国内外燃气轮机发电技术的进展与前景
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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。
我国发展燃气——蒸汽联合循环的必要性及发展方向摘要:文章通过对燃气-蒸汽联合循环发电的特点和优势分析,结合我国现阶段经济发展的现状及政策,阐述了燃气-蒸汽联合循环发电技术在我国发展状况,并对燃气-蒸汽联合循环发电发展前景进行了深入的探讨。
关键词:燃气轮机;燃气-蒸汽联合循环发电;技术优势;发展及前景从20世纪中期开始,随着燃气轮机技术的应用,逐渐进入发电行业,由于技术局限,当时只能作为紧急备用电源和调峰机组。
20世纪80年代后燃气轮机功率和热效率都有了很大程度的提高,世界天然气资源进一步开发,使得燃气轮机及其联合循环在电力工业中的地位发生了巨大的变化,尤其是近十几年,燃气技术得到了突飞猛进的发展,使得燃气轮机联合循环发电技术趋于成熟。
近几年在发达国家每年新增的联合循环装机容量约占火电新增容量的40%~50%,其中主要是燃气轮机联合循环机组。
随着我国天然气川气东送、西气东输等项目的实施及天然气上游资源开发和下游市场利用,使天然气产业健康持续发展,带动了我国燃气轮机联合循环发电技术的快速发展。
相继建设了一批高效率、低污染的大型燃气-蒸汽联合循环电厂,收到了良好的经济效益和社会效益。
1 燃气-蒸汽联合循环发电的特点燃气轮机发电是一种清洁能源、绿色电力,具有高效、节能、环保等特点。
①发电的高效率。
燃气-蒸汽联合循环发电由燃气轮机单循环和郎肯循环构成,实现了能源的梯级利用,发电效率高达56%以上,形成极具个性的火力发电特点。
这是常规燃煤电厂根本无法比拟的高效率,把天然气的资源利用率整整提高了50%。
②发电的低污染。
燃机发电利用天然气燃烧发电,相对于其他燃料发电,天然气燃烧后过不产生灰尘和炉渣,因而不会对环境产生灰渣污染;天然气燃烧后几乎不产生SO2,常规燃煤电厂的SO2排放没有了,NOx的排放量仅为燃煤的19.2%,CO的排放量仅为燃煤的42.1%,燃煤成熟的技术把NOx、CO排放量降低到10-4~10-3的水平,起到了改善整个生态环境、保护环境的作用。
燃气轮机技术的发展与应用摘要:笔者长期从事新能源热电的工作,本文主要论述燃气轮机的发展概况和我国燃气轮机的研发基础等内容,本文旨在与同行探讨学习,共同进步。
关键词:燃气轮机;设计;研发基础近年来,随着全球范围内的能源与动力需求以及环境保护等要求的变化,燃气轮机得到了动力、电力等有关部门的高度重视,欧、美、日等国先后制定了先进燃气轮机技术研究发展计划,以极大的热情推动着燃气轮机的发展。
先进燃气轮机技术具备低噪音、高效率、低排放等一系列先进技术特点,是提供可靠、清洁、高质量发电及热电联供的最佳方式。
鉴于我国西部目前的电力发展状况及其自然环境和燃气轮机的技术特点,燃气轮机将在西部开发中得到广泛的重视与应用。
除了发电领域以外,燃气轮机在航海、航空、陆用动力方面也发挥着重要作用,俄罗斯和美国的主战坦克也都采用了燃气轮机作为动力,所以发展先进燃气轮机技术对国防建设也是非常重要的。
事实上,燃气轮机作为一种涉及航空、航海、陆用等国家安全的热力发动机,历来受到美国、前苏联两个军事大国以及西欧、日本等高度工业化国家的关注。
一、技术发展的趋势过去几十年燃气轮机技术取得了引人注目的进展,燃气轮机的性能不断地得到改进。
一方面在燃气轮机热力循环方面进行开发研究,其中最重要的一个方向是利用嫩气轮机排气的余热、回收其部分能量产生燕汽或回注入燃气轮机,即构成双工质平行复合循环燃气轮机,或供给汽轮机,即构成燃族联合循环动力装置。
另一方面通过先进航空技术的移植、不懈地完善燃气轮机零部件设计来改善简单循环燃气轮机的性能。
二、燃气轮机的发展概况燃气轮机自20世纪40年代问世以来,作为节能、高效、低污染的新型动力装置,经过战争需要的刺激和大批专家的努力,这一技术得到了高度发展并广泛应用于电力、能源、航空、舰船、航天、车辆、军事等领域。
六十多年来,燃气轮机的发展取得了引人注目的进步,燃机的性能不断提高,发电用燃气轮机技术的发展可以简单归纳以下几个方面:(1)微型燃机的发展。
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。
2024年微型燃气轮机市场规模分析引言微型燃气轮机作为一种新兴的发电技术,不仅具有高效率、低排放的特点,还能适应多种燃料,广泛应用于发电、空调和热水供应等领域。
本文旨在对微型燃气轮机市场规模进行分析,了解其发展趋势以及潜在的市场机会。
微型燃气轮机市场规模定义微型燃气轮机是指功率在100kW以下的燃气轮机,主要应用于小型和中型企业、机关单位以及家庭使用。
其较小的体积和灵活的安装方式使得微型燃气轮机在城市中的应用更加方便。
市场规模目前,微型燃气轮机市场正呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究数据显示,全球微型燃气轮机市场规模在过去几年中每年以10%的速度增长。
据预测,到2025年,全球微型燃气轮机市场的价值将达到数十亿美元。
驱动因素微型燃气轮机市场的快速发展得益于以下几个驱动因素:1.能源效率的提高:微型燃气轮机的热效率可以达到80%以上,相较于传统发电方式有较大的优势,能够有效降低能源消耗。
2.环保要求的提升:随着环保意识的增加和对大气污染的关注,微型燃气轮机因其低排放的特点受到越来越多的关注和采用。
3.能源多元化需求:微型燃气轮机可以适应多种燃料,如天然气、液化石油气等,能够满足不同地区和不同用户的能源需求。
4.市场潜力巨大:由于微型燃气轮机的安装、运维成本相对较低,且具有一定的发电能力,因此在一些偏远地区和新兴市场具有较大的市场需求。
市场分析地区分布目前,微型燃气轮机市场的主要消费地区包括北美、欧洲和亚洲。
其中,北美地区市场规模最大,占据全球市场份额的40%以上。
而亚洲地区的微型燃气轮机市场正在快速增长,预计在未来几年中将成为全球市场的新的增长点。
应用领域微型燃气轮机的应用领域非常广泛,包括发电、暖通空调、热水供应等。
其中,发电领域是微型燃气轮机的主要应用领域,占据市场份额的50%以上。
随着新能源政策的推进以及能源需求的增加,微型燃气轮机在发电领域的应用前景广阔。
市场竞争格局微型燃气轮机市场目前呈现出较为分散的竞争格局,市场前几名的厂商占据了市场份额的一半以上,但市场上仍有很多中小规模的厂商在不同领域中崭露头角。
燃气轮机技术发展及应用要点分析摘要:燃气轮机作为重要的工业设备,也是我国能源的战略性产业,燃气轮机发展好坏影响我国制造业与能源技术的进展,也会对国民经济产生不同程度影响。
本文中详细分析燃气轮机技术发展现状及应用情况,展望未来发展趋势,以供同行借鉴与参考。
关键词:燃气轮机;技术发展;应用要点引言燃气轮机的应用在现代企业生产中十分广泛,能够对国民经济发展中所需要的电力和能源进行输送与分配,还是国防领域中的重要应用设备,总体来说燃气轮机在现代社会运行中有着不可取代的作用。
近几年的燃气轮机发展技术已经达到了较高的水平,燃气轮机领域也取得了显著的科研成果。
1、燃气轮机发展概述1906年第一台效率为3%的燃气轮机问世。
20世纪40年代起燃气轮机开始进入工业的各个领域并得到了较为迅速的发展。
例如:1939年诞生于瑞士BBC公司的燃气轮机,功率1.5MW,初温550℃,效率17.3%。
进入20世纪80年代后,燃气轮机单机容量有很大程度的提高,特别是燃气-蒸汽联合循环技术日渐成熟。
随着世界范围内天然气资源的大力开发,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的变化,不仅可以作为紧急备用电源和调峰机组使用,而且还能用于带基本负荷机组。
经过不断应用最新的研究成果,提高技术水平,目前正在研究最大功率达460MW、燃气初温达1600℃、压气机压缩比约40、单循环效率为43%~44%的重型燃气轮机,其联合循环效率将高达65%;同时也在着手研究未来更加先进的燃气轮机,燃气初温的目标是1700℃。
目前燃气轮机单机效率已达36%~41.6%,最大单机功率已达375MW。
组成联合循环机组后,发电效率达55%~60%。
联合循环机组已成为发电市场的主流机组。
日本三菱公司研制的M501J型燃气轮机组成的联合循环在50%负荷工况下效率依然可以达到55%。
阿尔斯通公司的新GT26在40%负荷工况下NOx的排放依然低于25ppm(这里1ppm=10-6)。
微型燃气轮机技术进展及应用展望随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻,燃气轮机作为高效、清洁的能源转化设备,得到了广泛的关注和应用。
而微型燃气轮机作为燃气轮机发展的一个重要方向,随着微型化和便携化技术的不断成熟,其应用前景也越来越广阔。
本文将从微型燃气轮机技术的发展历程、应用领域和未来展望三个方面进行分析和探讨。
一、微型燃气轮机的发展历程自从燃气轮机发明以来,随着工业自动化和信息化的快速发展,燃气轮机逐渐被应用于各个领域。
然而,大型燃气轮机由于成本较高、占用空间大,且需要较长的启动时间和稳定处理能力,应用范围受到了限制。
因此,微型燃气轮机应运而生。
微型燃气轮机一般指额定功率在几千瓦以下的轮机,其主要特点是占用空间小、启动快、稳定性好、燃烧效率高、环境污染少等。
它的发展历程主要分为以下几个阶段:1. 第一代微型燃气轮机:20世纪50年代,美国和英国开始研制微型燃气轮机,并在1963年取得了成功,成为微型燃气轮机的第一代。
2. 第二代微型燃气轮机:20世纪70年代末,随着微型燃气轮机原理的深入研究,燃气轮机的效率和性能得到了大幅提高,微型化技术也逐渐成熟,微型燃气轮机得以实现商业化应用。
3. 第三代微型燃气轮机:近年来,随着新材料、新技术的快速发展,微型燃气轮机的效率、可靠性、经济性等得到了进一步提高,其应用领域也得到了扩展,成为研究和开发的热点领域。
二、微型燃气轮机的应用领域微型燃气轮机具有空间占用小、启动快、运转稳定等优点,因此广泛应用于民用、工业制造、军事航空和航天等领域。
以下是具体应用领域的简单介绍:1. 民用领域:微型燃气轮机可以用于家庭和个人的电力供应,如太阳能家庭配套供电、移动电源、家庭紧急备电等;也可以用于公共设施和城市能源供应,如医院、学校、商场、机场等建筑和公共设施的供电。
2. 工业制造领域:微型燃气轮机可用于工业制造设施的供电、加热和制冷,适用于对环境和能源要求高的场合,如半导体制造、医疗设施、通信基站、小型加油站等。
燃气轮机发电技术分析燃气轮机是一种常用的发电技术,它通过燃气的燃烧驱动涡轮机转动,进而驱动发电机产生电能。
燃气轮机发电技术具有高效率、低排放、灵活性强等特点,因此在发电行业被广泛应用。
本文将对燃气轮机发电技术进行分析,并探讨其发展趋势和应用前景。
一、燃气轮机发电技术原理1. 高效率:燃气轮机发电技术具有较高的发电效率,可以达到40%以上,相比传统的燃煤发电效率要高出很多。
这是因为燃气轮机在燃烧燃气时可以产生高温高压气流,转换成机械能驱动涡轮机转动,再转换成电能,整个过程能量转换效率高。
2. 低排放:燃气轮机发电技术燃烧燃气产生的废气中含有的污染物少,燃烧后的废气中的氮氧化物、二氧化硫和颗粒物等排放量都较低,对环境的影响小。
3. 灵活性强:燃气轮机发电技术响应速度快,启停机时间短,负荷调整范围广,适应性强,可以灵活应对电网的负荷变化,保障电网的稳定运行。
4. 运行成本低:相比传统的燃煤发电,燃气轮机发电技术的运行成本较低,燃气价格相对较低,维护费用也相对较低。
5. 燃气轮机发电技术采用干式或湿式燃烧室,可以使用天然气、石油气、生物气、合成气等多种燃气作为燃料,灵活性大。
1. 高效节能:随着科技的发展,燃气轮机的燃烧技术、材料技术不断进步,燃气轮机的效率也在不断提高,未来燃气轮机的发电效率将进一步提升。
2. 多燃料适应性:燃气轮机不仅能够使用天然气等传统燃气,还可以利用生物质气、合成气等多种新型清洁能源作为燃料,未来多燃料适应性将成为发展趋势。
3. 燃气轮机与余热利用技术结合:燃气轮机发电技术结合余热利用技术,可以有效提高系统总体效率,减少能源消耗和对环境的影响。
4. 智能化技术应用:随着智能化技术的不断发展,燃气轮机发电技术也将运用智能化技术,提高自动化程度,提高运行维护效率,降低人工成本。
5. 跨界合作发展:未来燃气轮机发电技术将与储能技术、智能电网技术等跨界合作发展,提高电网的安全稳定性和清洁能源利用效率。
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。
我国燃气发电发展现状及趋势摘要:燃气发电是一种利用天然气等燃气作为燃料,通过燃烧产生高温高压气体,驱动汽轮机或燃气轮机,再通过发电机将机械能转化为电能的发电方式。
其相对于传统的火电发电可节省更多的燃料消耗,同时对环境污染较少,更符合国家环保政策的要求。
关键词:燃气发电;发展现状;趋势继“十五”计划以来,我国天然气战略规划出现较大调整,各地的碳约束收紧,以新能源为主体的新型电力系统正在逐步建立。
我国的能源结构向着清洁化发展,未来天然气的发展要明确天然气发电与环境的关系,体现其调峰作用和环保价值。
本文从我国燃气发电发展优势与现状分析其了发展趋势,同时就如何更好地促进其健康发展做出了讨论。
一、我国燃气发电发展现状自2010年以来,我国燃气发电装机容量持续增长,截至2022年,全国燃气发电装机容量已达到了1.1亿千瓦,位居世界第三。
就我国发电而言,燃气发电在我国电力结构中的占比也在不断提高。
2020年,燃气发电占全国发电总量的比重达到了3.2%。
同时随着技术的不断升级,燃气电厂的效率逐步提高,同时对环境的影响也逐渐减少。
我国对于燃气发电的政策坚持“有序发展”“适度发展”两条原则。
目前,我国大部分燃气电厂都采用了先进的燃气轮机发电技术。
但我国燃气供应的总体规模还比较有限,因此在一些地区,燃气供应不足的问题仍然比较突出,现在的小规模天然气发电主要是在油田、气田、机场等地,想要真正实现大面积燃气发电作为分布能源站还需要一段时间。
因为我国燃气供应链条不完善,燃气供应不稳定,导致燃气发电项目建设困难,影响燃气发电的发展。
而且与其他发电方式相比,燃气发电的成本较高,竞争力不足,导致燃气发电项目投资难度大,同时燃气发电行业内部市场竞争压力大,企业之间的竞争越来越激烈,导致行业利润下降,投资回报率较低。
相对于发达国家而言,我国燃气发电技术还不够完善,设备性能和效率不高,难以满足日益增长的能源需求和环保要求。
而燃气发电虽然比传统的火电发电更加环保,但是仍然会产生一定的污染物排放,如CO2、NOx等,随着环保要求的提高,燃气发电将受到更大的压力。
重型燃气轮机现状与发展展望研究【摘要】重型燃气轮机在国内国外都有所涉猎,并且国内外都在加强对与重型燃气轮机的研究和分析。
这些年以来燃气轮机的技术水平正在不断更新、发展和完善,这都极大提升了当前的生产效率和生产质量。
但是时代在不断的进步,经济在不断的发展,科技在不断的创新,在此背景之下,我们应该结合重型燃气轮机的现实状况,对其未来发展情况进行展望研究和分析,本文也依据此开展探索,希望能为相关工作人员技术研发人员带来思考和启发。
【关键词】重型燃气轮机;研究现状;发展趋势【引言】燃气轮机属于一种精密度较高的仪器设备,它借助于高速旋转热力叶轮,将其中的热量不断由设备压缩、加热、膨胀、放热,然后再通过其他的辅助装备形成最终所需要的产品,目前围绕着重型燃气轮机的研究和分析,越来越多,未来如何才能提升其生产效率生产质量,降低其能耗,真正提高能源利用率成为了主要的研究方向。
一、重型燃气轮机技术发展概要重型燃气轮机,在20世纪50年代初就已经被生产出来,并且很多地方已经运用于实际的电力工业生产之中,由于重型燃气轮机具有其独特的容量小效率低的特点,因此在当时的电力系统中主要被用作紧急备用电源以及调峰期时使用。
20世纪60年代,欧美国家发生过一次解裂大事故,也正是因为那一次事故,大家认识到了,每一个电厂都应该配备有一定数量的燃气轮机发动机组,这样可以有效的规避风险,可以在出现风险时将危害以及灾难发生情况降到最低。
20世纪80年代之后,我国有关于重型燃气轮机的研究也在进一步的深入发展,迅速发展,相关的科学技术也在不断的进步和提高。
我国燃气轮机发电技术的发展整体起步并不晚,20世纪50年代就已经研制出了最新开始的燃气轮机,60年代至70年代初,我国的哈尔滨厂、东方厂就开始自主研发重型燃气轮机,当时与世界先进水平的差距还不大。
但是后续由于国家的相关政策调整,国家对于能源的垄断程度提高。
进入80世纪之后,我国的燃气轮机生产效率生产质量严重下降,生产基本停顿,此后生产中心燃气轮机的国内企业主要为南京汽轮电机厂,这也使得我国的燃气轮机和世界其他国家的发展水平逐步拉开的差距。
船舶燃气轮机技术和应用的展望摘要: 综述了燃气轮机技术和应用的发展情况, 并较为全面、系统地介绍了燃气轮机技术在各个领域中取得的进展, 对其技术发展和应用的趋势作了分析。
各国海军公认燃气轮机已成为大、中型水面战舰首选发动机。
随着新一代战舰的服役,越来越多的护卫舰、驱逐舰、巡洋舰和航空母舰装备了燃气轮机主动力装置。
关键词:船舶燃气轮机技术应用展望引言作为高效、节能、低污染的新型发动机 , 半个世纪以来在动力工程中燃气轮机技术和应用得到了飞速的发展。
过去十年燃气轮机技术又取得了长足的进步。
先进的航空技术在工业、船用燃气轮机中得到了进一步的应用 ,先进的航空技术在船用燃气轮机中得到了进一步的应用 ,并研制出多型新一代高性能燃气轮机。
1.船舶燃气轮机技术和应用因其效率高、功率大( 目前单机功率已高达50MW) 、比功大( 重量尺寸小) 、可靠性和利用率高、可维性良好、自动化控制程度高等诸多优点 ,船舶燃气轮机以其压倒多数的优势成为大中型水面战舰的主动力装置。
近年来 ,高性能商船的快速发展 ,为船舶燃气轮机提供了更广阔的应用市场。
1.1军用舰船英国于 1967 年率先提出实行水面战舰全燃推进的动力政策。
1969 年以后, 高性能第二代船舶燃气轮机 LM2500 研制成功, 美国海军动力装置迅速走上了全燃推进的道路, 并在装舰数量上远远超过了英国。
原苏联一直是船舶燃气轮机的最大使用国, 其海军装用燃机的舰艇数、燃机台数和装机总功率均占世界第一位。
80年代初 , 日本海军步英国、美国和原苏联后尘也走上了全燃推进的道路。
最近十多年, 其燃机装舰的速度和规模均超过了英国。
表 1 列出了上述四国海军燃机( 在役舰艇主动力装置)装舰情况。
目前的护卫舰, 尤其是装备现代武器的大型护卫舰 ,采用燃机( 含柴燃联合装置) 推进日益增多 ; 在驱逐舰和巡洋舰中,燃机将取代蒸汽机,成为两舰种的动力装置; 轻型航母也倾向于采用燃机驱动。
国内外燃气轮机发电技术的进展与前景Ting Bao was revised on January 6, 20021国内外燃气轮机发电技术的进展与前景阎保康浙江省电力试验研究所杭州3100141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。
近几年来,世界燃气轮机工业取得相当的成就和飞速的发展,几家着名的公司GE、ABB、Siemens、西屋等均与航空发动机设计、研究、制造厂彼此联营,保证及时地把航空发动机领域内的先进技术用来武装重型燃气轮机,以确保技术的先进性。
如压气机已采用“可控扩压”的概念进行设计,把单轴压气机的压缩比提高到了24~30的水平,透平叶片采用了航空机组的先进冷却结构和定向结晶制造工艺,使透平前的燃气温度提高到了1300℃的水平,由此明显地提高了机组的输出功率和热效率。
如GE公司的9FA、Siemens的V94.3A 等典型机组的燃机单循环功率为266MW,燃气初温为1270~1300℃,压缩比为16,净热效率达38%,由此组成的联合循环机组单机功率为380 MW,供电效率已达56~58%。
在本世纪初叶,世界上又将会出现新一代的先进燃气轮机,这种技术被称为“G技术”,专门用于50H Z和60H Z发电用燃气轮机发电装置,此类机组的燃气初温将提高到1427℃左右,相应地进一步提高输出功率和热效率,单机功率和净热效率将分别达到480 MW和60%的高水平。
为了降低燃气轮机的排放污染,采用往燃烧室中注蒸汽或水,在排气导管中装设选择性催化还原装置,以及采用干式低NO X排放燃烧室等措施。
在工业化的欧洲及世界其它地区,日趋严格的NO X和CO2排放的规定,迫使燃机制造商在一些烧天然气和油的机组中,开发干式低NO X燃烧室装置,其效果已达到NO X排放低于10 ppm水平。
从20世纪70年代出现石油危机后,工业发达国家都在大力进行燃气轮机燃煤的研究工作,燃煤联合循环种类有:整体煤气化联合循环(IGCC)、流化床燃煤联合循环(PFBC—CC和AF-BC—CC)、外燃式燃煤联合循环(IFC)、直接烧煤粉联合循环、整体煤气化燃料电池联合循环(ICFC—CC)及磁流体发电联合循环(MHD—CC)等形式。
目前,IGCC和PFBC—CC在世界范围内已开始进入实用商业化阶段,世界上几乎所有主要石油煤炭公司和动力制造厂商都加入开发行列,将燃煤联合循环技术不断发展。
至今,大型燃气轮机和联合循环机组交钥匙工程的比投资费用分别为$200~300/kW和$500~600/kW,而600 MW的燃煤超临界参数机组的造价为$1100/kW。
因此,燃机电站的比投资费用远低于燃煤电站。
3 我国燃气轮机发电技术3.1我国燃气轮机发展概况我国的燃气轮机发电事业始于1959年,当时从瑞士BCC公司引进两套6200 kW的单循环燃气轮机列车发电机组,燃料为大庆原油。
20世纪60年代,燃气轮机发电站的建设及其设备的制造生产初具规模,总装机容量达到6万kW,最大单机容量为45000 kW。
上汽厂、南汽厂、哈汽厂、东汽厂等制造厂曾先后设计生产过燃气轮机组,这些机组的技术性能都不高,燃气初温一般在600~700℃左右,热效率为16~25%,所建电站基本上是单循环机组。
客观地讲国家在当时也投入了不少力量,开辟和启动了燃气轮机发电领域,取得了一些研究成果。
但由于燃料政策及政治、经济方面的原因,使兴起不久的这项事业在20世纪60年代末陷入停滞不前的状况。
后来,于1972年和1976年分别从英国JB公司和日本日立公司引进了10套MS5000系列、PG5301型单机功率在21700~23000 kW单循环机组,从而使我国燃气轮发电机组总装机容量达到30万kW左右。
由于种种原因,我国燃机制造业在20世纪70年代开始萎缩,大部分制造厂停止生产,只保留南京汽轮电机厂为我国唯一生产燃气轮机的制造厂家。
目前,该厂与美国GE公司合作,已能批量生产MS6001系列燃机。
改革开放以后,燃气轮机发电事业也随着国家经济而飞速发展,从70年代到90年代,全国燃气轮机电厂由20余座发展到80余座,机组台数从20余台(套)增加到140多台(套),装机总容量从30万kW增加到近800万kW,尤以沿海经济发展最快的地区最为迅速,如广东、福建、上海、浙江、海南、江苏等地。
另外,石油化工部门在大庆、胜利、中原及新疆地区的油田和化工厂共建有燃机电厂30余座,装机60多套,总容量超过100万kW。
近年来,武汉、重庆、合肥、成都等经济发达地区也随着电力市场的需求,逐步稳定地兴建了一批燃机电站。
尽管如此,燃机总装机容量在电网中的比例仅2.3%左右,远低于发达国家的水平。
3.2我国燃气轮机发电技术水平我国于80年代以前所建的燃机电站基本上是简单循环机组,其经济技术性能较差,油耗在330 g/kW·h以上,热效率在26%左右。
80年代以后兴建的一批燃机电站,燃机单机容量大多为36 MW和100 MW等级,燃料多为轻柴油、原油或重油。
近几年着重发展了PG9E型的联合循环发电机组,其中浙江镇海、龙湾的两套300 MW燃气—蒸汽联合循环机组为国内最大的机组之一,其燃机技术具有80年代国际先进水平,燃气初温为1094℃,单循环热效率达32.6%左右,联合循环热效率达47.3%左右。
由于我国的优质资源相当缺少,价格相对较高,为降低发电成本,着重发展燃重油燃机,但燃重油燃机的发电技术难度很大。
深圳南山热电股份公司于90年代初开始在MS6001系列燃机上进行燃用重油试验,通过多次摸索,长期燃用重油连续发电获得了成功,取得了可贵的运行经验和较好的经济效益,目前,上海闸北、浙江镇海和龙湾燃机电厂都逐步掌握并提高了PG9E型燃机用重油运行的经验,不断提高了机组运行的安全可靠性能。
燃气轮发电机组在我国发电行业中得到巩固和发展的方向是:(1)大容量机组;(2)燃气—蒸汽联合循环;(3)燃重油或天然气;(4)投AGC功能。
然而,目前燃重油燃机的发电技术尚不完全成熟,燃重油对机组的负面影响有待进一步研究。
另外,燃机单循环运行的启停速度非常快,而联合循环运行的启停特性还需优化,以更好地适应电网大幅度频繁调峰的需要。
3.3我国燃气轮机发电的前景随着国家能源政策的调整和环境保护的增强,将大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。
国家电力公司天然气办公室研究意见是在华东、广东、福建等地建设一批进口油气、效率高、污染小、调峰性能好的燃气—蒸汽联合循环电站,天然气发电计划于2000年左右启动,2010年燃气电站规模达到2000万kW。
同时IGCC技术已列入国家八五、九八重大攻关项目,将从国外引进一套300 MW等级的示范电厂,以加快推广应用步伐。
1997年,华北电力设计院、西安热工研究院与荷兰Shell公司共同完成300 MW和400 MW级干法加料IGCC项目设计的初步可行性研究。
同时,正拟从国外引进2~4座100 MW等级的PFBC—CC,以此作为我国在新世纪内发展这两种洁净煤发电技术的基础。
另外,为降低燃机电厂成本,将联合循环技术对现有中小型电厂进行技术改造、增容、增效又是一条重要途径。
可见,燃气轮机发电在我国电网中的地位和作用将十分重要,前景光明。
4 我省燃气轮机发电状况随着我省经济的快速发展和电网峰谷差的日趋增大,我省于90年代初着手规划燃气轮机发电站,1994年正式签定了第一套引进型燃气—蒸汽联合循环发电机组合同,建于镇海电厂扩建端,规模为2台GE公司9E型燃气轮机组和1台100 MW及ALSHTOM公司汽轮机组,总容量为300 MW,燃料为180cst重油。
工程于1996年开工,1997年两台燃气轮机组单循环投产,1999年整套联合循环机组投AGC功能进入商业运行。
同时,龙湾也兴建了一套雷同于镇海的300MW联合循环机组,也于1999年整套机组投入商业运行,不同的是机组燃料为原油。
金华、瑞安、余姚、绍兴等也建成了燃机为MS6000系列的联合循环机组,燃料为轻油,这些燃气轮机组有的从法国ALSHTOM引进,有的为国产南汽厂产品,都具有高度的自动化水平。
可见,我省燃气轮机发电事业发展非常迅速,至今装机总容量已接近100万kW,它们在缓解我省电力供应紧张的同时,有效地增强了电网的调峰能力。
另外,从有关权威部门获悉,我省正在规划半山电厂Ⅱ期机组的技术改造项目,经过对多种方案论证,“300MW燃气—蒸汽联合循环机组”方案具有许多明显的有利优势而受到高度重视,目前正在抓紧论证。
随着国家西气东送工程的实施和东海油气田的开发,我省沿海地区拟建2400 MW天然气燃机电站也正在进行可行性研究中。
这样我省燃气轮机发电规模将更加壮大,装机比重将越来越大,技术将更为先进和新型。
可以说,不久的将来我省将会成为燃气轮机发电大省。