BLAZE Vedomostná trieda: Plynová turbína

Základné pojmy

Podľa „Gazová turbína Slovník“ (GB/T 15135-2018) je gazová turbína spojitého toku rotujúcou strojovou jednotkou (jedným strojom), ktorá prevádza tepelnú energiu na mechanickú prácu, vrátane kompresora, zariadenia na ohrievanie pracovnej kapaliny (ako napr. spalovací komor), turbíny, riadiaceho systému a pomocného vybavenia.

Priemyselné motory gazových turbín, často označované ako gazové turbíny alebo turbíny, priemyselné plynové motory, sú podstatne rovnaké ako letecké turbínové plynové motory (označované ako letecké motory), no ich aplikácia sa líši. Komprimujú vysokotlaký plyn do spalovacej komory a prostredníctvom reakcie chemickej energie prevedú túto chemickú energiu na mechanickú prácu pomocou turbíny (transliterácia slova turbína).

Jako zařadenie na prevod energie je plynový turbine letectvom, ktoré převádza letecký kerosín na mechanickú energiu pre vrtuli pri letení v nebi; plynový turbine používaný na zemi prevádza prirodzený plyn a ropa na mechanickú energiu pre generátor.

Parní turbines, vnútrobustné motory a plynové turbines boli po prvýkrát vyvinuté na použitie na vojnových lodiach. Parné turbines sa používali pred prvého svetového vojny, vnútrobustné motory sa používali počas prvej a druhej svetovej vojny, a plynové turbines pre vojnové lodie boli vyvinuté po druhej svetovej vojne. Boli modifikované z letectvá a hlavne sa používali na veľkých povrchových lodiach.

Plynové turbines majú niekoľko charakteristík:

Najprv, teoretická účinnosť prevodu energie môže dosiahnuť 88 %, čo je zariadenie s najvyššou účinnosťou prevodu energie na svete doteraz. Palivové články by mohli dosiahnuť účinnosť prevodu 90 %, ale ešte neboli úplne komercializované; teoretická účinnosť prevodu energie u spalovacích motorov je 88 %, čo bolo testované desaťročiami.

Druhé, teplota spaľovania plynových turbín je relatívne vysoká a výstup škodlivých plynov je relatívne nízky.

Tretie, hustota výkonu je relatívne veľká. Jedna jednotka veľkosti kontajnera môže dodávať energiu ničniči; dva kontajnery sú väčšinou postačujúce na obyvateľskú elektroenergiu celého okresu. Parnícky motory sú veľmi veľké, napríklad dizelové motory a vnútrobuchové motory s výkonmi viac ako 10 megawattov sú zásadne tisícky ton vážuce zariadenia a desiatky metrov vysoké.

Štvrté, plynové turbíny nie sú ako vnútroblokove motory, ktoré sú typu s víkovo-pohybovým systémom a vykonávajú prácu raz za 4 víky. Plynové turbíny pracujú neustále, a turbína je vortická čiara. Je to tepelná strojová zariadenie s najvyššou účinnosťou prevodu energie, ktoré premení chemickú energiu na tepelnú a mechanickú energiu.

V 70. rokoch vstúpili plynové turbíny do americkej ropyárskej odvetvia, čo viedlo k vzniku priemyselných plynových turbín. Motor letounov vyžaduje relatívne vyššiu výkonnosť, je relatívne sofistikovaný a má relatívne krátka životnosť; priemyselné motory nemusia znížiť hmotnosť, sú veľmi pevné a vyžadujú relatívne dlhú životnosť. Okolo 80. rokov, s rozvojom prirodzeného plynu, vstúpili do elektromotorného priemyslu.

Po druhej svetovej vojne nebol technický vývin Spojených štátov príliš vysoký. Najstaršie nákupy boli firmy z Talianska, ktoré sú majetkom rotujúcich zariadení v Európe. Typická britská spoločnosť je Rolls-Royce, ktorá vyrobí letecké motory. Všeobecne spoločnosti, ktoré vyrobia letecké motory, vyrobia aj plynivé turbíny. Nemecká Siemens bola zakúpna po celom Európe a tiež zakúpila modifikácie leteckých motorov od Rollsa-Royce. Rusko spolupracuje s Ukrajinou v oblasti plynivých turbín. Dizajny sú všetky v Rusku a niektoré z výrobných základní are v Mariupole, na Ukrajine.

V posledných desaťročiach vyvinul len Mitsubishi v Japonsku skutočnú tiažnú plynovú turbínu, a Kawasaki vyrábajú menšie, takže stále existuje určitá prahová hodnota. Malé a stredné plynové turbíny sú hlavne od GE, osobitne na vojenské účely. Hlavné ničiči sú väčšinou s pohonmi od GE, model LM-2500. Siemens zakúpil niektoré z malých plynových turbín v Lincolnu, Spojené kráľovstvo, s výkonom menej ako 15 MW, a niektoré v Finspångu, Švédsko. Najlepším podnikom v oblasti malých plynových turbín je spoločnosť Solar v USA, ktorá je veľmi blízka svojim zákazníkom a má najvyššiu trhovú zastúpenosť na svete pre malé plynové turbíny s výkonom menej ako 15 MW.

Klasifikácia

Podľa štrukturálneho tvaru a výstupnej účinnosti môžu byť plynové turbíny rozdelené do troch kategórií: mikro, ľahké a ťažké. Medzi nimi môžu byť mikro a ľahké plynové turbíny upravené z lietadlových motorov (tiež známe ako "aero-na-gas"), s výkonom obvykle do 50 MW, a môžu sa používať na premyselnú výrobu elektriny, lodné pohony, potrubníkové zvýšenie tlaku, tankové lokomotívy, rozšírenú výrodu energie a kombinovanú výrodu tepla a elektivity. Ťažké plynové turbíny majú výkon vyšší ako 50 MW a používajú sa hlavne ako pevné generátory na pevnine, napríklad vo mesteľských sieťach.

Ťažké plynové motory sú všeobecne triedené podľa teploty. Triedy E, F, G a H zodpovedajú rôznym teplám hořenia. Z inžinierskeho hľadiska je preferované ich triediť na základe teplotnej odolnosti aljažde.

V Číne je to základne o malých plynových turbínach. Malé plynové turbíny sa obvykle triedia podľa štruktúry: jednoduchá os, dvojitá os, trojnásobná os, letecky modifikované, priemyselné, a veľmi rearédne sa triedia podľa teploty, pretože teplota malých plynových turbín nie je tak vysoká ako u tiažných plynových turbín. Turbíny s výkonom nižším ako 30 megawatt sú skutočne rovnoosé krystály, t.j. E-stupňa. Toto nie je absolútne pravidlo, a niektoré pokročilejšie dosiahli F-stupeň. E-stupeň bol v Číne experimentalne vyrobený v roku 1995. Približne 50 megawatt pravdepodobne zodpovedá F-stupňu, ktorý je orientovaný krystal. Čína tento stupeň experimentalne vyrobila v roku 2005, a teraz máme všetky tieto materiály. Najpokročilejšie plynové turbíny dosiahli H-stupeň, a teraz máme naše druhé generácie jediných krystalov.

Všeobecne povedané, tie pod 1 MW sa nazývajú mikroplynové turbíny. V skutočnosti zahraničné mikroplynové turbíny nepoužívajú také dobré ligatúry kvôli nízkej temperatúre. Používajú niektoré špeciálne ocele, a veľmi rearóne používajú rovnostenné krystály. Tie okolo 15 MW sa nazývajú malé plynové turbíny, ktoré hlavne používajú rovnostenné krystály. Existujú tiež nejaké špeciálne spoločnosti v zahraničí, ktoré používajú špeciálne ocele, ale pretože ich oblohy sú mimoriadne dobre, sú vyrobené lepšie. Malé a stredné 30~50 MW vo väčšine používajú orientované krystály, to znamená triedu F. Väčšie používajú jednotlivé krystály prvej a druhej generácie, ktoré sú našimi domácimi značkami.

Malé, stredné a mikro plynné turbíny sa väčšinou používajú na rozptýlenú výrodu energie a v kombinovanom režime výroby elektrovody a tepla. Tie nižšie 30 MW a 15 MW sa väčšinou používajú v Sichuani, a tie nižšie 7 MW sa väčšinou používajú v Čongqingu. To je spojené so škálou ich priemyselných parkov. Tie okolo 30 MW sa väčšinou používajú v Džiangsue, a tie od 50 MW do 100 MW sa väčšinou používajú v priemyselných parkoch v Guangdongu, všeobecne pre rozptýlenú výrodu energie alebo v kombinovanom režime výroby elektrovody a tepla. Tie vyššie 100 MW sa základne používajú na reguláciu poptávky v niektorých veľkých elektrárskych sietiach alebo ako základné zdroje energie. Firma pracujúca v oblasti ropy a plynú základne používa malé turbíny. V hornictve, ktoré je vyše v režimovej hierarchii, sa väčšinou používajú turbíny o výkone 7 MW a 15 MW, a pre dopravu cez potrubia sa využívajú hlavne turbíny o výkone 15 MW a 30 MW.

Systém dizajnu plynových turbín nižšie 30 MW je relatívne zrelý a procesný materiálový systém je tiež relatívne zrelý. Výnosnosť OBT môže dosiahnuť 85 %. Priemyselné plynové turbíny stále musia venovať pozornosť ekonomickým vlastnostiam, technicko-ekonomickému hodnoteniu alebo nákladovému výkonu, a hlavným ohodnotením je výnosnosť.

Pre stredné a veľké plynové turbíny máme (domáce) malé zásoby navrhovacieho softvéru, normy na návrh a databázy niektorých materiálov a procesov v našom systéme na návrh, takže tento systém na návrh nie je príliš zrelý a úspešnosť nie je vysoká. Úroveň F alebo orientovaný krystal je rozdelovačou. Pod orientovaným krystalom máme ešte dostatočnú sebuvedomosť pre účasť v medzinárodnom súťažení. Nad orientovaným krystalom sme na priemyselnej úrovni ešte v určitej miere zaostávame. Táto oblasť je prevzatá národnym tímom. Niekoľko centrálnych podnikov vykonáva niektoré základné výskumy a vývoj, investície do základných materiálov a základných procesov sú obrovské.

Priemyselná reťazca

V hornom toku reťazca prémii na plynoturbinovú industriu v mojej krajine sú výrobcomi vysokoteplívych ligatúr, titanových ligatúr, kompozitných materiálov, hliníkových ligatúr a bežnej ocele spoločnosti Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group atď. V strednom toku v zložke dielov a komponentov sú materiály lisované, kovane alebo spracovávané inými technológiami na výrobu turbinových listov, osí a ďalších dielov. Listy a iné diely sa vyrábajú lisovacím procesom. Hlavné domáce lisovacie a kovaceľské výrobne zahŕňajú spoločnosti Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. atď. Následne v dolnom toku celkom výrobcov strojov sú rôzne diely montované do celek. Hlavné výrobne zahŕňajú AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric atď.

Hornorodosné priemyselné odvetvia, osobitne produkty ako sú vysokočastotné ligatúry, vysokočastotné titanové ligatúry, teplová izolačná nátiera, a pokročilé keramické kompozitné materiály, majú významnú úlohu v podpore obrannej premyselnej výroby a výroby vysoce kvalifikovaného zariadenia. Domáce plynové turbíny sa využívajú hlavne na výrobu elektriny, a menšie množstvo je používané na vodnú inječiu, vzduchové nasávacie procesy, tlačenie v ropy a plynu, a ako pohonná jednotka pre lode a tanky. Dôraz je na rozdelenú výrodu energie, kombinovanú výrodu tepla a elektivity, prepravu prirodzeného plynu cez potrubia, pohon lodí a mechanické otočné systémy. V oblastiach rozdeleného dodávania energie, stanic na zvyšovanie tlaku, priemyselnej výroby elektriny a iných sektoroch má moja krajina obrovský potenciál trhov pre plynové turbíny, a politiky podporujú rýchly rozvoj tejto odvetvie. Aktuálne veľké projekty v mojej krajine ako "Prevod plynu Západ - Východ", "Prevod elektriny Západ - Východ" a "Presmerovanie vody Južná - Severná", spolu s rýchlym rozvojom loďařského priemyslu v mojej krajine, spôsobili rýchly nárast poptávky po plynových turbínach.

Promyslová politika

Moderný energetický systém v 14. päťročnom pláne tiež uvádza plynové turbíny ako jednu z kľúčových technológií, podstatne ich umiestňujúc na rovnakej úrovni ako jadrovú energiu, nové elektrické siete, akumulátorské systémy a vodíkovú energiu.

Státna investičná korporácia v oblasti elektrárstiev vykonala dva špeciálne projekty, jeden je veľký projekt týkajúci sa ťažkých plynových turbín, vrátane turbín na zmiešaný vodík. Čistá vodíková bola postavená vo vnútornom Mongolsku, ale ešte nebola spustená. Elektrárňa v Jingmeni má zmiešanú väzduch 15%. Harbinská elektárňa a skupina Guangdong Electric Group, ktorá je Guangdong Energy Group, vykonali projekt na zmiešanie vodíka v Dajabanskej zátoke, a Hangzhou Steam Turbine a Siemens vykonali projekt na zmiešanie vodíka v Zhoushane.

Gazové turbíny sú široko používané v potrubníku na prepravu plynu z Západu na Východ a na offshore ropačné platformy. ako podnik spojený s vojenskými operáciami, CNOOC bolo tiež sankcionované Spojenými štátmi a čelí riziku prerušenia dodávok. Počas vojny medzi Ruskom a Ukrajinou boli gazové turbíny spoločnosti Siemens zakúpené Ruskom zadržané pri ich odoslaní do Kanady na opravu, čo ovplyvnilo energetickú bezpečnosť. Lokalizácia musí byť uskutočnená čo najskôr.

Trhový priestor

V roku 2022 bude výroba gazových turbín v našej krajine dosahovať 4,0563 milióna kilowátov, poptanie bude asi 6,7986 milióna kilowátov.

Podľa štatistik sa veľkosť trhu gazových turbín v našej krajine v roku 2022 dostala na úroveň 61,669 miliardy yuanov, z toho veľkosť trhu mikrogazových turbín bola 893 miliónov yuanov, veľkosť trhu ľahkých gazových turbín bola 56,569 miliardy yuanov a veľkosť trhu ťažkých gazových turbín bola 4,207 miliardy yuanov.

Moja krajina teraz má schopnosť nezávisle vyrábajúcteľne plynné turbíny (výkon pod 50 MW), a nižšie kvalitné môžu byť dokonca vyvážané, ale ťažké plynné turbíny (výkon vyšší ako 50 MW) sú stále závislé na importoch a hlavné technológie sú väčšinou monopolizované medzinárodnými výrobcomi, ako sú GE v USA, Mitsubishi v Japonsku a Siemens v Nemecku. Existuje riziko "udusenia" na domákom trhu. Podľa údajov Generálnej riaditeľstva celníctva boli v roce 2022 importy plynných turbín vo výške 4,161 miliardy USD a exporty vo výške 735 miliónov USD.