KLASE NG KAALAMAN NG BLAZE: Gas Turbine

Mga Pangunahing Konsepto

Ayon sa "Gas Turbine Vocabulary" (GB/T 15135-2018), tumutukoy ang gas turbine sa isang patuloy na pagpapalitong makina (isang unit) na nagbabago ng termal na enerhiya sa mekanikal na trabaho, kabilang ang isang compressor, aparato para sa pagsigla ng working fluid (tulad ng combustion chamber), isang turbine, isang kontrol na sistema at mga pangulong aparato.

Ang industriyal na gas turbine engines, karaniwang tinatawag na gas turbines o turbines, industriyal na gas engines, ay katumbas naman ng mga aviation turbine gas engines (tinatawag na aviation engines), ngunit may kaunting iba ang mga sitwasyon ng pamamahagi. Ito'y nagdidiskarga ng mataas na presyon na gas patungo sa combustion chamber, at sa pamamagitan ng reaksyon ng kimikal na enerhiya, binabago ito mula sa kimikal na enerhiya patungo sa mekanikal na trabaho sa pamamagitan ng isang turbine (ang transliterasyon ng turbine).

Bilang isang device para sa pagbabago ng enerhiya, ang gas turbine ay isang engine ng eroplano na nagbabago ng aviation kerosene sa mekanikal na enerhiya para sa propeller habang umuubong sa langit; ang gas turbine na ginagamit sa lupa naman ay nagbabago ng natural gas at langis sa mekanikal na enerhiya para sa generator.

Ang mga steam turbine, internal combustion engines, at gas turbines ay unang inilimbag para gamitin sa mga sasakyan ng digmaan. Ginamit ang mga steam turbine bago ang Unang Digmaang Pandaigdig, ang mga internal combustion engines ay ginamit noong Unang at Ikalawang Digmaang Pandaigdig, at ang mga gas turbine para sa mga barko ng digmaan ay inilimbag pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Sinadya silang baguhin mula sa mga engine ng eroplano at pangunahing ginamit sa malalaking barkong ibabaw ng dagat.

Mayroong ilang katangian ang mga gas turbines:

Unang una, maaaring maabot ng teoretikal na epektibidad ng pagkakonwert ng enerhiya ang 88%, na ito ay ang kagamitan na may pinakamataas na epektibidad sa pagkakonwert ng enerhiya sa buong mundo hanggang ngayon. Sinasabi na maaaring maabot ng fuel cells ang epektibidad ng pagkakonwert na 90%, ngunit hindi pa sila ganap na komersyalisado; ang teoretikal na epektibidad ng pagkakonwert ng enerhiya ng mga combustion engine ay 88%, na ito ay naproba ng maraming taon.

Pangalawa, ang temperatura ng pagsusunog ng gas turbines ay kasingtaas, at ang pag-emit ng masasamang gasye ay kasingmababa.

Pangatlo, ang kapasidad ng kapangyarihan ay kasingmalaki. Isang makina na may sukat ng isang container maaaring magbigay ng enerhiya sa isang destroyer; dalawang container ay halos sapat para sa sibil na elektrisidad ng isang probinsya. Ang steam turbines ay malalaki, tulad ng diesel engines at internal combustion engines na may kapasidad na higit sa 10 megawatts, na pangkalahatan ay mga kagamitan na nakakahating libong tonelada at sampung metro ang taas.

Ikaapat, hindi katulad ng mga gas turbine ng internal combustion engine na may uri ng stroke at gumagawa ng trabaho bawat 4 stroke. Ang mga gas turbine ay gumagana nang tuloy-tuloy, at ang turbine ay isang vortex line. Ito ay isang aparato ng thermal engine na may pinakamataas na enerhiya konwersyon na epekibo, na nagbabago ng kimikal na enerhiya sa thermal at mekanikal na enerhiya.

Sa dekada 1970, pumasok ang mga gas turbine sa industriya ng langis sa Estados Unidos, kumakatawan sa mga industrial gas turbines. Kinakailangan ng mga aircraft engines ang relatibong mataas na pagganap, mas komplikado, at may relatibong maikling buhay; habang ang mga industrial engines ay hindi kinakailangang bawasan ang timbang, gawaing malakas, at kinakailangan ng relatibong mahabang buhay. Sa taon 1980, kasama ang pag-unlad ng natural gas, pumasok ito sa industriya ng kapangyarihan.

Matapos ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, hindi pa talaga taas ang antas ng teknikal ng Estados Unidos. Ang pinagmulan ng mga akisyon ay mula sa mga kompanya ng Italya, na siyang sentro ng equipment na nakikinabang sa Europa. Ang tipikong kompanya mula sa Britanya ay Rolls-Royce, na gumagawa ng mga engine para sa eroplano. Sa pangkalahatan, ang mga kompanya na gumagawa ng mga engine para sa eroplano ay gumagawa din ng gas turbines. Ang Siemens ng Alemanya ay inakquire sa buong Europa, at inakquire rin ang pagbabago ng eroplano ng Rolls-Royce. Ang mga gas turbine ng Russia ay karamihan ay nakikipagtulak-tulak sa Ukranya. Ang mga disenyo ay lahat sa Russia, at ang ilang base ng paggawa ay nasa Mariupol, Ukranya.

Sa mga nakaraang dekada, ang Miyabi no sa Hapon lamang ang umunlad ng isang tunay na gas turbine para sa mabigat na gamit, at gumagawa ng mas maliit na mga ito ang Kawasaki, kaya mayroon pa ring tiyak na threshold. Ang mga maliit at katamtaman na gas turbine ay pangunahin si GE, lalo na para sa militar. Ang pinakamainstream na mga destroyer ay karaniwang GE, ang modelo LM-2500. Siemens ay bumili ng ilang maliit na gas turbine sa Lincoln, UK, na may kapasidad na mas mababa sa 15 MW, at ilan sa Finspång, Sweden. Ang pinakamahusay na kumpanya sa mga maliit na gas turbine ay si Solar sa Estados Unidos, na malapit sa kanilang mga customer at may pinakamataas na bahagi sa pamilihan sa buong mundo para sa mga maliit na gas turbine na may kapasidad na mas mababa sa 15 MW.

pag-uuri

Sa pamamagitan ng anyo ng estruktura at output na kapangyarihan, maaaring ibahagi ang mga gas turbine sa tatlong kategorya: mikro, liwanag, at mabigat. Sa kanila, maaaring baguhin ang mga mikro at liwanag na gas turbine mula sa mga eroplano engine (kilala din bilang "aero-to-gas"), na karaniwang may kapangyarihan loob ng 50MW, at maaaring gamitin sa industriyal na paggawa ng kuryente, sipol na kapangyarihan, pipeling boosting, tangke lokomotib, distributibong paggawa ng kuryente at pagsasamang init at kapangyarihan. Ang mga mabigat na gas turbine ay may higit sa 50MW na kapangyarihan at pangunahing ginagamit bilang tetap na generator sa lupa, tulad ng lungsod na elektro.

Karakasan ang mga mabigat na gas engine ay ipinag-uulanan ayon sa temperatura. Ang klase E, F, G, at H ay tumutugma sa iba't ibang temperatura ng pagsusunog. Mula sa isang pananaw ng inhinyero, mas maikling itindig silang ipakilala batay sa temperatura na maipapaloob ng alloy.

Sa China, pangunahing maliit na gas turbines ito. Tinuturing ang mga maliit na gas turbine ayon sa anyo: single-axis, double-axis, three-axis, aero-modified, industriyal, at madalas hindi tinutulak ang pag-uuri ayon sa temperatura, dahil mas mababa ang temperatura ng mga maliit na gas turbine kumpara sa mga heavy-duty gas turbine. Ang mga may antas ng kapangyarihan na ibaba pa sa 30 megawatts ay talagang equiaxed crystals, o kaya'y E-grade. Hindi ito laging tiyak, at ilan sa higit maunlad ay nakarating sa F-grade. Sinubokan ang E-grade sa China noong 1995. Halos 50 megawatts na kapangyarihan ay maaaring tumutugma sa F-grade, na ito ay oriented crystal. Sinubokan ng China ang klase na ito noong 2005, at ngayon ay mayroon na kami ng lahat ng mga materyales na ito. Ang pinakamodernong mga gas turbine ay nakarating sa H-grade, at ngayon ay meron na kami ng aming ikalawang henerasyon ng single crystals.

Sa pangkalahatan, ang mga baba sa 1 MW ay tinatawag na mikro-gas turbine. Sa katunayan, ang mga mikro-gas turbine sa ibang bansa ay hindi gumagamit ng ganitong mabuting alumpiras dahil sa mababang temperatura. Gumagamit sila ng ilang espesyal na bakal, at madalas ay hindi gumagamit ng equiaxed crystals. Ang mga tungkol sa 15 MW ay tinatawag na maliit na gas turbines, na pangunahing gumagamit ng equiaxed crystals. Mayroon ding ilang espesyal na kumpanya sa ibang bansa na gumagamit ng espesyal na bakal, ngunit dahil sa kanilang napakabuting coating, mas magandang ginawa nila ito. Ang mga maliit at medium na 30~50 MW ay umuubos ng higit pang oriented crystals, o ang klase ng F. Ang mas malalaking mga ito ay gumagamit ng mga unang at ikalawang heneryong single crystals, na mga lokal na brand natin.

Kadalasan ay ginagamit ang mga maliit at medium na, pati na rin ang micro gas turbines sa distributed power at combined heat and power. Ang mga ito na humahati sa 30 MW at 15 MW ay kadalasang ginagamit sa Sichuan, habang ang mga ito na humahati sa 7 MW ay kadalasang ginagamit sa Chongqing. Ito ay may kaugnayan sa kalakihan ng kanilang industriyal na parke. Ang mga ito na malapit sa 30 MW ay kadalasang ginagamit sa Jiangsu, at ang mga ito mula 50 MW hanggang 100 MW ay kadalasang ginagamit sa mga industriyal na parke sa Guangdong, pangkalahatan para sa distributed power o combined heat and power. Ang mga ito na higit sa 100 MW ay pangunahing ginagamit para sa ilang malaking pagsisikap ng elektro panghimpapawid o bilang base load power stations. Sa industriya ng langis at gas, pangunahing ginagamit ang mga maliit. Sa upstream mining industriya, kadalasang ginagamit ang mga 7 MW at 15 MW, at ang midstream pipeline transport ay pangunahing 15 MW at 30 MW.

Ang sistema ng disenyo ng mga gas turbine na mas mababa sa 30 MW ay katumbas na matatag, at ang sistemang proseso ng anyo ay pati na rin katumbas na matatag. Maaaring maabot ng rate ng OBT ang 85%. Kinakailangan pa rin ng industriyal na gas turbine ang pagsunod sa ekonomikong pagganap, pagsusuri ng teknikal at ekonomiko, o cost performance, at ang pangunahing indikador ng pagsusuri ay ang yield rate.

Sa mga katamtamang at malaking gas turbine, maliit lamang ang ating nakumpounding na disenyong software, disenyong mga especificasyon, at mga database ng ilang materiales at proseso sa ating sistema ng disenyo (pamahalaan), kaya hindi pa lubos na matatag ang sistemang ito at mababa ang produktibidad nito. Ang F-level o oryentadong crystal ay isang punto ng pagbabago. Sa ibaba ng oryentadong crystal, sapat pa ang ating kinikilingan upang makipagkompyetensiya sa internasyonal na antas. Sa itaas ng oryentadong crystal, sa antas ng industriya, mayroon pa tayong tiyak na hiwa. Ibinigay itong sektor sa pambansang koponan. Ilang sentral na korporasyon ay gumagawa ng ilang pangunahing pag-aaral at pag-unlad, at ang pagsisinvest sa pangunahing materiales at proseso ay malaki.

Industriyal na Kadena

Sa upstream ng indsutriya ng gas turbine sa aking bansa, mga tagagawa ng high-temperature alloys, titanium alloys, composite materials, aluminum alloys at ordinary steel ay patas na kasama ang Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group, atbp. Sa midstream na bahagi at komponente link, ginagamit ang mga materyales para sa pag-cast, pag-forge o iba pang proseso upang gawing turbine blades, axis at iba pang mga parte. Ang mga blade at iba pang mga parte ay binuo sa pamamagitan ng proseso ng pag-cast. Kasama sa mga pangunahing lokal na manunulakay ng casting at forge ang Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd., atbp. Pagkatapos ay, sa downstream na buong-makinang manunulakay, pinapatong ang iba't ibang mga parte upang gawing buong makina. Kasama sa mga pangunahing manunulakay ang AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric, atbp.

Ang mga industriya sa upstream, lalo na ang mga produkto tulad ng high-temperature alloys, high-temperature titanium alloys, thermal barrier coatings, at advanced ceramic composite materials, ay may malaking papel sa pagsulong ng industriya ng pambansang paggawa ng armas at high-end equipment manufacturing. Ang pinagana gas turbines sa bansa ay pangunahing ginagamit para sa paggawa ng kuryente, at maliit na bahagi ay ginagamit para sa pag-inom ng tubig, pagdadala ng hangin, at pagpapatakbo ng presyon sa mga oil and gas fields, at bilang pwersa para sa mga barko at tank. Ang pagsisikap ay nakakatuon sa distributed power generation, combined heat and power, transportasyon ng natural gas pipeline, propulsyon ng barko, at mechanical drive. May malaking potensyal na merkado ang mga gas turbine ng bansa sa distributed energy supply, pressurization stations, industrial power generation at iba pang mga larangan, at sinusuportahan ito ng mga patakaran para sa mabilis na pag-unlad ng industriya. Ang kasalukuyang malalaking proyekto sa bansa tulad ng 'West-to-East Gas Transmission', 'West-to-East Power Transmission' at 'South-to-North Water Diversion', pati na rin ang mabilis na pag-unlad ng industriya ng pambaril sa bansa, ay nagdulot ng mabilis na pagtaas sa demand para sa mga gas turbine sa bansa.

Patakaran ng Industriya

Ang modernong sistema ng enerhiya sa ika-14 na Planong Limang Taon ay naglalista rin ng mga gas turbine bilang isang pangunahing teknolohiya, ipinapapatong ito halos sa parehong antas bilang ang nuclear energy, bagong sistemang pang-enerhiya, enerhiyang pampagamit at hydrogen energy.

Ang State Power Investment Corporation ay nagawa na dalawang espesyal na proyekto, isa ay isang malaking proyekto para sa mga heavy-duty gas turbines, kabilang ang mga gas turbine na may blend na hydrogen. Isang pure hydrogen ay itinayo sa Inner Mongolia ngunit hindi pa ito inilunsad. Ang Jingmen Power Plant ay gumamit na ng 15% blend. Ang Harbin Electric at Guangdong Electric Group, na kilala rin bilang Guangdong Energy Group, ay nagtrabaho sa isang proyekto ng hydrogen-blending sa Daya Bay, at ang Hangzhou Steam Turbine at Siemens ay nagtrabaho sa isang proyekto ng hydrogen-blending sa Zhoushan.

Ang mga gas turbine ay madalas na ginagamit sa West-East Gas Pipeline at sa mga offshore oil platform. Bilang isang kumpanya na may ugnayan sa militar, ang CNOOC ay dinulog din ng Estados Unidos at kinaharap ang panganib ng katataposan ng suplay. Habang naganap ang digmaan sa pagitan ng Rusya at Ukranya, ang mga gas turbine ng Siemens na binili ng Rusya ay itinigil nang kanilang ipadalaw sa Canada para sa pagsasanay, na nagdulot ng epekto sa enerhiyang seguridad. Dapat sundin agad ang lokalizasyon.

Pangkalahatang Espasyo

Noong 2022, ang produksyon ng gas turbine sa aking bansa ay 4.0563 milyong kilowatts, at ang demand ay humigit-kumulang sa 6.7986 milyong kilowatts.

Ayon sa estadistika, ang sukat ng pamilihan ng gas turbine sa aking bansa ay umabot sa 61.669 bilyong piso noong 2022, kung saan ang sukat ng pamilihan ng mikro gas turbine ay 893 milyong piso, ang sukat ng pamilihan ng liwanag na gas turbine ay 56.569 bilyong piso, at ang sukat ng pamilihan ng mahabang gas turbine ay 4.207 bilyong piso.

Ang aking bansa ay may kakayanang magproduksyon ng mga liit na gas turbine (kapangyarihan ibaba pa sa 50MW) nang independiyente na, at maaaring i-export ang mga low-end na ito, ngunit ang mga mahahangin na gas turbine (kapangyarihan higit sa 50MW) ay patuloy pang depende sa mga importasyon, at ang core na teknolohiya ay halos pinamumunuan ng mga internasyonal na manufakturero tulad ng GE sa Estados Unidos, Mitsubishi sa Hapon, at Siemens sa Alemanya. May panganib na ma-choked sa lokal na merkado. Ayon sa datos mula sa Custom Administration, ang mga importasyon ng gas turbine noong 2022 ay US$4.161 bilyon at ang mga eksportasyon ay US$735 milyon.