BLAZE Zinātniskais Klase: Gāzes Turbīna

Pamatajoti

Saskaņā ar „Gāzes turbīnu vārdnīcu“ (GB/T 15135-2018) gāzes turbīna ir nepārtraukti straumējošs rotējošs aparāts (viens masīvs), kas pārvērš termiskās enerģijas par mehānisko darbu, iekļaujot kompresoru, aparatūru darbības vielas sasilināšanai (piemēram, degvietu), turbīnu, vadības sistēmu un palīgmeklējumus.

Rūpnieciskās gāzes turbīnas motori, parasti saucot par gāzes turbīnām vai tikai turbīnām, rūpnieciskajiem gāzes motoriem, būtībā ir tas pats kā aviācijas turbīnu gāzes motori (saucot par aviācijas motoriem), tomēr lietošanas scenāriji atšķiras nedaudz. Tie kompresē augstspieduma gāzi degvietā, un caur chemiskās enerģijas reakciju pārvērš šo chemisko enerģiju par mehānisko darbu ar turbīnu (turbīna transliterācija).

Kā enerģijas pārvērtētāja iekāpa, gāzes turbiņa ir lidmašīnas motoru, kas pārvērš aviācijas kerosīnu par mehānisku energiju propeleram, kad lido debesīs; gāzes turbiņa, kas tiek izmantota zemūdenē, pārvērš dabas gāzi un naftu par mehānisko energiju ģeneratoram.

Dūmu turbiņas, iekštspalvas motory un gāzes turbiņas tika pirmo reizi izstrādātas kara kuģu izmantošanai. Dūmu turbiņas tika izmantotas pirms Pirmā pasaules kara, iekštspalvas motory tika izmantoti laikā no Pirmā līdz Otrajam pasaules karam, un kara kuģu gāzes turbiņas tika izstrādātas pēc Otrā pasaules kara. Tās tika adaptētas no lidmašīnu motoriem un galvenokārt tika izmantotas lielos virsmas kuģos.

Gāzes turbiņas ir dažādas īpatnības:

Pirmkārt, teorētiskā enerģijas pārvēršanas efektivitāte var sasniegt 88%, kas ir aparāts ar augstāko enerģijas pārvēršanas efektivitāti pasaulē līdz šim. Degvielas elements tiek minēts kā spējams sasniegt pārvēršanas efektivitāti 90%, taču tas vēl nav pilnībā komerciāli izmantots; degļu dzinēju teorētiskā enerģijas pārvēršanas efektivitāte ir 88%, kas ir pārbaudīta desmitgadēs.

Otrkārt, gāzes turbīnu degšanas temperatūra ir relatīvi augsta, un kaitīgo gāzu emisija ir relatīvi zema.

Treškārt, spējamais blīvums ir relatīvi liels. Viens konteiners tā lielumā var nodrošināt enerģiju nāvējamam kuģim; divi konteineri pamatoti ir pietiekami, lai nodrošinātu iedzīvotāju elektroenerģiju apgabalā līdz ar to, ka garmašīnas ir ļoti lielas, piemēram, diesela dzinēji un iekustības dzinēji ar kapacitāti vairāk nekā 10 megavatās, kas parasti ir tūkstošiem tonnu smagi un desmitiem metru augsti.

Ceturkšdaļa, gāzes turbīnas nav līdzīgas iekšējās degas dzinējiem, kuri ir slāpekļa tips un katrā 4. slāpekļā veic darbu. Gāzes turbīnas strādā nepārtraukti, un turbīna ir vijoliņa līnija. Tas ir termiskais dzinējs ar augstāko enerģijas pārvērtēšanas efektivitāti, kas pārvērš ķīmisko energiju par siltuma un mehānisko energiju.

1970. gados gāzes turbīnas ienira ASV naftas nozarē, radot rūpnieciskās gāzes turbīnas. Lidojuma dzinēji prasa relatīvi augstu izturību, ir relatīvi sarežģīti un ir ar relatīvi īsu dienestu ilgumu; rūpnieciskie dzinēji nav jāsvaidina, tie ir ļoti stipri izgatavoti un prasa relatīvi garu dienestu ilgumu. Ap 1980. gadu, ar dabas gāzes attīstību, tā ienira elektroenerģijas nozarē.

Pēc Otrā pasaules kara ASV tehniskais līmenis nebija ļoti augsts. Pirmie iegūtie resursi bija no itāliešu uzņēmumiem, kuri Eiropā ir rotējošās iekārtas kapitāla centri. Tipiskais angļu uzņēmums ir Rolls-Royce, kas ražo lidmašīnu dzinējus. Parasti uzņēmumi, kas ražo lidmašīnu dzinējus, ražo arī gāzes turbīnas. Vācijas Siemens tika iegūta visā Eiropā, un tas arī ieguva Rolls-Royce lidmašīnu modifikāciju. Krievijas gāzes turbīnas galvenokārt sadarbojas ar Ukrainu. Dizaini ir visi Krievijā, un daži ražošanas bāzes atrodas Mariupolā, Ukrainā.

Pēdējos desmitgados tikai Japānas Mitsubishi ir izstrādājusi patiesu smagdabīgu gāzes turbīnu, un Kawasaki ražo mazākas, tāpēc noteikta robeža joprojām pastāv. Mazas un vidējas gāzes turbīnas galvenokārt ir GE, īpaši militārajā lietojumā. Galvenie mīnistrētāji vairumā ir GE, LM-2500 modelis. Siemens iegādājās dažas no savām mazajām gāzes turbīnām Lincolnas, Zviedzijā, ar spēku mazāk nekā 15 MW, un dažas Finspångā, Zviedrijā. Labākā uzņēmuma mazās gāzes turbīnās ir ASV Solar, kas ir ļoti tuvu saviem klientiem un pasaules tirgū mazām gāzes turbīnām ar spēku mazāk nekā 15 MW nodrošina augstāko tirgus kopu.

KLASIFIKĀCIJA

Atbilstot struktūras veidam un izvades jaudai, gāzes turbīnas var sadalīt trīs kategorijās: mikro, viegli un smagi. No tiem mikro un vieglām gāzes turbīnām var tikt adaptētas no lidmašīnu motoru (arī zināmas kā "lidmašīna uz gāzi"), ar jaudu parasti līdz 50MW, un to var izmantot rūpnieciskajā elektroenerģijas ražošanā, kuģu spēka avotā, cauruļvadu paaugstināšanā, tanka lokomotīvā, sadalītā elektroenerģijas ražošanā un kopējā siltumražošanā. Smagām gāzes turbīnām ir jauda vairāk nekā 50MW un galvenokārt tiek izmantotas kā fiksēti ģeneratori uz zemes, piemēram, pilsētu elektrības tīklā.

Smagie gāzes dzinēji parasti tiek klasificēti atbilstoši temperatūrai. Klasē E, F, G un H atbilst dažādām degšanas temperatūrām. No inženieriskā punkta skatījuma ir vēlamāk tos klasificēt pamatojoties uz aliažu temperatūras uzņemšanas spēju.

Ķīnā galvenokārt tiek izmantotas mazas gāzes turbīnas. Mazām gāzes turbīnām parasti ir strukturāls klasiifikācijas veids: vienass, divass un trīsass, aviācijas modifikācijas, rūpnieciskas, un reti tās tiek klasificētas pēc temperatūras, jo mazām gāzes turbīnām temperatūra nav tik augsta salīdzinājumā ar smagajām gāzes turbīnām. Tās, kuru jauda ir zem 30 megavatiem, patiesībā ir vienādas kristāli, tas nozīmē E-līmeni. Tas nav absolūts, un dažas modernākas ir sasniegušas F-līmeni. E-līmeņa bija eksperimentāli ražots Ķīnā 1995. gadā. Aptuveni 50 megavati, iespējams, atbilst F-līmeim, kas ir orientēti kristāli. Ķīna eksperimentāli ražoja šo līmeni 2005. gadā, un tagad mums ir visas šīs materiālu. Vismodernākās gāzes turbīnas ir sasniegušas H-līmeni, un tagad mums ir mūsu otrās paaudzes vienkristāli.

Parasti tos, kuri ir zem 1 MW, sauc par mikro-gāzu turbinām. Patiesībā, uz ārpusēm esošās mikro-gāzu turbīnas neizmanto tik labus splendrus tādējādi, jo temperatūra ir zema. Tās izmanto dažas speciālas acīras, un reti izmanto vienādo garo kristālus. Turbīnas apmēram 15 MW sauc par mazām gāzu turbinām, kurām galvenokārt tiek izmantoti vienādo garo kristāli. Ir arī dažas speciālas uzņēmumus uz ārpusēm, kas izmanto speciālas acīras, bet tā kā viņu seglapi ir īpaši labi, tās tiek veidotas labāk. Mazās un vidējās 30~50 MW parasti vairāk izmanto orientētus kristālus, tas ir F-līmeņa. Lielākas izmanto pirmās un otrās paaudzes vienkristālus, kas ir mūsu vietējās zīmes.

Mazie, vidējie un mikrogāzu turbiņas galvenokārt tiek izmantotas decentralizētā enerģijas ražošanā un kopējā siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošanā. Tās zem 30 MW un 15 MW galvenokārt tiek izmantotas Sichuānā, savukārt tās zem 7 MW galvenokārt tiek izmantotas Čungqingā. Tas ir saistīts ar to rūpniecisko parku mērogu. Aptuveni 30 MW tās galvenokārt tiek izmantotas Jiansuā, un no 50 MW līdz 100 MW tās galvenokārt tiek izmantotas rūpnieciskajos parkos Guangdongā, parasti kā decentralizēta enerģija vai kopējā siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošana. Pār 100 MW tās pamatībā tiek izmantotas kādas lielās elektrības tīkla virspusējas regulēšanai vai kā pamata slodzes stacijas. Naftas un gāzes nozarē pamatībā tiek izmantotas mazas. Uzstrādājamo resursu nozarē, kas ietver 7 MW un 15 MW, tiek izmantotas galvenokārt, un vidējā ceļa cauruļvadu pārvadājumi galvenokārt ietver 15 MW un 30 MW.

Gāzes turbinu dizaina sistēma zem 30 MW ir relatīvi izstrādāta, un procesa materiālu sistēma arī ir relatīvi izmantojama. OBT ražošanas efektivitāte var sasniegt 85%. Rūpju gāzes turbinām joprojām jāpievērš uzmanība ekonomiskajam attīstības potenciālam, tehnisko un ekonomisko novērtējumu vai izmaksu efektivitāti, un galvenais novērtējuma rādītājs ir ražošanas efektivitāte.

Lielām un vidējām gāzes turbinām mēs (iedzimtie) somājam ļoti maz dizaina programmatūras, dizaina noteikumu un dažu materiālu un procesu datubāzu mūsu dizain sistēmā, tāpēc šī dizain sistēma nav pietiekami izstrādāta un ražošanas efektivitāte nav augsta. F-līmeņa vai orientēto kristālu līmenis ir slēdziens. Zem orientētajiem kristāliem mēs joprojām esam pietiekami uzticami, lai iesaistītos starptautiskā konkurencē. Pāri orientētajiem kristāliem no rūpniecības perspektīvas mums joprojām ir noteica atstarpe. Šo jomu ir uzņēmusi valsts komanda. Vairākas centrālās uzņēmumus veic dažas pamatizpētniecības un attīstību, un pamatemateriālu un pamatprocesu investīcijas ir milzīgas.

Rūpniecības ķēde

Zemūdenējā daļā no mazdabīgo gaisa turbinu nozare, augsttemperatūras alieksnoņu, titanmetālu, kompozītmaterialu, alumīnija un parastā dzelzs ražotāji ietver Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group utt. Vidūdenējā daļā, komponentu saites, materiali tiek izgatavoti ar lietināšanas, formēšanas vai citiem procesiem, lai izveidotu turbine šķiedras, ass un citas sastāvdaļas. Loksnes un citas sastāvdaļas tiek veidotas, izmantojot lietināšanas procesu. Galvenie vietējie lietināšanas un formēšanas ražotāji ietver Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. utt. Pēc tam, zemūdenējā daļā, kopējie maskīnu ražotāji sasaista dažādas sastāvdaļas, lai veidotu pilnas mašīnas. Galvenie ražotāji ietver AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric utt.

Augstākajiem nozaru rūpniecības nozarēm, īpaši produktiem, piemēram, augsttemperatūras aliejumiem, augsttemperatūras tiņa aliejumiem, siltumbarjeru segumiem un uzlabotajiem keramisko kompozītlietotienu materiāliem, ir nozīmīga loma aizsardzības nozares attīstības veicināšanā un augstākās tehnikas ražošanas jomā. Mūsu valsts gāzes turbinas galvenokārt tiek izmantotas elektroenerģijas ražošanai, un mazāks daudzums tiek izmantots ūdens ievilkošanai, gāzes un naftas laukos notiekošajām gaisa ievilkošanas un spiediena palielināšanas darbībām, kā arī kuģu un tanku enerģijas nodrošināšanai. Galvenais fokus ir uz decentralizētu elektroenerģijas ražošanu, kopējo siltumu un elektroenerģiju, dabasgāzes cauruļvadu pārvadājumu, kuģu peldēšanu un mehāniskās pārslodzes aspektiem. Mūsu valsts gāzes turbinām decentralizētās enerģijas sniegšanas, spiediena stacijām, rūpnieciskās elektroenerģijas ražošanas un citu jomu potenciālā tirgus ir milzīgs, un politikas atbalsta industrijas strauji attīstīties. Mūsu valsts pašreizējie lielie projektu, piemēram, "Austrumi uz Rietumiem gāze", "Austrumi uz Rietumiem elektroenerģija" un "Dienvidi uz Ziemeļiem ūdens pārvadājums", kā arī mūsu valsts kuģubūves nozares straujā attīstība, ir izraisījuši mūsu valsts pieprasījuma pēc gāzes turbīnām strauji pieaugušu.

Industriālā politika

14. piecu gadu plāna modernais enerģētikas sistēmas arī uzskaita gāzes turbiņas kā galveno būtisku tehnoloģiju, pamatoti tās novietojot līdz ar kodolu energiju, jaunajiem enerģētikas sistēmām, enerģijas krātuviem un hidrogēna enerģiju.

Valsts elektropiedziņas korporācija ir veikusi divus speciālus projektus, viens no tiem ir lielām gāzes turbiņām paredzēts galvenais projekts, ieskaitot hidrogēna sajaukumu turbiņas. Tuvākajā Mongolijā jau izveidota tīra hidrogēna turbiņa, taču tai vēl nav ievietots darbā. Jingmen Elektrostacijā ir sasniegts 15% sajaukums. Harbina Elektromontāža un Guangdong Elektropiedziņas grupa, kas ir Guangdong Enerģijas grupa, Daya Bay ir veikušas hidrogēna sajaukuma projektu, un Hangzhou Dūmu turbiņas kopā ar Siemens ir veikušas hidrogēna sajaukuma projektu Zhoushan.

Gāzes turbinas tiek plaši izmantotas Austrumu-Rietumu Gāzes caurullē un uz jūras olles platformām. Kā militārai attiecībām saistītajam uzņēmumam, CNOOC arī ir saskārusies ar ASV sankcijām un saskaras ar piegāžu samazinājuma risku. Krievijas-Ukrainas karā nopirktais Siemens gāzes turbīnu tika apstādināts, kad to nosūtīja Kanadā remontam, kas ietekmēja enerģētisko drošību. Lokalizācija jāveic kā var labāk.

Tirgus telpa

2022. gadā mūsu valsts gāzes turbīnu ražošana sasniegs 4,0563 miljonus kilovattpēdzu, bet pieprasījums būs aptuveni 6,7986 miljonus kilovattpēdzu.

Pēc statistikas, 2022. gadā mūsu valsts gāzes turbīnu tirgus lielums sasniedza 61,669 miljardus jūsu, no kuriem mikro gāzes turbīnu tirgus lielums bija 893 miljoni jūsu, gaismas gāzes turbīnu tirgus lielums bija 56,569 miljardi jūsu un smagās gāzes turbīnu tirgus lielums bija 4,207 miljardi jūsu.

Manā valstī tagad ir iespēja neatkarīgi ražot vieglus gāzes turbinas (jauda zem 50 MW), un zemākās kvalitātes var pat eksportēt, tomēr smagās gāzes turbinas (jauda virs 50 MW) joprojām pamatīgi atkarīgas no importa, un galvenā tehnoloģija faktiski ir monopolizēta starptautiskiem ražotājiem, piemēram, ASV GE, Japānas Mitsubishi un Vācijas Siemens. Pastāv risks tikt "ieroboti" iekšzemes tirgū. Pēc Dzelzs ministrijas datiem, 2022. gadā gāzes turbīnu importa apjoms sasniedza 4,161 miljardu ASV dolāru, savukārt eksporta apjoms bija 735 miljoni ASV dolāru.