BLAZE ज्ञान कक्ष: गैस टर्बाइन

मूल बातें

"गैस टर्बाइन शब्दकोश" (GB/T 15135-2018) के अनुसार, गैस टर्बाइन का तात्पर्य एक सतत-प्रवाह घूर्णनीय मशीन (एकल मशीन) से होता है जो ऊष्मीय ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करती है, जिसमें एक संपीड़क, कार्य करने वाले तरल को गर्म करने के लिए उपकरण (जैसे कि ज्वालामुखी), टर्बाइन, नियंत्रण प्रणाली और सहायक उपकरण शामिल होते हैं।

औद्योगिक गैस टर्बाइन इंजन, आमतौर पर गैस टर्बाइन या टर्बाइन, औद्योगिक गैस इंजन कहा जाता है, यह विमान टर्बाइन गैस इंजन (जिसे विमान इंजन कहा जाता है) से मूलभूत रूप से एक ही चीज है, लेकिन अनुप्रयोग के परिदृश्य थोड़े अलग होते हैं। यह उच्च-दबाव गैस को एक ज्वालामुखी में संपीड़ित करता है, और रासायनिक ऊर्जा की प्रतिक्रिया के माध्यम से टर्बाइन के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है (टर्बाइन का फोनेटिक अनुवाद).

एक ऊर्जा परिवर्तन यंत्र के रूप में, गैस टर्बाइन एक हवाई जहाज़ की ड्राइवर जो आकाश में उड़ते समय प्रोपेलर के लिए यान्त्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए विमान के पेट्रोल को बदलता है; भूमि पर उपयोग की गई गैस टर्बाइन प्राकृतिक गैस और तेल को जनरेटर के लिए यान्त्रिक ऊर्जा में बदलती है।

बخار टर्बाइन, आंतरिक दहन इंजन, और गैस टर्बाइन सबसे पहले युद्धपोतों के लिए विकसित किए गए थे। पहले विश्व युद्ध से पहले बخار टर्बाइन का उपयोग किया गया था, प्रथम और द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान आंतरिक दहन इंजन का उपयोग किया गया था, और युद्धपोतों के लिए गैस टर्बाइन का विकास प्रथम विश्व युद्ध के बाद हुआ। ये हवाई इंजनों से संशोधित किए गए थे और मुख्य रूप से बड़े सतही जहाजों पर उपयोग किए जाते थे।

गैस टर्बाइन कई विशेषताओं से संबद्ध हैं:

पहले, सैद्धांतिक ऊर्जा परिवर्तन की दक्षता 88% तक पहुंच सकती है, जो अभी तक विश्व में ऊर्जा परिवर्तन की सबसे उच्च दक्षता वाला उपकरण है। ईंधन सेलों को 90% की परिवर्तन दक्षता प्राप्त करने की क्षमता है कहा जाता है, लेकिन वे अभी तक पूरी तरह से व्यापारिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं; ज्वालामुखीय इंजनों की सैद्धांतिक ऊर्जा परिवर्तन दक्षता 88% है, जिसे दशकों से परीक्षण किया गया है।

दूसरे, गैस टर्बाइनों का ज्वालामुखीयापन अपेक्षाकृत अधिक होता है और हानिकारक गैसों का उत्सर्जन अपेक्षाकृत कम होता है।

तीसरे, बिजली का घनत्व अपेक्षाकृत बड़ा होता है। कंटेनर के आकार की एकल मशीन से एक नष्ट्रवर्ती जहाज को ऊर्जा प्रदान की जा सकती है; दो कंटेनर लगभग एक जिले के लोगों के लिए घरेलू बिजली की आवश्यकता पूरी कर सकते हैं। भाप टर्बाइन बहुत बड़ी होती है, जैसे 10 मेगावाट से अधिक क्षमता वाले डीजल इंजन और आंतरिक दहन इंजन, जो आमतौर पर लाखों किलोग्राम वजन वाली और दस हाथ ऊंची बड़ी मशीनें होती हैं।

चौथे, गैस टर्बाइन आंतरिक दहन इंजन की तरह नहीं होती है, जो स्ट्रोक-टाइप होती है, और 4 स्ट्रोकों में एक बार काम करती है। गैस टर्बाइन लगातार काम करती है, और टर्बाइन एक वोर्टेक्स लाइन है। यह सबसे उच्च ऊर्जा परिवर्तन क्षमता वाला ऊष्मीय इंजन उपकरण है, जो रासायनिक ऊर्जा को ऊष्मीय और यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

1970 के दशक में, गैस टर्बाइन अमेरिकी तेल उद्योग में प्रवेश की, जिससे उद्योगिक गैस टर्बाइन का जन्म हुआ। विमान इंजनों की आवश्यकता अपेक्षाकृत उच्च प्रदर्शन की होती है, वे अपेक्षाकृत जटिल होते हैं, और उनकी अपेक्षाकृत छोटी उम्र होती है; उद्योगिक इंजनों को भार कम करने की आवश्यकता नहीं होती, वे बहुत मजबूत बनाए जाते हैं, और उनकी अपेक्षाकृत लंबी उम्र की आवश्यकता होती है। 1980 के दशक के आसपास, प्राकृतिक गैस के विकास के साथ, यह विद्युत उद्योग में प्रवेश किया।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका का तकनीकी स्तर बहुत उच्च नहीं था। सबसे पहले इटलवी कंपनियों का अधिग्रहण हुआ, जो यूरोप में घूर्णन उपकरणों की पूंजी हैं। प्रतीकी ब्रिटिश कंपनी रॉल्स-रॉय्स है, जो हवाई जहाज़ की इंजन बनाती है। आम तौर पर, हवाई जहाज़ की इंजन बनाने वाली कंपनियां गैस टर्बाइन भी बनाती हैं। जर्मनी के साइमेंस ने यूरोप भर में अधिग्रहण किए, और रॉल्स-रॉय्स के हवाई जहाज़ के संशोधन का भी अधिग्रहण किया। रूस की गैस टर्बाइन यूक्रेन के साथ सहयोग के माध्यम से मुख्य रूप से हैं। डिजाइन सभी रूस में हैं, और कुछ निर्माण आधार यूक्रेन के मारियुपोल में हैं।

पिछले कुछ दशकों में, जापान के मित्सुबिशी ही एक वास्तविक भारी-उपयोग की गैस टर्बाइन विकसित करने में सफल रहा है, और कावासाकी छोटी आकार की बनाती है, इसलिए अभी भी कुछ बाधाएँ हैं। छोटी और मध्यम आकार की गैस टर्बाइनों का मुख्यतः GE प्रभाव है, खासकर सैन्य उपयोग के लिए। मुख्य डेस्ट्रॉयर्स अधिकतर GE के होते हैं, LM-2500 मॉडल। साइमेंस ने यूके के लिंकॉल्न में कुछ छोटी गैस टर्बाइनें खरीदी हैं, जिनकी क्षमता 15 MW से कम है, और फिन्स्पांग, स्वीडन में कुछ। छोटी गैस टर्बाइनों में सर्वश्रेष्ठ कंपनी अमेरिका की सोलर है, जो अपने ग्राहकों से बहुत करीबी है और दुनिया भर में 15 MW से कम क्षमता वाली छोटी गैस टर्बाइनों के लिए सबसे बड़ा बाजार हिस्सा रखती है।

वर्गीकरण

संरचनात्मक रूप और आउटपुट पावर के अनुसार, गैस टर्बाइनों को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: माइक्रो, हल्की और भारी। उनमें से, माइक्रो और हल्की गैस टर्बाइनों को हवाई जहाज़ के इंजनों से (जिसे "एयरो-टू-गैस" के रूप में भी जाना जाता है) बदला जा सकता है, जिसकी शक्ति आमतौर पर 50MW के भीतर होती है, और इसे औद्योगिक बिजली उत्पादन, जहाज़ की शक्ति, पाइपलाइन बढ़ावे, टैंक लोकोमोटिव, वितरित बिजली उत्पादन और संयुक्त ऊष्मा और बिजली में उपयोग किया जा सकता है। भारी गैस टर्बाइनों की शक्ति 50MW से अधिक होती है और ये मुख्य रूप से भूमि पर निश्चित जनरेटर के रूप में उपयोग की जाती हैं, जैसे कि शहरी बिजली जाल।

भारी गैस इंजनों को आमतौर पर तापमान के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। E, F, G, और H वर्ग विभिन्न ज्वालामुखी तापमानों को संबोधित करते हैं। इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, इन्हें धातु के तापमान धारण क्षमता के आधार पर वर्गीकृत करना अधिक अनुकूल होता है।

चीन में, यह मूल रूप से छोटे गैस टर्बाइन है। छोटे गैस टर्बाइन को आमतौर पर संरचना के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: एक-अक्ष, दो-अक्ष, तीन-अक्ष, विमान-बदली, औद्योगिक, और तापमान के अनुसार बहुत कम वर्गीकृत होते हैं, क्योंकि भारी गैस टर्बाइन की तुलना में छोटे गैस टर्बाइन का तापमान इतना उच्च नहीं होता। 30 मेगावाट से कम शक्ति स्तर वाले वास्तव में समान अक्षीय क्रिस्टल हैं, यानी E-ग्रेड। यह पूर्णतः निश्चित नहीं है, और कुछ अधिक अग्रणी ने F-ग्रेड तक पहुंच लिया है। E-ग्रेड को चीन ने 1995 में परीक्षण के लिए उत्पादित किया। लगभग 50 मेगावाट संभवतः F-ग्रेड के साथ मेल खाता है, जो अक्ष-ओरिएंटेड क्रिस्टल है। चीन ने 2005 में इस ग्रेड को परीक्षण के लिए उत्पादित किया, और अब हमारे पास ये सभी सामग्री है। सबसे अग्रणी गैस टर्बाइन H-ग्रेड तक पहुंच गए हैं, और अब हमारे पास दूसरे पीढ़े के एकल क्रिस्टल हैं।

आमतौर पर, 1 MW से कम वाले माइक्रो-गैस टर्बाइन कहलाते हैं। वास्तव में, विदेशों में माइक्रो-गैस टर्बाइन को निम्न तापमान की वजह से ऐसे अच्छे संयुक्ति नहीं उपयोग करते हैं। वे कुछ विशेष इस्पातों का उपयोग करते हैं, और बहुत कम समान अक्षीय क्रिस्टल का उपयोग करते हैं। 15 MW के आसपास वाले 'छोटी' गैस टर्बाइन कहलाते हैं, जो मुख्य रूप से समान अक्षीय क्रिस्टल का उपयोग करते हैं। विदेशों में कुछ विशेष कंपनियाँ विशेष इस्पातों का उपयोग करती हैं, लेकिन उनके कोटिंग खास तौर पर अच्छे होते हैं, इसलिए उन्हें बेहतर बनाया जाता है। 30~50 MW की छोटी और मध्यम आमतौर पर अधिक ऑरिएंटेड क्रिस्टल का उपयोग करती हैं, यानी F-ग्रेड। बड़ी टर्बाइन पहली और दूसरी पीढ़ी के एकल क्रिस्टल का उपयोग करती हैं, जो हमारे घरेलू ब्रांड हैं।

छोटे और मध्यम आकार के और माइक्रो गैस टर्बाइन का अधिकांशतः वितरित ऊर्जा और संयुक्त ऊष्मा और ऊर्जा (CHP) में उपयोग किया जाता है। 30 MW और 15 MW से कम वाले अधिकांशतः सिचुआन में उपयोग में लाए जाते हैं, और 7 MW से कम वाले अधिकांशतः चोंगकिंग में उपयोग में लाए जाते हैं। यह उनके औद्योगिक पार्कों के पैमाने से संबंधित है। 30 MW के आसपास वाले अधिकांशतः जियांगसू में उपयोग में लाए जाते हैं, और 50 MW से 100 MW वाले अधिकांशतः ग्वांगडॉन्ग के औद्योगिक पार्कों में उपयोग में लाए जाते हैं, आमतौर पर वितरित ऊर्जा या संयुक्त ऊष्मा और ऊर्जा (CHP) के लिए। 100 MW से अधिक वाले आमतौर पर कुछ बड़ी ऊर्जा जाल के शिखर नियंत्रण या आधार भार ऊर्जा स्टेशन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। तेल और गैस उद्योग आमतौर पर छोटे उपयोग करता है। अपवाही खनन उद्योग में 7 MW और 15 MW अधिकांशतः उपयोग में लाए जाते हैं, और मध्यवर्ती पाइपलाइन परिवहन मुख्यतः 15 MW और 30 MW का उपयोग करता है।

30 MW से कम गैस टर्बाइनों की डिजाइन प्रणाली अपेक्षाकृत परिपक्व है, और प्रक्रिया सामग्री प्रणाली भी अपेक्षाकृत परिपक्व है। OBT का उत्पादन मूल्य 85% तक पहुँच सकता है। औद्योगिक गैस टर्बाइनों को आर्थिक प्रदर्शन, तकनीकी और आर्थिक मूल्यांकन, या लागत प्रदर्शन पर केंद्रित रहना चाहिए, और मुख्य मूल्यांकन सूचकांक उत्पादन मूल्य है।

मध्यम और बड़े आकार के गैस टर्बाइनों के लिए, हम (देशी) अपने डिजाइन सिस्टम में कुछ सामग्रियों और प्रक्रियाओं के डेटाबेस, डिजाइन सॉफ्टवेयर और डिजाइन स्पेक्स का कुछ अनुभव रखते हैं, इसलिए यह डिजाइन सिस्टम परिपक्व नहीं है और उत्पादन दर बहुत ऊँची नहीं है। F-स्तर या ऑरिएंटेड क्रिस्टल एक विभाजन है। ऑरिएंटेड क्रिस्टल से नीचे, हमें अंतरराष्ट्रीय प्रतिस्पर्धा में भाग लेने के लिए पर्याप्त विश्वास है। ऑरिएंटेड क्रिस्टल से ऊपर, औद्योगिक स्तर पर, हमें एक निश्चित अंतर रहता है। यह क्षेत्र राष्ट्रीय टीम को सौंप दिया गया है। कई केंद्रीय उद्यम बुनियादी शोध और विकास कर रहे हैं, और बुनियादी सामग्रियों और बुनियादी प्रक्रियाओं में निवेश बहुत बड़ा होता है।

औद्योगिक श्रृंखला

मेरे देश की गैस टर्बाइन उद्योग श्रृंखला के ऊपरी भाग में, उच्च-तापमान संयुक्ति, टाइटेनियम संयुक्ति, चक्रीय सामग्री, एल्यूमिनियम संयुक्ति और सामान्य स्टील के निर्माताओं में गांग्यान गाओना, फ़ुशन स्पेशल स्टील, बाओती ग्रुप आदि शामिल हैं। मध्यवर्ती भाग के खंडों और घटकों में, सामग्री को ढाला जाता है, ज़ोर दिया जाता है या अन्य प्रक्रियाएं संचालित की जाती हैं ताकि टर्बाइन ब्लेड, अक्ष और अन्य खंड बनाए जा सकें। ब्लेड और अन्य खंड ढालने की प्रक्रिया द्वारा बनाए जाते हैं। प्रमुख घरेलू ढालने और ज़ोर देने के निर्माताओं में यिंग्लियू कंपनी, लिमिटेड, वान्ज़े कंपनी, लिमिटेड, ट्यूनान कंपनी, लिमिटेड आदि शामिल हैं। फिर, निचले भाग के पूर्ण यांत्रिक निर्माताओं द्वारा विभिन्न खंडों को पूर्ण यांत्रिक में जोड़ा जाता है। प्रमुख निर्माताओं में AECC, शंघाई इलेक्ट्रिक, हेलन टर्बाइन, हारबिन इलेक्ट्रिक आदि शामिल हैं।

ऊपरी उद्योग, विशेष रूप से उच्च-तापमान संकर धातुएँ, उच्च-तापमान टाइटेनियम संकर धातुएँ, थर्मल बैरियर कोटिंग और अग्रणी केरेमिक संयुक्त सामग्री, राष्ट्रीय रक्षा उद्योग और उच्च-स्तरीय उपकरण निर्माण में प्रमोशन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। घरेलू गैस टर्बाइन ज्यादातर विद्युत उत्पादन के लिए उपयोग की जाती हैं, और कुछ कम संख्या में तेल और गैस क्षेत्रों में पानी की पम्पिंग, हवा का इनजेक्शन, दबाव बढ़ाने, और जहाज और टैंक की शक्ति के लिए उपयोग की जाती हैं। फोकस वितरण वाले विद्युत उत्पादन, ऊष्मा और विद्युत की संयुक्त उत्पादन, प्राकृतिक गैस पाइपलाइन परिवहन, जहाज की प्रणोदन और यांत्रिक ड्राइव पर है। दृष्टिकोण। हमारे देश की गैस टर्बाइन वितरण ऊर्जा प्रदान, दबाव स्टेशन, और औद्योगिक विद्युत उत्पादन आदि क्षेत्रों में बड़ी बाजार क्षमता है, और नीतियां उद्योग के तेजी से विकास का समर्थन करती हैं। हमारे देश की वर्तमान बड़ी परियोजनाएं जैसे "पश्चिम से पूर्व गैस परिवहन", "पश्चिम से पूर्व विद्युत परिवहन" और "दक्षिण से उत्तर पानी परिवहन" और हमारे देश की जहाज निर्माण उद्योग का तेजी से विकास हमारे देश की गैस टर्बाइन की मांग में तेजी से वृद्धि कर रही है।

औद्योगिक नीति

चौदहवें पांच-वर्षीय योजना के समकालीन ऊर्जा प्रणाली में गैस टर्बाइन को एक मुख्य कुंजी प्रौद्योगिकी के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, उसे मूल रूप से परमाणु ऊर्जा, नई ऊर्जा प्रणालियां, ऊर्जा संग्रहण और हाइड्रोजन ऊर्जा के समान स्तर पर रखा गया है।

राज्य विद्युत निवेश निगम ने दो विशेष परियोजनाएं की हैं, एक भारी गैस टर्बाइनों के लिए एक प्रमुख परियोजना है, जिसमें हाइड्रोजन-मिश्रित गैस टर्बाइन भी शामिल है। अंतर मंगोलिया में एक शुद्ध हाइड्रोजन टर्बाइन बनाई गई है, लेकिन अभी तक इसे संचालन नहीं किया गया है। जिंगमेन विद्युत संयंत्र में 15% मिश्रण किया गया है। हरबिन इलेक्ट्रिक और ग्वांगडॉनग इलेक्ट्रिक समूह, जो ग्वांगडॉनग ऊर्जा समूह है, ने डाया बे में एक हाइड्रोजन-मिश्रण परियोजना की है, और हांगzhou भाप टर्बाइन और साइमेंस ने Zhoushan में एक हाइड्रोजन-मिश्रण परियोजना की है।

गैस टर्बाइनों का पश्चिम-पूर्व गैस पाइपलाइन और अपशोर तेल प्लेटफार्मों में बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। सीएनओओसी, एक सैन्य-संबंधी उद्योग के रूप में, अमेरिका द्वारा भी जाँच की गई है और आपूर्ति कटौती के खतरे का सामना कर रही है। रूसी-यूक्रेन युद्ध के दौरान, रूस द्वारा खरीदी गई साइमेंस गैस टर्बाइनों को कनाडा में मरम्मत के लिए भेजने पर गिरफ्तार कर लिया गया, जिसने ऊर्जा सुरक्षा पर प्रभाव डाला। स्थानीयकरण को जल्द से जल्द किया जाना चाहिए।

बाजार स्पेस

2022 में, हमारे देश की गैस टर्बाइन उत्पादन 4.0563 मिलियन किलोवाट होगा, और मांग लगभग 6.7986 मिलियन किलोवाट होगी।

आँकड़ों के अनुसार, 2022 में हमारे देश की गैस टर्बाइन बाजार का आकार 61.669 बिलियन युआन था, जिसमें माइक्रो गैस टर्बाइन का बाजार आकार 8.93 बिलियन युआन था, हल्की गैस टर्बाइन का बाजार आकार 56.569 बिलियन युआन था, और भारी गैस टर्बाइन का बाजार आकार 4.207 बिलियन युआन था।

मेरे देश को अब स्वतंत्र रूप से हलके गैस टर्बाइन (50MW से कम शक्ति) उत्पादित करने की क्षमता है, और कम गुणवत्ता की गैस टर्बाइन को यहां तक कि निर्यात भी की जा सकती है, लेकिन भारी गैस टर्बाइन (50MW से अधिक शक्ति) पर अभी भी मूल रूप से आयात पर निर्भरता है, और मुख्य तकनीक अंतरराष्ट्रीय निर्माताओं जैसे अमेरिका के GE, जापान के Mitsubishi, और जर्मनी के Siemens द्वारा मुख्य रूप से व्यापक रूप से बंद कर दी गई है। इससे घरेलू बाजार में "चौकस" होने का खतरा है। सीमा के व्यापार संगठन के डेटा के अनुसार, 2022 में गैस टर्बाइन का आयात 4.161 अमेरिकी बिलियन डॉलर होगा और निर्यात 735 मिलियन अमेरिकी डॉलर होगा।