BLAZE Kunnskapssal: Gassøyler

Grundlæggende Begreper

I henhold til "Gas Turbin Vokabulær" (GB/T 15135-2018), refererer en gasturbin til en kontinuerlig strømende rotasjonsmaskin (enkel maskin) som omformer termisk energi til mekanisk arbeid, inkludert en kompressor, utstyr for oppvarming av arbeidsfluiden (som en forbreningskammer), en turbin, et styringssystem og tilhørende utstyr.

Industrielle gasturbinsmotorer, vanligvis kalt gasturbiner eller turbiner, industrielle gasmotorer, er i hovedsak det samme som luftfartsturbinegasmotorer (kalt luftfartsmotorer), men anvendelsesscenariene er litt forskjellige. De komprimerer høytrykksgas inn i en forbreningskammer, og gjennom reaksjonen av kjemisk energi, omformer de kjemisk energi til mekanisk arbeid gjennom en turbin (transliterasjon av turbine).

Som en energikonverteringsenhet er en gass turbine et flymotor som konverterer jetbensin til mekanisk energi for propellen når det flyr i luften; en gass turbine som brukes på jorda konverterer naturgass og olje til mekanisk energi for generatoren.

Damp turbines, forbrenningsmotorer og gass turbines ble først utviklet til bruk på krigsskip. Damp turbines ble brukt før første verdenskrig, forbrenningsmotorene ble brukt under første og andre verdenskrig, og skipsbrukte gass turbines ble utviklet etter andre verdenskrig. De ble modifisert fra flymotorer og ble hovedsakelig brukt på store overflateskip.

Gass turbines har flere karakteristikk:

Først, den teoretiske energikonverterings-effektiviteten kan nå 88%, som er enheten med høyest energikonverterings-effektivitet i verden så langt. Brenselceller sies å kunne oppnå en konverterings-effektivitet på 90%, men de er ikke ennå fullt kommersialisert; den teoretiske energikonverterings-effektiviteten for forbrenningsmotorer er 88%, som har blitt testet i tiår.

Andre, forbrennings temperaturen til gassrøster er relativt høy, og utslippet av skadelige gasser er relativt lavt.

Tredje, effektdensiteten er relativt stor. En enkelt maskin i størrelse med en container kan levere energi til et destroyer; to containere er nesten nok for borgerlig strøm i en fylke. Dampmaskiner er veldig store, for eksempel diesel motorene og innendriftsmotorene over 10 megawatt, som vanligvis er store apparater på flere tusen tonn og ti meter høyde.

Fjerde, gass turbine er ikke som innvendige brennmotorer, som er strekningstyper, og arbeid gjøres en gang i hvert 4 strekninger. Gass turbine fungerer kontinuerlig, og turbinen er en vifte linje. Det er et varmeanleggsapparat med den høyeste energikonverteringsnivået, som konverterer kjemisk energi til varmeenergi og mekanisk energi.

I 1970-tallet kom gass turbine inn i den amerikanske oljeindustrien, hvilket førte til industrielle gass turbine. Flymotorer krever relativt høy ytelse, er relativt avanserte, og har en relativt kort levetid; industrielle motorene trenger ikke å redusere vekt, de er laget meget robust, og krever en relativt lang levetid. Omkring 1980-tallet, med utviklingen av naturgass, kom det inn i kraftnæringen.

Etter andre verdenskrig var den tekniske nivået i USA ikke veldig høyt. De første anskaffelsene var av italienske selskaper, som er ledende innen roterende utstyr i Europa. Det typiske britiske selskapet er Rolls-Royce, som lager flymotorer. Generelt sett vil selskaper som lager flymotorer også lage gassstrømninger. Tysklands Siemens ble anskaffet over hele Europa og anskaffet også Rolls-Royces flymodifisering. Russlands gassstrømninger samarbeider hovedsakelig med Ukraina. Designene er alle i Russland, og noen av produksjonsbasene er i Mariupol, Ukraine.

I de siste tiårene har kun Mitsubishi i Japan utviklet en virkelig tung gass turbine, og Kawasaki lager mindre modeller, så det finnes fortsatt en viss terskel. Små og mellomstore gass turbines er hovedsakelig GE, spesielt for militær bruk. De mest brukte øyredragerne er mye GE, LM-2500-modellen. Siemens kjøpte noen av sine små gass turbines i Lincoln, Storbritannia, med en kapasitet på mindre enn 15 MW, og noen i Finspång, Sverige. Det beste selskapet innen små gass turbines er Solar i USA, som er meget nærme sine kunder og har den største markedsandelen i verden for små gass turbines med en kapasitet på mindre enn 15 MW.

Klassifisering

Etter strukturell form og utgangs effekt kan gassøyner deles inn i tre kategorier: mikro, lett og tung. Blant disse kan mikro- og lette gassøyner modifiseres fra flymotorer (også kjent som "fly-gas"), med en effekt vanligvis under 50MW, og kan brukes til industriell strømproduksjon, skipskraft, rørledningsforsterking, tanklokomoiver, distribuert strømproduksjon og kombinert varme- og kraftproduksjon. Tungere gassøyner har en effekt på over 50MW og brukes hovedsakelig som faste generatører på land, som bynett.

Tungre gasmotorer klassifiseres vanligvis etter temperatur. Klasse E, F, G og H tilsvarer ulike forbrennings temperaturer. Fra et ingeniørsperspektiv er det foretrukket å klassifisere dem basert på alleians temperaturens bærneværdighet.

I Kina er det i hovedsak små gass turbine. Små gass turbine deles vanligvis inn i kategorier etter struktur: enkeltaks, dobbeltaks, tre-aks, luftmodifiserte, industrielle, og sjeldent klassifisert etter temperatur, fordi temperaturen på små gass turbine ikke er så høy som på tunge gass turbine. De med effektnivåer under 30 megawatt er faktisk likeaks krystaller, det vil si E-klassen. Dette er ikke absolutt, og noen mer avanserte har nådd F-klassen. E-klassen ble prøveprodusert i Kina i 1995. Omtrent 50 megawatt svarer sannsynligvis til F-klassen, som er rettet krystaller. Kina prøveproduserte denne klassen i 2005, og vi har nå alle disse materialene. De mest avanserte gass turbine har nådd H-klassen, og vi har nå våre andre generasjoner enkelte krystaller.

Generelt sett kalles de under 1 MW for mikro-gassøyler. I virkeligheten bruker ikke mikro-gassøyler utlandet like gode legemer på grunn av lav temperatur. De bruker noen spesielle ståltyper, og bruker sjeldent ekvaksiale kryssalyser. De rundt 15 MW kalles små gassøyler, som hovedsakelig bruker ekvaksiale kryssalyser. Det finnes også noen spesialiserte selskaper utlandet som bruker spesielt stål, men fordi deres overflater er spesielt gode, blir de produsert bedre. Små og mellomstore 30~50 MW bruker vanligvis flere orienterte kryssalyser, det vil si F-nivå. De større bruker enkeltkryssalyser av første og andre generasjon, som er våre innvendige merker.

Små, mellomstore og mikro gass turbine brukes hovedsakelig til fordelt kraft og kombinert varme og kraft. De under 30 MW og 15 MW brukes hovedsakelig i Sichuan, mens de under 7 MW brukes mest i Chongqing. Dette er relatert til størrelsen på deres industriområder. De rundt 30 MW brukes hovedsakelig i Jiangsu, og de fra 50 MW til 100 MW brukes mest i industriområder i Guangdong, vanligvis for fordelt kraft eller kombinert varme og kraft. De over 100 MW brukes grunnleggende til å regulere topplast i store nettverk eller som baselastkraftverk. Olie- og gassnæringen bruker grunnleggende små turbine. I oppstrøms utvinningsnæringen brukes mest 7 MW og 15 MW, mens midtstrøms rørledningstransport er hovedsakelig 15 MW og 30 MW.

Designsystemet for gasturbiner under 30 MW er relativt moden, og prosessmaterialsystemet er også relativt moden. Avkastningsgraden av OBT kan nå 85%. Industrielle gasturbiner må likevel fokusere på økonomisk ytelse, teknisk-økonomisk vurdering eller kostnadsytelse, og den hovedvurderingsindikatoren er avkastningsgraden.

For medium- og storstørrelses gassstrømper har vi (hemme) lite akkumulert erfaring med designprogramvare, designspecificasjoner og databaser for noen materialer og prosesser i vårt designsystem, så dette designsystemet er ikke veldig moden og utbyttet er ikke høy. F-nivået eller rettet kristall er en skillelinje. Under rettet kristall har vi fortsatt tilstrekkelig selvtillit til å delta i internasjonal konkurransje. Over rettet kristall har vi ennå en viss skillnad på industriområdet. Dette området er overlatte til nasjonalt team. Noen sentrale selskaper utfører noe grunnleggende forskning og utvikling, og investeringen i grunnleggende materialer og grunnleggende prosesser er enorm.

Næringskjede

I oppstrømsdelen av gass turbineindustrien i mitt land, omfatter produsenter av høytemperaturlegemer, titanlegemer, sammensatte materialer, aluminiumlegemer og generell stål selskaper som Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group, osv. I midtstrømsdelen for komponenter og deler blir materialene gjort til kastinger, forgninger eller andre prosesser for å lage turbineblader, akser og andre deler. Blader og andre deler formes ved kasting. Hovedproducenter av kasting og forgning i landet inkluderer Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd., osv. Deretter monterer nederstrømsprodusenter av hele maskinene ulike deler sammen til ferdige maskiner. Hovedprodusenter inkluderer AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric, osv.

Opstrømsindustrier, spesielt produkter som høytemperaturslegemer, høytemperaturtitanlegemer, varmebarrieredyrking og avanserte keramiske sammensatte materialer, har en betydelig rolle i å fremme forsvarsindustrien og toppnivåproduksjon. Hjemmede gassdriftsturbiner brukes hovedsakelig til kraftgenerering, og et lite antall brukes for vanninjskning, luftinnhenting, trykkforsterkning i olje- og gassfelt, og skips- og tankedrivstoff. Fokuset ligger på distribuert kraftgenerering, kombinert varme og kraft, naturgasspipeledningstransport, skipstrappe og maskinndrev. I mitt land har gassdriftsturbinene store potensielle markeder innen fordelt energiforsyning, trykkstasjoner, industriell kraftgenerering og andre områder, og politikken støtter den rask utviklingen av industrien. Store prosjekter i dag som "Vest-Øst Gass-overføring", "Vest-Øst Strøm-overføring" og "Sør-Nord Vannomledning", samt den raske utviklingen av mitt lands skipbygningsindustri, har ført til en raskestigning i kravet på gassdriftsturbiner i mitt land.

Industriell politikk

Det 14. femårsplanens moderne energisystem nevner også gassøyler som en kjerneteknologi, og plasserer dem i hovedsak på samme nivå som kjerneenergi, nye powersystemer, energilagring og brintenergi.

State Power Investment Corporation har gjort to spesialprosjekter, ett er et stort prosjekt for tunge gassøyler, herunder brintblandingsgassøyler. En ren brinngassøyle er bygget i Innere Mongolia, men er ikke enda i drift. Jingmen-kraftverket har blandet 15%. Harbin Electric og Guangdong Electric Group, som er Guangdong Energy Group, har gjort et brinnblandingprosjekt i Daya Bay, og Hangzhou Steam Turbine og Siemens har gjort et brinnblandingprosjekt i Zhoushan.

Gasturbiner brukes mye i Vest-Øst Gassledningen og på offshore oljeplattformer. Som et militært relateret selskap har CNOOC også blitt sanksjonert av USA og står overfor risiko for leveranseavbrott. Under krigen mellom Russland og Ukraina ble Siemens-gasturbiner som Russland kjøpte innholdt da de ble sendt til Canada for reparasjon, noe som påvirket energisikkerheten. Lokalisering må gjennomføres så raskt som mulig.

Markedsrom

I 2022 vil produksjonen av gasturbiner i mitt land være 4,0563 millioner kilowatt, og etterspørselen vil være omtrent 6,7986 millioner kilowatt.

Ifølge statistikk nådde størrelsen på markedsområdet for gasturbiner i mitt land 61,669 milliarder yuan i 2022, derav var mikrogasturbine-markedet 8,93 milliarder yuan, lettgasturbine-markedet 56,569 milliarder yuan, og tunggasturbine-markedet 4,207 milliarder yuan.

Landet mitt har nå evnen til å produsere lys gass turbine (effekt under 50MW) uavhengig, og de lavere kvalitets kan faktisk eksporteres, men tunge gass turbine (effekt over 50MW) er fortsatt i stor grad avhengig av innførsel, og kjerneteknologien er i stor grad monopolvert av internasjonale produsenter som GE i USA, Mitsubishi i Japan, og Siemens i Tyskland. Det finnes et risiko for å bli "kjekt" på den hjemmevokte markedet. Ifølge data fra Tellerstyrelsen, var gass turbine innførsler i 2022 på 4,161 milliarder amerikanske dollar og eksporter på 735 millioner amerikanske dollar.