid comhpháirtí don fhiacail a ghníomhú ar feadh uaireanta 500 ° C, ach ní hé sin fós tar éis an-mhalairt a aimsiú. Mar shampla, chun an-téicneolaíocht easpaighe a fheabhsú go dtí barr nua, is gá do na hiarchéimeanna a bheith faoi láthair agus iad a chruthú go bródúil, mar sin tá sé neamhshuimteil a phróiseáil. Ar nós sin, tá tuillte teorantachta na n-ialluithe uafásacha críothe go leor acu, agus ní hé sin amháin, ach níl comhéifeadh maith acu don úsáid [4]. I gcomparáid leis sin, tá téicneolaíocht cosc théarmach níos saor isteach agus léirfheabhsa cosc théarmach. Tá tuarascálta a léiríonn go bhfuil cosc théarmach idir 100 ~ 500 μ m á chur ar fhuachtan na gcasóg trí theicneolaíocht spréach théarmach, a d'fhéadfadh gas uasramhach a chosc ó dhlúchadh casóg ina n-áit agus an téamh an-bharr a laghdú faoi 100 ~ 300 ℃ , mar sin féadfadh an turbin ghas uasramhach a chur i bhfeidhm go slán [5-6].

Mar sin, ag breathnú ar fachtóirí éagsúla, is an ceann de chuid feidhmeach agus éifeachtach chun tuiscint a fháil ar phróiseas uas-éifeachta, íonadh íochtarach agus beart saor in aisce don ghiotal tursaíochta iomlán ach an teicneolaíocht barra théarmann. Úsáidear an teicneolaíocht seo go hiomlán ar na comhracmhainní bheiththeirme san giotal agus sna mionghineálacha. Mar shampla, glaoitear barra théarmann ar fhaosan an chinniúnaithe chun é a shonrú ó ghás ard-teirmiginigh chun an téarma faoi láthair an chinniúnaithe a laghdú, an beart an chinniúnaithe a leathnú, agus chun é a chur i bhfeidhm ar théarma níos airde, mar sin féin an éifeachtacht an giotal a fheabhsú. Ó thaobh forbartha i meán 1940 agus tosaigh 1950, thug an barr théarmann taithí ar chúrsaí eolais agus cur chuige atá ag fiosrúcháin agus ag úsáid go soiléiriúil ag institiúidí eolais agus ag tiomnaithe barraí timpeall an domhain, agus tá an méid atá déanta ag teicneolaíocht barr théarmann ag dul suas i gcónaí sa ghluaiseacht chónta. Mar sin féin, tá staidéar ar theicneolaíocht barr théarmann don giotal céanna tá sé rialta práinne agus straitéis.

I gcead blianaí deireanacha, is é an fhothainn is leithne a úsáidtear ar thuirbín gais uafásacha fós iottrium-stabalaithe zirconia (6-8YSZ) le héagair mass 6 wt.% ~ 8 wt.%, ach tá an fhothainn YSZ ní amháin faoi rúin mar thoradh phríomh agus sinsearach, ach ní amháin sin, tá sé faoi rúin coirrilt molten saor idir 1 200 ℃ . Sin is ea, coir CMAS (CaO-MgO-Al2O3-SiO2 agus eile d'ionad silicate) agus coir théarmuigh. Chun an fhothainn oibriú ar theampraí os cionn 1 200 ℃ le haghaidh ama fada, d'fhéadfá go raibh na heagraí in iompar sóisearaigh, ceann scríobh agus forbartha nua a chur ar fáil, forbairt nua a dhéanamh ar chóiptheacha barrair théarmach agus struchtúr an chóipthe a rialú. Mar sin féin, ar bun plé ar stádas agus treo chun chead a thabhairt don ghnó ar phróiseas agus struchtúr cóiptheacha barrair théarmach, tá an cúlra taighde ar chóiptheacha barrair don ghnó ar phróiseas agus struchtúr cóiptheacha barrair téarmach do ghiolcáin fola mar atá againn anseo sna cóiptheacha seo le haghaidh CMAS corruig agus tuiscint eile, ag tabhairt comhradh don taighde ar chóiptheacha barrair don ghnó ar phróiseas agus struchtúr cóiptheacha barrair éarmach.

1 Stádas agus Treo Chun Cead a Thabhairt don Ghnó Ar Phróiseas Agus Struchtúr Cóiptheacha Barrair

Óíochtaíodh an chéad tuirbín gá sa domhan i 1920, agus thosaigh tuirbíní gá a fhorfheabhsú go tapa san áit iompartha. I gcursaí nua-aimseartha, bíonn méid na márachta tuirbín gá tíre ag dul i ngleic, déanann náisiúní níos mó a bheith ag feabhsú ar fhorbairt tuirbíní gas réadacha, agus bíonn súil chun cúnamh caitheamh ar phríomha-innéistí agus ar fhorbairt idirghníomhach, agus tá leibhéal teicniúil na n-tuirbíní gas réadacha ag éirí níos fearr go continiúil. Is é leibhéal teicniúil na n-tuirbíní gas réadacha atá scríofa de bharr teocht iontrála turbin, agus is féidir leo a roinnt i dtrí ghné mar E, F agus H de réir rang teochta [7]. Is é cumhracht gné E idir 100 ~ 200 MW, is é cumhracht gné F idir 200 ~ 300 MW, agus is é cumhracht gné H níos mó ná 300 MW.

1.1 Cás reatha tuirbín gá tíre dachaigh

San 1950idí, ba chéanna go raibh gas tuirbíní ag rith-trom a bhí de dhíth ar phrionsabal i gcónaí [General Electric (GE), Siemens na Gearmáine (Siemens), Mitsubishi Heavy Industries o Nippon (MHI)] a fháil isteach, ansin glacadh le dízelú, forbartha agus bunú go héifeachtach. Sa chás seo, tá teicneolaíocht na gas tuirbíní rith-trom ár dtíre in éadromas forbrach. San 1980idí, tharla brónta séimh óil agus gáis i gCínéad, agus cuireadh an forbar teicneolaíochta gas tuirbíní rith-trom faoi thomhaltacht. Go dtí 2002, le cúram gas traenála ó thuaidh go dtí an iar, agus le forbairt agus cur i gcás na n-éadach gas againn féin, tá an ceist óil agus gáis déanta, agus tá gas tuirbíní rith-trom againn cheana féin ag tosú ciorcal nua forbartha [8]. Faoi láthair, is lena mbaineann cinneadh gas tuirbíní rith-trom Cínéad go mór le haghaidh Shanghai Electric, Dongfang Electric, Harbin Electric agus eagraíochtaí eile.

I 2012, i bhpróiseacha mór "863" san áit éigeandála, d'fhéadfadh gur críochnaigh an turbin gás reoite R0110 a fhorbairt ag Córas Shenyang Leing agus na hollscoileanna mór in Éirinn an t-údarás 72h chomh maith leis an gcóip arna n-úsáid, a chiallaíonn go raibh an chéad turbin gás reoite le haghaidh intleacht féin phléachta críochnaithe, agus is é an chumhdach báis é 114.5MW. Is é an tuaslag théirmici 36%. Ó shin, d'fhéadfadh gur tháinig an tSín mar chéad tír i measc na gcóstaí sa domhan a bhfuil intleacht forbartha feabhsaithe agus cúram airgead gas turbine. I 2014, ceannuitheadh Shanghai Electric comhartha i Ansaldo, Italy, briseadh monopól éagsúla ar fheabhsuithe turbin gás, a chuirfí freastal ar fud E / F gas turbines. I 2019, ó thaobh China Re-Combustion, dúirt sé gur fhoilsíodh an chéad chéim ghluais blad, an chéad chéim shuim blad agus an chisteach combústach F-class 300 MW gas turbine, a chiallaíonn go bhfuil an tSín in ann dul i ngleic le forbairt réamh-thionscnamh comhpháirteach ar na comhponnta teoranta de ghnéithe turbin gás reoite; I dtosach bliain, fostaíodh Shanghai Electric agus Ansaldo turas H class heavy gas turbine GT36, a chiallaíonn go raibh an chéad turbin gás reoite H class a fhoilsíodh againn. I 2020, i bhpróiseamh "973", críochnaigh an F-class 50 MW gas turbine (a dtugtar G50) a fhorbairt go héifeachtaí faoi láthair agus gan cinntiú, a chiallaíonn go bhfuil an tSín in ann dul i ngleic le forbairt F-class gas turbine reoite. I mí Meitheamh 2022, d'fhéadfadh gur tháinig Jiangsu Yonghan i mbun le forbairt 300 MW turbin gás reoite tar éis an chéad thréimhse den phléas a dhéanamh, a chiallaíonn go raibh an rath seo níos mó ar fud na n-forbairt 300 MW gas turbine reoite. Ach, cé go bhfuil leibhéal na n-eagorthóirí gas turbine reoite ag ardú go tapaidh, bíonn E / F gas turbines ar fud na mball sin i gcás an turas gas turbine do pháirc. I measc na n-eagorthóirí is fearr gas turbine reoite ar fud na mball sin, is é an tuaslag singil-cicliúchán 42% go 44%, agus is é an tuaslag comhpháirteach cicliúchán 62% go 64% [10].

1.2 Cás ar fad na gcláir gás reatha thar lear

In éadan léiriú radaigeach na n-eolaíochta agus an eacnamaíochta domhanda i gcóir na blianta seo caite, tá leibhéal na n-éagsúlacha ar fud gasróinthe chrua ag éirí go hiomlán níos fearr, ach tá cuid mhór dár mballard gasróinthe chrua fós in éagrácht le húsáid na nGE Stáit Aontaithe, MHI an Nippon, Alstom na Fraince agus Siemens na Gearmáine. Leis an forbairt teicneolaíochta saor-thionscal, tháinig téarmaíocht gasróinthe chrua chun maireachtana níos láidre, agus thóg focal forbartha síos ó réimnigh gasróinthe speisialta isteach chuig réimnigh gasróinthe chrua, agus is féidir gasróinthe E, F, G, H, J a fhorbairt.

Faoi láthair, i measc an márca turbin gase mórfheicseach, tá go leor scileanna de Nippon Mitsubishi níos mó i gcéin ag feabhsú ar fud na ndaoine. I measc sin, glactar leis an gcruth turbin gase JAC a chruthaíonn Mitsubishi Heavy Industries mar an turbin gase is fearr sa domhan, agus féadfadh an éifeachtacht ghníomhchur chuige chun 64% nó fiú níos airde a bheith againn. Tá éifeachtacht théarmach an turbin gase M701J, an turbin gase is fearr sa domhan do ghníomhchur fuilte, ag 470 MW i gcás cúr shimplí agus 680 MW i gcás cúr chomhcheangailte. Ar nós sin, bíonn téarma 55% ag an turbin gase M501J faoi chúinsí lódála 50%, agus is iontach a n-éifeacht a bhfuil ann.

An turbin gás uillmhíorach 50 HZ SGT5-9 000HL a chur i láthair agus a chríochnaíodh ag Siemens in Éirinn is an turbin gás uillmhíorach is fhearr sa domhan leis an ngéarchumas is airde ón gcas singil i dtreo an domhan. Is féidir leis an n-uillmhíorach gás a ghiniúint go háirithe 840 MW tríd an modh comhchéim, agus is éadrochta a chomhchéim freisin go dtí 63%, ach ní hé sin an turbin gás is eagrósa san iomlán comhchéime.

I gAn tSamhain 2019, thosaigh GE leis an gclár turbin géadúil smacht 7HA.03, a bhfuil cumas cumaisc chomhtháite uirthi go léir níos lú ná ar dhlúthchlár turbin géadúil smacht Siemens SGT5-9000HL, ag éileamh go 821 MW, ach is éard atá tuartha air mar thoradh comhtháite is airde a bheith mar sin i gcónaí 63.9%. I 2022, cuireadh an turbin géadúil smacht 7HA.03 i bhfeidhm chomhráideach tosú ina dhiaidh sin, le hioncam cumhtháite fuaime tíre ag dul thart ar 64% agus luas crostaighchneasta ag éileamh go dtí 75 MW/nim. Is féidir leis an gurbin géadúil smacht 7HA.03 cúpla scolb a laghdú de 70%. Chun ioncam carbón ó fhuinneogacha géadaithe a laghdú níos fearr, tugann gurbin GE 7HA.03 tacaíocht faoi thiocmhar 50% hiordúnach idiomaduigh agus tá net cumaisc aici ag 430 MW san iompar singil. Is féidir le stáisiún poist turbin géadúil smacht 7HA.03 "uimhir amháin" tabhairt do chumaisc phoist go háirithe 640 MW, agus is féidir le stáisiún poist turbin géadúil smacht 7HA.03 "dhá uimhir" tabhairt do chumaisc phoist go háirithe 1 282 MW.

Inniu, is airítear go bhfuil an téamh isteach ag gás-tuirbíní tréan is éadrom ar domhan chomh hard le 1,600 ° C [11]. Tá aithriseanna againn go mbeidh an téamh isteach uasail ag gás-tuirbíní sa todhchaí chomh hard le 1 700 ℃ , agus gur féidir leis an n-éifeachtais clyc síneadh agus chlyc comhcheangailte a Bhaint 44% ~ 45% agus 65% ar feach

In éagothar, cé go bhfuil an leibhéal teicniúil den tuirbín gás réadach i gCíné mar sin féin déanta soiléir níos fearr ná san am seochean, tá gabhlán mór fós idir an leibhéal na n-eagairíocht agus comhrádadh ina gcás i gcomparáid le cúntaí forbartha, mar a léirítear i mBileog 1. Díreach as ucht sin, ba chóir don eagraitheoirí dachaigh agus do na taighdeoirí ar dtús tuiscint thabhartha faoi staid an tuirbín gás réadach i gCíné, feabhsú ar fheabhsuitheacht an tuirbín gás réadach, ag an am céanna len úsáid polasaí náisiúnta, leanúint le hionchur airgead i dtuairimí teicneolaíochta tuirbín gás réadach, agus foirmiú ar chomhphobail na gcuid uile chun tuirbín gás réadach a fhorbairt go hiomlán. Iarracht a dhéanamh gabhlán a ligeadh idir an leibhéal teicniúil den tuirbín gás réadach sa tír seo agus cúntaí forbartha eile. Mar sin, tá spás mór fós againn don leibhéal teicniúil den tuirbín gás réadach i gCíné chun forbairt a dhéanamh, agus is é an chomhairle atá rompu ná ceithre rud seo: paraiméadair ard, feabhsuitheardacht ard, beagán troid agus scála mór [12].