BLAZE žinios klasė: Dujų turbina

Pagrindiniai dėsniai

Pagal „Gazo turbinų žodyną“ (GB/T 15135-2018), gazo turbina yra tolydus srautą sukeliančios sukamosios mašinos (vienojo aparato), kuri pavercia termodinaminę energiją į mechaninį darbą, įskaitant sužluotuvą, įrenginius darbo skysčio šildymui (pvz., degimo kambarį), gazo turbina, valdymo sistemą ir pagalinius įrangą.

Pramones gazo turbininiai varikliai, paprastai vadinami gazo turbinomis arba turbinomis, pramonės gazo varikliais, esanti viena ipačiai kaip oro linijų turbininiai gazo varikliai (vadinami oro varikliais), bet jų taikymo scenarijai yra truputi skirtingi. Jie suspaudžia aukštos slėgio dujas į degimo kambarį ir per cheminių reakcijų veiksmą pavercia cheminiąją energiją į mechaninį darbą naudojant gazo turbina (turbina yra transliacinis terminas).

Kaip energijos konvertavimo įrenginys, dujų turbinė yra oro laivyno variklis, kuris konvertuoja aviacinį kerosiną į mechaninę energiją skraidant debesimiškai; naudojama žemėje dujų turbinė konvertuoja gamtines dujas ir naftą į mechaninę energiją generatoriui.

Dujotiekio turbina, vidaus degimo variklis ir dujų turbinė pirmiausia buvo sukurtos naudoti kariniuose laivyje. Dujotiekio turbinės buvo naudojamos prieš Pirmąją pasaulinę karą, vidaus degimo varikliai buvo naudojami Pirmajame ir Antrajame pasauliniame kare, o kariniams laivybėms skirtos dujų turbinės buvo sukurtos po Antrųjo pasaulinio karo. Jos buvo pritaikytos iš oro variklių ir pagrindiniu būdu buvo naudojamos dideliuose paviršiniose laivybėse.

Dujų turbinės turi kelis charakteristikas:

Pirma, teorinė energijos konversijos efektyvumas gali pasiekti 88%, kas yra įrenginys su aukščiausiu energijos konversijos efektyvumu pasaulyje iki šiol. Kuro elementams sakoma, kad jie gali pasiekti 90% konversijos efektyvumą, bet jie dar nėra visiškai komerciniai; degimo variklių teorinis energijos konversijos efektyvumas yra 88%, ir jis buvo bandytas dešimtmečius.

Antra, dujų turbinų degimo temperatūra yra palyginti aukšta, o kenksmingų dujų išmetimas yra palyginti mažas.

Trečia, jų galios tankis yra palyginti didelis. Viename konteinerio dydžio aparate gali būti pakankamai energijos, kad apsaugotų mokslininkų laivą; du konteineriai esantiems maždaug užtenka, kad patenkintų miesto gyventojų civiliąją elektros poreikį. Garos turbina yra labai didelė, pvz., toks, kaip dizelinių ar vidinio degimo variklių, kurie turi daugiau nei 10 megavatų jėgos, jie yra beveik visada tūkstančiai tonų sunkūs ir dešimt metrų aukštų.

Ketvirta, dujų turbinos nėra panašios į vidaus degimo varžlius, kurie yra slenksties tipas ir darbas atliekamas kas 4 slenkstius. Dujų turbinos dirba nuolat, o turbina yra vamzdinė linija. Tai yra šiluminis variklis su aukščiausiu energijos konversijos efektyvumu, konvertuojantis cheminiąją energiją į šiluminę ir mechaninę energiją.

1970-aisiais dujų turbinos pateko į JAV naftinį sektorių, kyla pramoninės dujų turbinos. Lėktuvų varikliai reikalauja geresnių rodiklių, jie yra sudėtingesni ir turi trumpesnį gyvenimo laiką; pramoniniai varikliai nereikalauja svarų mažinimo, jie yra labai tvirti ir reikalauja ilgesnio gyvenimo laiko. Apie 1980-aisiais, kartu su gamtiniu dujų plėtra, jie pateko į elektros pramogų sektorių.

Po Antrąją pasaulinį karo JAV techninis lygis nebuvo labai aukštas. Vėliausiai buvo įsigytos italų įmonės, kurios yra varomųjų prietaisų kapitalas Europoje. Tipiška britų įmonė yra Rolls-Royce, kuri gamina lėktuvių variklius. Bandykite, įmonės, kurios gamina lėktuvių variklius, dažniausiai gamina dujų turbinas. Vokietijos Siemens buvo įsigyta visoje Europoje, taip pat įsigijo Rolls-Royce lėktuvų pakeitimą. Rusijos dujų turbinos yra pagrindiniu būdu kartu su Ukraina. Dizainai yra visi Rusijoje, o kai kurie gamybos pagrindai yra Mariupole, Ukrainoje.

Naujausiame dešimtmečiuje tik Japonijos Mitsubishi sukūrė realią jūrų dujų turbiną, o Kawasaki gamina mažesnes, todėl tam tikras slaptas vis dar yra. Mažos ir vidutinio dydžio dujų turbinos pagrindu yra GE, ypač kariniams tikslams. Pagrindiniai mokslininkai daugiausia naudoja GE, LM-2500 modelį. Siemens nusipirko kai kurias iš jų mažesnės dujų turbinų Lincolne, JAV, su galios lygiu mažiau nei 15 MW, ir kai kurias Finspång'e, Švedijoje. Geriausia mažų dujų turbinų kompanija yra JAV „Solar“, ji labai arti savo klientų ir turi didžiausią rinkos dalį mažoms dujų turbinoms su galia mažiau nei 15 MW pasaulyje.

Klasifikacija

Remiantis konstrukcinės formos ir išvestinio jėgos rodikliais, dujų turbinės gali būti padalintos į tris kategorijas: mikro, žemos ir sunkias. Tarp jų mikro ir žemos dujų turbinės gali būti modifikuotos iš oro variklių (taip pat žinomos kaip "oro į dujas"), su jėga, paprastai neviršijančia 50 MW, ir gali būti naudojamos pramonei generuoti energiją, laivams teikti galios, potvynio pripildymui, tankiniams lokomotyvams, skirstomai energijai generuoti bei jungtiniam šilumos ir elektros tiekimui. Tankiosios dujų turbinės turi jėgą daugiau nei 50 MW ir ypač naudojamos kaip fiksuotos generatoriai žemėje, pvz., miestiniuose energijos tinkluose.

Tankiosios dujų varikliai paprastai yra klasifikuojami pagal temperatūrą. E, F, G ir H klasės atitinka skirtingus degimo temperatūras. Inžinerijos požiūriu jie yra labiau pageidaujami klasifikuoti pagal aliejų temperatūros nešalinimo gebėjimą.

Kinijoje esantys jie yra maži dujų turbinės. Mažos dujų turbinės dažniausiai klasifikuojamos pagal struktūrą: vienasis, dviejų ašių, trijų ašių, oro modifikacijos, pramoninės, ir labai retai jie klasifikuojami pagal temperatūrą, nes mažų dujų turbinių temperatūra nėra taip aukšta, palyginti su sunkiomis dujų turbinėmis. Tokie, kurie turi galinę jėgą žemiau 30 megavatių, iš tikrųjų yra lygiakryptės kristalai, kitaip tariant, E klasės. Tai nėra absoliutu, ir kai kurie modernesni pasiekė F klasę. E klasė buvo bandamai gamyboje Kinijoje 1995 metais. Apie 50 megavatių tikriausiai atitinka F klasę, kuri yra orientuotų kristalų. Kinija bandamai gamino šią klasę 2005 metais, ir dabar mes turime visus šiuos medžius. Galingiausi dujų turbinės pasiekė H klasę, ir dabar mes turime mūsų antrąją kartą vienakristalinį.

Bendrosiomis sąlygomis, tiekėjai žemiau 1 MW vadinami mikro dujų turbinomis. Tiesą sakant, užsienio mikro dujų turbinos dėl mažos temperatūros nenaudoja tokios gerių jūrių, jie naudoja kai kurias specialias vasaras ir retai naudoja lygiakryptinius kristalus. Tuomet apie 15 MW vadinamos mažosiomis dujų turbinomis, kurios pagrindinai naudoja lygiakryptinius kristalus. Taip pat yra kai kurios specialios užsienio įmonės, naudojančios specialias vasaras, bet jų sluoksniai ypač geri, todėl jos gaminamos geriau. Mažos ir vidutinės 30~50 MW paprastai daugiau naudoja orientuotųjų kristalų, tai F klasė. Didesnės naudoja pirmosios ir antrosios kartos vienakristalus, kurie yra mūsų vietinės prekių ženklės.

Maži, vidutiniai ir mikro dujų turbinės dažniausiai naudojamos decentralizuotame jėgose ir jungtinėje šilumos ir jėgos gamyboje. Tys dydžio mažesni nei 30 MW ir 15 MW daugiausia naudojami Sichuane, o mažesni nei 7 MW – daugiausia Čongkinoje. Tai susiję su jų pramoninių parkų mastu. Apie 30 MW dydžio turbinės daugiausia naudojamos Jiangsu provincijoje, o nuo 50 MW iki 100 MW – pramoniniuose parkuose Guangdonge, paprastai kaip decentralizuota jėga arba jungtinė šilumos ir jėgos sistema. Didesni nei 100 MW yra pagrindinai naudojamos didelių energijos tinklų virsmui reguliuoti ar kaip pagrindinės elektros stotys. Naftos ir dujų pramonė esantisiems tikslams naudoja mažas turbinės. Šaltinio naftos ir dujų gavyboje daugiausia naudojamos 7 MW ir 15 MW turbinės, o vidurinėje etape – dujų trunkimo transportavime – pagrindinai 15 MW ir 30 MW.

Dizaino sistema dujų turbinoms mažesnioms nei 30 MW yra palyginti išsisklaidęs, o procesų medžiagų sistema taip pat yra palyginti išsisklaidusi. OBT gamybos efektyvumas gali pasiekti 85%. Pramones dujų turbinės vis dar turi dėti dėmesį į ekonominę naudingumą, techninę ir ekonominę vertinimą arba kainos efektyvumą, o pagrindinis vertinimo rodiklis yra gamybos efektyvumas.

Daugelio ir didelių dujų turbinų atžvilgiu mes ( vietiniu lygiu ) turime mažai sukauptų projektavimo programų, projektavimo standartų bei kai kurių medžiagų ir technologijų duomenų bazės mūsų projektavimo sistemoje, todėl ši sistema nėra labai išsiskirusi ir našumas nėra aukštas. F-klasė ar orientuoti kristalai yra skiriamasis momentas. Žemiau orientuotų kristalų, mes vis dar esame pakankamai pasitikimi dalyvauti tarptautinėje konkurencijoje. Aukščiau orientuotų kristalų, pramoninio lygio požiūriu, mes vis dar turiame tam tikrą atotrūkį. Šis sektorius perduotas nacionalinei komandai. Kelių centrinių įmonių vykdoma tam tikra pagrindinė tyrimų ir plėtros veikla, o investicijos į pagrindines medžiagas ir pagrindines technologijas yra gausios.

Pramoninė grandinė

Aukščiau įgulos grandinės savo šalies dujų turbinos pramonėje yra aukšt temperatūros aljavių, titaninis aljus, jungtinis medžiagų, aliuminio aljus ir bendrojo plieno gamintojai, pvz., Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group ir kt. Vidurinėje dalies ir komponentų grandinėje medžiagos yra išleistos, suformuotos arba kitais procesais atliekami veiksmai, kad būtų sukurtos turbinos lopos, šakos ir kt. dalys. Lopos ir kitos dalys yra suformuotos išleismo proceso metu. Didžiausios vietinos išleismo ir suformavimo gamintojos yra Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. ir kt. Tada žemynuje visų mašinų gamintojai sudeda įvairias dalis į visą mašiną. Pagrindiniai gamintojai yra AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric ir kt.

Pramonės šakos viršuje, ypač tokių produktų kaip aukštųjų temperatūrų aljautos, aukštųjų temperatūrų titaninės aljautos, šilumos barijerinės apiplokščios ir išskirtiniai keraminių kompozitinių medžiagų, žaidą svarbų vaidmenį nacionalinės gynybos pramonės ir aukščiausio lygio technikos gamybos skatinime. Vidinės dujos turbinės pagrindiniu būdu naudojamos elektros gamybai, o maža dalis jų naudojama vandens įspaudui, oro įsiskverbimui, spaudimo padidinimui naftos ir dujų laukuose bei laivyno ir tanko jėgų šaltiniams. Akcentas teikiamas distribuotojo energijos gamybai, jungtinėje šilumos ir elektros gamyboje, natūraliųjų dujų trunkų transportavime, laivyno judėjime ir mechaninėje varomosios jėgos srityse. Mūsų šalies dujos turbinės turi didelių potencialinių rinkų distribuotojo energijos tiekimo, spaudimo stotyse, pramoninėje elektros gamyboje ir kitose srityse, o politika palaiko pramonės greitą plėtrą. Mūsų šalyje esančios didelės projektų, tokios kaip „Duju perdavimas iš vakarų į rytus“, „Elektra iš vakarų į rytus“ ir „Vanduo iš pietų į šiaurę“, bei mūsų laivyno pramonės greitas plėtojimas sukėlė mūsų šalies paklausą dujos turbinėms greitai augti.

Pramoninė politika

14-ajame penkerių plano modernus energijos sistemą taip pat paminėta, kad dujų turbinės yra vienas iš pagrindinių raktinių technologijų, esanti praktiškai toje pačioje pozicijoje kaip branduolinė energija, naujosios energijos sistemos, energijos saugyklos ir vandenilio energija.

Valstybės elektros investicijų korporacija atliko du specialius projektus, vienas iš jų yra didelis projektas sunkioms dujų turbinoms, įskaitant vandenilio mišinio dujų turbinas. Šalis su visiškai vandeniliu buvo sukurtas Vidurio Mongolojoje, bet dar nebuvo įjungtas. Jingmeno Elektrinė mišinyje naudoja 15%. Harbin Elektra ir Guangdong Elektros grupė, kuri yra Guangdong Energijos grupė, atliko vandenilio mišinio projektą Daya Bay regione, o Hangzhou Dujų Turbina ir Siemens atliko vandenilio mišinio projektą Žoušanoje.

Duju turbinos yra plačiai naudojamos Vakarų-Rytų Duju Trase ir jūrų naftos platformose. Būdamiesi karinio pobūdžio įmonė, COOHC taip pat buvo nuteista JAV ir gali susidurti su tiekimo nutildymo rizika. Rusijos pirktose Siemens dujų turbinose, kurios buvo siunčiamos Kanadą remontuoti, buvo apsisaugotos per Rusijos-Ukrajinos karą, kuo buvo paveikta energijos sauga. Lokalizavimas turi būti atliktas kaip galima greičiau.

Rinkos erdvė

2022 m. mano šalyje dujų turbinų gamyba bus 4,0563 milijono kilovatų, o paklausa sieks maždaug 6,7986 milijono kilovatų.

Pagal statistiką, 2022 m. mano šalies dujų turbinų rinkos dydis siekė 61,669 mlrd. yuanų, iš kurių mikro dujų turbinų rinkos dydis buvo 893 mln. yuanų, vėsnių dujų turbinų rinkos dydis – 56,569 mlrd. yuanų, o sunkiųjų dujų turbinų rinkos dydis – 4,207 mlrd. yuanų.

Mano šalis dabar turi galimybę nepriklausomai gaminti šviesius dujų turbinas (galia žemiau 50MW), o žemesnių klasės gali būti net eksportuojamos, tačiau sunkios dujų turbinos (galia virš 50MW) vis dar esanti pagrindinė priklausomybė nuo importo, o pagrindinė technologija yra maždaug susitvirtinusi tarptautinių gamintojų rankose, tokių kaip JAV GE, Japonijos Mitsubishi ir Vokietijos Siemens. Yra rizika, kad viduje rinkoje gali atsirasti „slapta blokada“. Pagal Generalinio Mitis行政部门 duomenis, 2022 m. dujų turbinų importas bus USD 4,161 mlrd., o eksportas – USD 735 mln.