我国工业燃气轮机的现状与前景.doc
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我国工业燃气轮机的现状与前景一、世界工业燃气轮机的发展趋势1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来,经过60多年的发展,燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野,工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机(包括航机改型燃气轮机)。
80年代以后,燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。
由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点,逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。
为此,美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划,投入大量研究资金,使燃气轮机技术得到了更快的发展。
80年代末到90年代中期,重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术,发展了一批大功率高效率的燃气轮机,既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点,又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点,透平进口温度达1300℃以上,简单循环发电效率达36%~38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期,大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术,使燃气初温和循环效率进一步提高,单机功率进一步增大。
透平进口温度达1400℃以上,简单循环发电效率达37%~39.5%,单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机,主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组,由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW,供电效率已达55%~58%,最高60%,远高于超临界汽轮发电机组的效率(约40%~45%)。
而且,其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多,已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。
由于世界天然气供应充足,价格低廉,所以,最近几年世界上新增加的发电机组中,燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数,亚洲平均也已达36%,世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。
重型燃气轮机发展现状及展望引言:重型燃气轮机是一种高效、灵活的能源转换设备,具有广泛的应用领域,包括电力、石油化工、船舶和铁路等。
本文将探讨重型燃气轮机的发展现状,分析其面临的挑战,并展望未来发展方向。
一、发展现状1.1 技术进步与性能提升随着科技的进步和技术的发展,重型燃气轮机的性能得到了长足的提升。
燃烧技术的改进使其燃烧效率达到了新的高度,发电效率得到了显著提升。
同时,材料技术的进步使得燃气轮机的耐久性和可靠性得到了增强。
1.2 环保要求与节能效果随着全球环境问题的日益突出,重型燃气轮机在环保方面的要求也越来越高。
减少排放、提高能源利用效率成为了重型燃气轮机发展的重要课题。
通过改进燃烧技术和优化热循环系统,重型燃气轮机的排放量和能源消耗得到了有效控制。
1.3 应用领域的拓展重型燃气轮机的应用领域不断拓展,除了传统的发电和工业领域,还涉及到船舶和铁路等交通运输领域。
燃气轮机的高效性和灵活性使其成为这些领域的理想选择。
未来,随着新能源的发展和需求的增加,重型燃气轮机在多领域的应用将迎来更广阔的发展空间。
二、面临的挑战2.1 燃料多样性与供应安全重型燃气轮机的燃料多样性是其面临的一个挑战。
不同燃料的物理和化学特性不同,对燃气轮机的燃烧过程和性能产生影响。
同时,燃料供应的安全性也是一个关键问题,需要建立稳定可靠的供应链。
2.2 技术创新与成本压力重型燃气轮机的技术创新是其持续发展的关键。
新材料、新工艺、新燃烧技术的应用将进一步提升燃气轮机的性能。
然而,技术创新也带来了成本压力,如何在保持高性能的同时降低成本是一个重大挑战。
2.3 环境法规与可持续发展环境法规的不断加强对重型燃气轮机的发展带来了新的挑战。
排放限制的提高和环境保护的要求使得燃气轮机需要更加环保和可持续发展。
如何满足法规要求并保持经济性是一个亟待解决的问题。
三、未来发展展望3.1 高效节能技术的应用未来,重型燃气轮机将继续致力于高效节能技术的研发与应用。
国内外燃气轮机发电技术的进展与前景1前言随着社会生产力水平的不断提高和经济的迅速增长,对于能源的需求也在快速增长。
目前,世界火电站汽轮机长期占统治地位的局面已开始动摇,“大型电站以联合机组为主,中、小型机组以热电并供居多”已是许多工业发达国家电站发展的主要格局。
燃气轮机具有极强的适配性,能够作为多种发电模式,以成为当今世界发电的主要形式之一,由于该装置,特别是联合循环发电装置具有效率高、机动性好,不仅可以作为电网的调峰机组,且更多地用于电网的基本负荷发电,又能满足日益严格的环保要求,其地位将得到巩固和加强。
我国自改革开放以来,随着电力工业的迅猛发展和电网峰谷差的日趋增大,燃气轮机发电得到重视和发展。
近几年已相继兴建了一批具有80年代国际先进水平的机组,在缓解电力紧缺的同时,有效地发挥了其增强电网调峰能力的作用。
跨入21世纪,随着科技发展、能源政策的调整,如何高效、洁净利用化石能源已成为电力领域的突出问题。
燃气—蒸汽联合循环发电越来越受到国家有关方面的重视,必将得到进一步的快速发展。
2 国际燃气轮机发电技术燃气轮机是从20世纪50年代开始逐渐登上发电工业舞台的,由于当时机组的单机容量小、热效率低而在电力系统中只能作为紧急备用电源和调峰机组。
60年代加深了对电网中必须配备一定数量的燃气轮发电机组的认识,从安全和调峰的目的出发,燃气轮发电机组在电网中的比例达到8%~12%。
从80年代以后由于燃气轮机的功率和热效率均得到很大程度的提高,特别是燃气—蒸汽联合循环机型成熟,再加上世界范围内天然气资源进一步开发,燃气轮机及其联合循环在世界电力系统中的地位发生了明显变化,它们不仅仅可以用作紧急备用电源和调峰负荷机组,还能带基本负荷和中间负荷。
美国在1990~2000年期间新增长的发电容量为1.13亿kW,其中燃气轮机电站和蒸汽轮机电站的容量分别为44%,第一次出现了朗肯循环和布莱顿循环平分秋色的局面,在德国前者则占2/3左右,由此可见在世界范围内燃气轮机及其联合循环已成为火电发展的主要方向。
燃气轮机市场前景分析引言燃气轮机作为一种高效、低排放的能源转换设备,在能源行业中扮演着重要的角色。
随着全球能源需求的不断增长,燃气轮机市场正面临着巨大的发展潜力。
本文将对燃气轮机市场的前景进行深入分析,包括市场规模、市场趋势以及市场竞争等方面。
市场规模分析根据市场调研数据显示,燃气轮机市场的规模逐年增长。
在过去几年中,燃气轮机市场年均增长率达到了XX%。
预计在未来几年内,市场规模将进一步扩大。
这主要得益于全球能源需求的持续增长以及政府对环保能源的推动。
市场趋势分析1.清洁能源需求上升:随着环保意识的增强,各国政府加大了对清洁能源的投资和支持力度。
燃气轮机作为一种低排放、高效能源转换设备,将受到更多市场的青睐。
2.市场竞争加剧:随着市场规模的扩大,燃气轮机市场竞争也日益激烈。
除了传统的燃气轮机制造商外,新兴企业也加入了市场。
这些企业通过创新技术和低成本策略来获得市场份额。
3.智能化发展:随着科技的进步,燃气轮机也不断向智能化方向发展。
智能化燃气轮机具有更高的效率和更低的维护成本,将成为市场的主要趋势。
4.地区市场差异化:由于各地区的能源需求和政策规定存在差异,燃气轮机市场在各个地区的发展也存在差异。
部分地区市场规模较大,而另一些地区则处于初级发展阶段。
市场竞争分析目前,燃气轮机市场存在多家主要竞争对手,包括GE、西门子、MHPS等。
这些公司凭借其雄厚的技术实力和市场经验,占据了市场的主导地位。
然而,随着市场竞争的加剧,一些新兴企业也开始崭露头角,例如ABB、天锡动力等。
这些企业通过技术创新和战略合作来提高市场竞争力。
总结燃气轮机市场在未来几年内将保持强劲的增长势头。
清洁能源需求的提升、市场竞争的加剧以及智能化发展等因素将推动市场的发展。
同时,地区市场差异化和不断涌现的新竞争对手也给市场带来了挑战。
燃气轮机制造商需要不断创新,提高产品性能和服务质量,以赢得市场份额。
微型燃气轮机市场前景分析引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,燃气轮机作为一种高效、清洁的能源转换技术,受到了越来越多的关注。
尤其是微型燃气轮机,由于其小型化、轻便化和灵活应用等特点,被认为是未来能源领域的重要技术。
本文将从市场潜力、应用领域和发展趋势等方面,对微型燃气轮机市场前景进行深入分析。
市场潜力目前市场情况目前,微型燃气轮机市场发展还处于初级阶段。
主要应用领域集中在工业、住宅和商业等领域。
工业领域由于对能源要求较高,对微型燃气轮机的需求更加迫切。
住宅领域则主要用于家庭供暖和热水供应。
商业领域主要应用于酒店、购物中心等场所的供能。
在市场规模方面,目前微型燃气轮机市场规模较小,但增长速度较快。
市场潜力分析随着环境治理的不断加强和能源需求的增长,微型燃气轮机市场将迎来更大的发展机遇。
首先,随着环保政策的推动,传统化石燃料将逐渐被淘汰,清洁能源将成为未来发展的趋势。
微型燃气轮机作为一种清洁高效的能源转换技术,将受到更多市场的青睐。
其次,工业领域对能源供应的要求越来越高,传统燃煤锅炉等设备已不能满足需求,微型燃气轮机正是填补这一空白的理想选择。
此外,随着科技的不断进步,微型燃气轮机的性能将不断提升,成本将逐渐降低,进一步推动市场的发展。
应用领域微型燃气轮机具有广泛的应用领域,主要包括以下几个方面:工业领域微型燃气轮机在工业领域的应用主要包括工业供能和分布式发电。
工业供能方面,微型燃气轮机可用于工厂的制冷、热水供应和压缩空气供应等。
分布式发电方面,微型燃气轮机可以为工厂提供稳定可靠的电力供应,降低对传统电网的依赖。
住宅领域微型燃气轮机在住宅领域主要应用于家庭供暖和热水供应。
由于微型燃气轮机体积小、功率密度大,适合于家庭使用。
同时,微型燃气轮机的高效性能也能够降低家庭能源消耗,减少对传统能源的依赖。
商业领域商业领域是微型燃气轮机的另一个重要应用领域。
微型燃气轮机可用于酒店、购物中心等商业场所的供能,满足其对电力、热水和制冷等方面的需求。
微型燃气轮机研究与应用微型燃气轮机是一种高效、可靠、灵活的热力设备,已经在工厂、学校、住宅等多个领域得到了广泛的应用,其中最为典型的就是微型燃气轮机发电。
本文旨在介绍微型燃气轮机的研究现状和应用前景,以及其存在的问题和发展方向。
一、微型燃气轮机概述微型燃气轮机是基于燃气轮机技术的一种小型发电设备,其原理是利用高温高压下的燃气驱动叶轮旋转,驱动发电机工作。
与传统的燃油发电机相比,微型燃气轮机具有高效率、低污染、可靠性高、运行成本低等优点,特别是在固定负载、长时间运行的场合下性能优越。
二、微型燃气轮机技术的研究现状目前,微型燃气轮机技术已经进入一个成熟发展阶段,一些企业和高校开展了相关研究,燃气轮机技术也得到了较大的发展。
总体上,微型燃气轮机技术的研究现状可以概括为以下几个方面:1. 燃气轮机机型设计当前,微型燃气轮机技术的研究主要集中在机型设计方面,包括叶轮和燃烧室的设计。
目前采用的基本叶轮类型有:开式叶轮和封闭型叶轮。
开式叶轮由多片叶片组成,用于传输动能,封闭型叶轮包括静叶、转轮和动叶,广泛应用于工业燃气轮机。
对于燃烧室的设计,主要有截形燃烧室和环状燃烧室等。
2. 燃气轮机材料研究在微型燃气轮机中,钛合金、高温合金等高分子材料的应用得到了很大的发展。
新材料的应用,可以大大提高燃气轮机的温度和耐腐蚀性,提高机器的质量和使用寿命,同时也能够减少由于运行产生的噪音等负面影响。
3. 燃气轮机节能技术研究随着环保和低碳经济政策的逐步推进,燃气轮机的节能技术也愈发重要。
经过多年的研究,目前主要有三种燃气轮机的节能技术:循环废热利用技术、燃气轮机热交换技术、燃气轮机冷凝技术。
在这些节能技术的帮助下,微型燃气轮机的能源利用效率得到了更大程度的提高。
三、微型燃气轮机的应用前景微型燃气轮机具有很大的应用前景和市场需求。
在现今紧张的能源环境下,燃气轮机的优势非常明显,不仅可以解决能源供电和环境污染等问题,同时也能够推动低碳经济和工业发展。
浅析高炉煤气燃气轮机联合循环的发展现状与前景高炉煤气燃气轮机联合循环技术是将高炉煤气作为燃料,通过燃气轮机发电,再利用余热产生蒸汽,最终由蒸汽轮机发电的一种联合循环发电技术。
这种技术不仅能够有效利用高炉煤气这一廉价、清洁的资源,还能够提高能源利用效率,降低发电成本。
在当前环境保护、资源节约的大背景下,高炉煤气燃气轮机联合循环技术备受关注,并在不断发展壮大。
本文将对高炉煤气燃气轮机联合循环的发展现状与前景进行浅析。
一、发展现状1、技术应用情况高炉煤气燃气轮机联合循环技术最早是在发达国家得到应用的,如德国、日本等。
其后,中国、印度等发展中国家也开始在煤化工、冶金等领域逐步推广应用。
目前,一些大型钢铁企业已经建设了高炉煤气燃气轮机联合循环发电项目,如包钢集团、宝钢集团等。
这些项目的运行表明,高炉煤气燃气轮机联合循环技术在能源利用效率、环境友好性等方面都取得了显著成果。
2、技术优势高炉煤气燃气轮机联合循环技术具有诸多优势。
其能源利用效率高,可达到60%以上,相比传统的燃煤发电厂要高出20%左右。
高炉煤气是一种廉价的能源,利用高炉煤气作为燃料可以有效降低发电成本,提高电力市场竞争力。
高炉煤气中的硫、氮等有害成分可以被高效清除,降低对环境的污染。
高炉煤气燃气轮机联合循环技术是一种清洁、低排放的能源利用方式,有助于应对全球气候变化、改善环境空气质量。
二、发展前景1、市场需求随着全球工业化、城镇化进程的加快,能源需求不断增长,资源环境压力持续加大。
在这种情况下,节能减排已经成为各国共同的发展目标。
高炉煤气燃气轮机联合循环技术是一种有效的节能减排手段,可以满足市场对清洁、高效能源的需求。
尤其是在发达国家,政策法规对清洁能源的支持力度加大,高炉煤气燃气轮机联合循环技术的市场需求前景巨大。
高炉煤气燃气轮机联合循环技术在应用过程中还存在不少问题,如高炉煤气成分复杂、稳定性差,对燃气轮机的运行稳定性要求高等。
未来的发展重点之一就是技术改进。
中国燃气发电产业发展现状与前景分析一、燃气发电产业概述燃气发电是将天然气、煤层气、沼气等燃气作为燃料,通过燃烧产生热能,再利用热能驱动涡轮发电机组发电的一种方式。
燃气发电产业是一项新兴的高效清洁能源产业,具有污染低、效率高、响应速度快等优点,因此在世界范围内得到了广泛的应用。
二、中国燃气发电产业现状分析1.市场现状近年来,随着国家环保政策的不断升级和对清洁能源的需求不断增加,燃气发电产业在中国市场上快速发展。
根据统计数据,在2019年,中国燃气发电装机容量已经达到了4246.5万千瓦,其中,燃气燃料占比逐年提高,2019年达到65.2%,成为燃气发电产业的主流燃料。
2.技术现状从技术角度上看,中国燃气发电产业的技术水平相对较高,多数燃气发电企业能够生产高效、稳定的发电设备。
同时,燃气发电产业已经形成了从燃气供应、发电设备制造到发电运营等完整的产业链,以及标准化、规模化的生产模式。
3.政策现状政策环境是燃气发电产业健康发展的重要保障。
当前,中国政府在能源政策中加强了对清洁、高效能源的支持和倡导,提高了对燃气发电产业的政策倾斜,为行业发展提供了有力的保障。
三、中国燃气发电产业发展前景分析1.市场前景随着我国经济的快速发展和城市化进程不断加快,能源消耗量将继续增加,环保问题也日益凸显。
燃气发电产业将持续保持高速发展,成为未来清洁能源产业之一。
2.技术前景燃气发电设备不断更新换代,如燃气轮机发电技术、燃气内燃发电机组技术等,将不断提高燃气发电的效率和降低成本。
同时,智能化、数字化技术的应用将为燃气发电产业带来更多的发展机遇。
3.政策前景未来,中国政府将继续加大对燃气发电产业的政策支持,为产业健康发展提供更好的环境。
在气改电政策推动下,燃气发电将在国家能源政策中扮演更加重要的角色。
四、结论总的来说,中国燃气发电产业拥有广阔的市场和优越的技术基础,在政策保障的支持下,其未来发展前景广阔。
同时,燃气发电产业也面临着技术更新、市场竞争等挑战,需要不断提高技术含量、完善产业链,实现可持续发展。
微型燃气轮机的应用和发展前景一、引言微型燃气轮机是一种小型化的燃气轮机,具有体积小、分量轻、启动快、效率高等特点。
本文将重点探讨微型燃气轮机的应用领域以及其未来的发展前景。
二、微型燃气轮机的应用领域1. 工业领域微型燃气轮机在工业领域有着广泛的应用。
它可以用于供电、发电以及驱动工业设备等方面。
由于其小型化的特点,可以灵便布置在各个工业场所,提供可靠的电力支持。
此外,微型燃气轮机还可以与废热回收技术结合,提高能源利用效率,减少能源浪费。
2. 建造领域微型燃气轮机可以应用于建造领域的供暖和供热系统。
通过与余热回收装置结合,微型燃气轮机可以将废热转化为热能,提供供暖和供热的同时,减少能源消耗和环境污染。
3. 航空航天领域微型燃气轮机在航空航天领域有着重要的应用价值。
由于其小型化和高效率的特点,微型燃气轮机可以用于小型飞机、直升机和无人机等飞行器的动力系统。
相比传统的内燃机,微型燃气轮机具有更高的功率密度和更低的振动噪声,可以提升飞行器的性能和安全性。
4. 交通运输领域微型燃气轮机可以应用于交通运输领域,如汽车、公交车、火车等。
与传统的内燃机相比,微型燃气轮机具有更高的热效率和更低的排放,可以提高交通工具的能源利用效率,减少尾气排放对环境的污染。
三、微型燃气轮机的发展前景1. 技术发展微型燃气轮机的发展离不开技术的支持。
目前,微型燃气轮机的关键技术主要包括燃烧技术、材料技术、控制技术等方面。
随着技术的不断进步,微型燃气轮机的效率将进一步提高,分量和体积将进一步减小,可靠性和稳定性将进一步增强。
2. 市场需求随着全球能源危机的日益加剧和环境污染问题的日益突出,对高效、清洁能源的需求不断增加。
微型燃气轮机作为一种高效、清洁的能源转换装置,将受到市场的广泛关注和需求。
特别是在新兴经济体和发展中国家,微型燃气轮机有着巨大的市场潜力。
3. 政策支持各国政府对于节能减排和可再生能源的政策支持也将推动微型燃气轮机的发展。
我国工业燃气轮机的现状与前景南京汽轮电机(集团)有限责任公司薛福培一、世界工业燃气轮机的发展趋势1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来,经过60多年的发展,燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野,工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机(包括航机改型燃气轮机)。
80年代以后,燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。
由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点,逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。
为此,美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划,投入大量研究资金,使燃气轮机技术得到了更快的发展。
80年代末到90年代中期,重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术,发展了一批大功率高效率的燃气轮机,既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点,又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点,透平进口温度达1300℃以上,简单循环发电效率达36%~38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期,大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术,使燃气初温和循环效率进一步提高,单机功率进一步增大。
透平进口温度达1400℃以上,简单循环发电效率达37%~39.5%,单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机,主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组,由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW,供电效率已达55%~58%,最高60%,远高于超临界汽轮发电机组的效率(约40%~45%)。
而且,其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多,已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。
由于世界天然气供应充足,价格低廉,所以,最近几年世界上新增加的发电机组中,燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数,亚洲平均也已达36%,世界市场上已出现了燃气36轮机供不应求的局面。
目前,美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化,现代化的坦克应用燃气轮机为动力,输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。
先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。
采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%~30%工况下,热效率下降很少,可保持在41%。
现正在开发功率大于40MW,涡轮前温度为1427℃~1480℃,简单循环热效率达45℃~50℃的轻型燃气轮机。
微型燃气轮机作为分布式电源也取得显著进展。
近20余年来,洁净燃煤发电技术已取得重要进展,最有希望的两种解决途径为:整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床联合循环(PFBC),燃气轮机均是其中的关键设备。
至今,全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂,还有一批IGCC电厂正在筹建之中,IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。
PFBC 电站已投运5座,成功地进行了示范运行,正逐步进入商业化运行阶段。
世界重型燃气轮机制造业经过60多年的研制、发展和竞争,目前已形成了高度垄断的局面,即以GE、西门子/西屋、原ABB等主导公司为核心,其它制造公司多数与主导公司结成伙伴关系,合作生产或购买制造技术生产。
日本的三菱公司值得关注,它最初应用西屋的技术生产燃气轮机,后来发展为与西屋联合开发新型燃气轮机。
1998年三菱与西屋分手,成为拥有独立制造技术的世界重型燃气轮机制造企业之一。
燃气轮机与内燃机相比,具有重量轻、体积小、单机功率大、运行平稳、寿命长、维修方便等优点,它早已在飞机发动机中取得了独占地位。
由于美、英、俄等国对航空技术高度重视,投入了大量研究开发资金,因此,航空的燃气轮机技术比工业燃气轮机发展更迅速。
目前,世界的轻型燃气轮机制造业也形成了GE、R.R(罗尔斯.罗伊斯)、P&W(普惠)三大主导企业。
近年来,俄罗斯、乌克兰等国借助前苏联强大的航空工业基础,也在加紧进行航机改型工作,推出了一批轻型燃气轮机。
2、工业燃气轮机技术发展的四代技术燃气轮机是一项多种技术集成的高技术,按技术特征,工业型燃气轮机可分为四代:过去的半个世纪,世界发展了头两代工业燃气轮机,其传统的提高性能途径是:不断地提高透平初温,相应地增大压气机压比和完善有关部件。
未来五十年,可能主要利用新材料和新技术的突破,再开发出两代新的燃气轮机。
(1)第一代始自四、五十年代1939年秋,瑞士研制出世界首台4MW燃气轮机发电机组。
1949年世界首套燃气蒸汽联合循环发电装置投入运行。
五十年代初,透平初温只有600~700℃,那时主要靠耐热材料性能的改善,平均每年上升约10℃。
六十年代后,还藉助于37空气冷却技术,透平初温平均每年升20℃。
到了八十年代,已把初温升至850~1000℃。
第一代技术的特点是:单轴重型结构(航空移植除外),初期高温合金,简单空冷技术,亚音速压气机,机械液压式或模拟式电子调节系统。
性能参数特征:透平初温小于1000℃,压比在4-10,简单循环效率小于30%。
(2)第二代已达当今最高水平从七十年代开始,充分吸收先进航空技术和传统汽轮机技术,沿着传统的途径不断提高性能,现已开发出一批“F”、“FA”、“3A”型技术的新产品,它代表着当今工业燃气轮机的最高水平:透平初温达到1260-1300℃,压比10-30,简单循环效率36-40%,联合循环效率55-58%。
第二代技术特征:轻重结合结构,超级合金和保护涂层,先进的空冷技术,低污染燃烧,数字式微机控制系统,联合循环总能系统。
性能参数特征透平初温小于1430℃,简单循环效率小于40%,联合循环效率小于60%。
(3)第三代正在开制其主要特征是采用更有效的蒸汽冷却技术,高温部件的材料仍以超级合金为主,采用先进工艺(定向结晶,单晶叶片等)进一步改善合金性能,部分静部件可能采用陶瓷材料。
应用智能型微机控制系统也是一个方向。
GE公司的GE37是相当于第三代水平的喷气发动机,正在研制,它使用现有超级合金和少量可提供的陶瓷材料,透平初温在1400℃~1500℃,短时达到1600℃。
正在研制第三代工业燃气轮机的典型代表是许多公司的H型技术产品,它们采用蒸汽冷却,以保证达到1430℃以上的初温。
(4)第四代正在构思对第四代燃气轮机的构思是基于采用革命性的新材料,发动机处于或接近理论燃烧空气量条件下工作,透平初温将大于1600-1800℃,冷却系统可能被取消,现采用的熔点1200℃、密度为8g/cm3的超级合金将被淘汰,新的高级材料应是小密度(<5g/cm3)的、有更好的综合高温性能,也许陶瓷材料是一种选择。
美国工业燃气轮机在总体上处于世界领先地位,已开发出“FA”型产品,正在开发“G”型和“H”型(透平初温1430℃,单机功率280MW,单机联合循环功率480MW,系统效率将突破60%),正在实施多项大的发展计划,如先进动力透平系统(ATS)等,还和欧洲合作执行将高性能航空发动机改型为先进工业燃气轮机的先进燃气轮机合作计划(CAGT)。
欧洲在发电用大型燃气轮机方面不比美国逊色。
德国、瑞士和瑞典有自己研制的高性能燃气轮机。
日本、英国、意大利、法国等国都生产当今性能最好的“FA”型燃气轮机,但都沿用外国的技术。
英国和法国有航机陆用领域有很大进展。
日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展38迅速。
注:⑴美国IHPTETT和ATS计划:在国际市场上,美国燃气轮机在技术水平和产量方面均具有领先地位,是其在贸易方面保持大量顺差的主要产业之一。
为了保持在军务和商业竞争方面的领先地位,美国对下一代燃气轮机的发展,正在投入大量资金,实施多项大的发展计划。
如:·IHPTET计划:这项为期16年(1987~2003年)的计划是针对航空的要求提出的,要使航空发动机的推重比现有最高水平的基础翻一番,达到20。
该项计划的投资为45亿美元。
除此之外,近年来美国还有4~5个大中型航空发电动机研制项目。
这些,都为美国先进燃气轮机技术的发展提供了技术基础。
·ATS计划:即先进透平动力系统(Advanced Tubine Systems)计划。
由美国能源部主持,政府与工业界共同投资7亿美元历时8年(1992~2000年)的计划,主要目标是:透平初温1427℃,系统效率约60%,以煤为燃料,更好的RAM性能,低水耗,低污染(Nox<9ppm,CO<10ppm)。
⑵美国和欧洲合作的CAGT计划:即先进燃气轮机(Collaborative Advanced Gas Turbine)合作计划。
是一项由美国牵头,美、欧22个部门和公司参加的多国计划,主要是将波音777飞机配装的三种超级风扇发动机(GE90,PW4000和Trent)改为先进的燃气轮机。
当前首要项目是ICAD(中间冷却)方案,透平转子前温度为1700~1755K,简单循环效率为45~47%。
ICAD是实现更先进的循环-HAT的第一步。
HAT循环的热效率可达61~63%。
⑶欧共体EC-ATS计划:从80年代中期起,欧共体赞助研究新一代高效率(简单循环效率为40%,联合循环效率为>60%)的先进燃气轮机(EC-ATS)计划。
其研究内容和美国ATS计划的第1和2阶段研究内容相仿。
这个计划由一个叶轮机械研究协会(Turbo AG)来协调和组织,成员包括ABB,BMW,Daimler Benz,Rolls-Royce,和Siemens。
⑷日本发展高效率燃气轮机:一九七八年,日本通产省工业技术院制订了主要内容为能源技术研究和开展“月光计划”,共有五个项目,第一个就是“先进燃气轮机”。
日本的燃气轮机是靠与美国进行技术协作发展起来的,即购买生产许可证仿制美国的产品,而“月光计划”研制的高温高效燃气轮机则完全依靠日本自己掌握的技术来赶超国际水平了,这是日本燃气轮机行业的一个新的起点。
另外,日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
二、我国燃气轮机工业现状1、我国重型燃气轮工业的现状我国重型燃气轮机制造业始于五十年代末。
六十年代至七十年代初,上海汽39轮机厂股份有限公司(原上汽厂)、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司(原哈汽厂)、东方汽轮机厂和南京汽轮电机(集团)有限责任公司(原南汽厂)都曾以厂所校联合的方式,自行设计和生产过燃气轮机,透平进气初温为700℃等级,与当时的世界水平差距不大。
典型机型有1MW、1.5MW、3MW、6MW发电机组,6MW 船用机组,3500hp、4500hp机车用机组。
七十年代中期,为配合川沪输气管线的建设,由国家计委批准,以南汽为基础,投资1.4亿,并将各地燃机专业人员200余人调入南汽,建设了我国重型燃气轮机科研生产基地。
并由原第一机械工业部负责在南汽组织了由全国近百个单位参加的“2万3千千瓦燃机”大会战,透平进气初温990℃等级。