Põhimõisted
"Gaasiturbiinide sõnastiku" (GB/T 15135-2018) järgi viitab gaasiturbiin pideva vooluga pöörlevale masinale (üksmasinale), mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks, sealhulgas kompressoriks, kütteseadmeks. töövedelik (näiteks põlemiskamber), turbiin, juhtimissüsteem ja abiseadmed.
Tööstuslikud gaasiturbiinmootorid, mida üldiselt nimetatakse gaasiturbiinideks või turbiinideks, tööstuslikeks gaasimootoriteks, on sisuliselt samad, mis lennukiturbiingaasimootorid (mida nimetatakse lennukimootoriteks), kuid rakendusstsenaariumid on veidi erinevad. Nad suruvad kõrgsurvegaasi kokku põlemiskambrisse ja keemilise energia reaktsiooni kaudu muudavad keemilise energia turbiini kaudu mehaaniliseks tööks (turbiini transliteratsioon).
Energia muundamise seadmena on gaasiturbiin lennukimootor, mis taevas lennates muudab lennukipetrooleumi propelleri jaoks mehaaniliseks energiaks; maapinnal kasutatav gaasiturbiin muudab maagaasi ja õli generaatori jaoks mehaaniliseks energiaks.
Auruturbiinid, sisepõlemismootorid ja gaasiturbiinid töötati esmakordselt välja sõjalaevadel kasutamiseks. Auruturbiine kasutati enne I maailmasõda, sisepõlemismootoreid I ja II maailmasõja ajal ning sõjalaevade gaasiturbiine arendati pärast II maailmasõda. Neid muudeti lennukimootoritest ja neid kasutati peamiselt suurtel pinnalaevadel.
Gaasiturbiinidel on mitmeid omadusi:
Esiteks võib teoreetiline energia muundamise efektiivsus ulatuda 88%-ni, mis on seni maailma kõrgeima energia muundamise efektiivsusega seade. Kütuseelemendid on väidetavalt võimelised saavutama 90% konversiooniefektiivsust, kuid neid pole veel täielikult turule viidud; sisepõlemismootorite energia muundamise teoreetiline kasutegur on 88%, mida on testitud aastakümneid.
Teiseks on gaasiturbiinide põlemistemperatuur suhteliselt kõrge ja kahjulike gaaside emissioon suhteliselt madal.
Kolmandaks on võimsustihedus suhteliselt suur. Üks konteineri suurune masin suudab hävitajat energiaga varustada; Maakonna tsiviilelektri jaoks piisab põhimõtteliselt kahest konteinerist. Auruturbiinid on väga suured, näiteks diiselmootorid ja üle 10 megavatise võimsusega sisepõlemismootorid, mis on põhimõtteliselt suured, tuhandeid tonne kaaluvad ja kümnete meetrite kõrgused seadmed.
Neljandaks, gaasiturbiinid ei ole nagu sisepõlemismootorid, mis on takt-tüüpi ja tööd tehakse kord 4 takti järel. Gaasiturbiinid töötavad pidevalt ja turbiin on keerisliin. See on kõrgeima energia muundamise efektiivsusega termomootorseade, mis muundab keemilise energia soojusenergiaks ja mehaaniliseks energiaks.
1970. aastatel jõudsid gaasiturbiinid USA naftatööstusse, millest sündisid tööstuslikud gaasiturbiinid. Lennukimootorid nõuavad suhteliselt suurt jõudlust, on suhteliselt keerukad ja suhteliselt lühikese elueaga; tööstuslikud mootorid ei pea kaalu vähendama, on tehtud väga tugevaks ja nõuavad suhteliselt pikka eluiga. Umbes 1980ndatel, maagaasi arenguga, sisenes see energiatööstusesse.
Pärast II maailmasõda ei olnud USA tehniline tase kuigi kõrge. Varaseim omandamine toimus Itaalia ettevõtetes, mis on Euroopas pöörlevate seadmete pealinn. Tüüpiline Briti firma on lennukimootoreid valmistav Rolls-Royce. Üldiselt hakkavad lennukimootoreid tootvad ettevõtted tootma gaasiturbiine. Saksamaa Siemens osteti üle kogu Euroopa, samuti omandati Rolls-Royce'i lennuki modifikatsioon. Venemaa gaasiturbiinid on peamiselt koostöös Ukrainaga. Kõik kujundused on Venemaal ja mõned tootmisbaasid asuvad Ukrainas Mariupolis.
Viimastel aastakümnetel on tõelise raskeveojõulise gaasiturbiini välja töötanud ainult Jaapani Mitsubishi ja Kawasaki toodab väiksemaid, nii et teatud künnis on siiski olemas. Väikesed ja keskmise suurusega gaasiturbiinid on peamiselt GE, eriti sõjaliseks kasutuseks. Peavoolu hävitajad on enamasti GE, LM-2500 mudel. Siemens omandas osa oma väikestest gaasiturbiinidest Ühendkuningriigis Lincolnis, võimsusega alla 15 MW, ja osa Rootsist Finspångist. Väikeste gaasiturbiinide parim ettevõte on USA Solar, mis on klientidele väga lähedal ja omab maailma suurimat turuosa alla 15 MW võimsusega väikeste gaasiturbiinide osas.
Klassifikatsioon
Struktuurivormi ja väljundvõimsuse järgi võib gaasiturbiinid jagada kolme kategooriasse: mikro-, kerged ja rasked. Nende hulgas saab õhusõidukite mootoritest (tuntud ka kui "aero-to-gas") modifitseerida mikro- ja kergeid gaasiturbiine, mille võimsus on tavaliselt 50 MW, ning neid saab kasutada tööstuslikul elektritootmisel, laevade võimsusel, torujuhtmete võimendamiseks, tankides. vedurid, hajutatud elektritootmine ning soojuse ja elektri koostootmine. Raskeveokite gaasiturbiinide võimsus on üle 50 MW ja neid kasutatakse peamiselt paiksete generaatoritena maal, näiteks linna elektrivõrkudes.
Raskeveokite gaasimootorid liigitatakse üldiselt temperatuuri järgi. Klassid E, F, G ja H vastavad erinevatele põlemistemperatuuridele. Tehnilisest vaatenurgast on eelistatavam neid klassifitseerida sulami temperatuuritaluvuse alusel.
Hiinas on need põhimõtteliselt väikesed gaasiturbiinid. Väikesed gaasiturbiinid liigitatakse üldiselt struktuuri järgi: üheteljelised, kaheteljelised, kolmeteljelised, aeromodifitseeritud, tööstuslikud ja harva temperatuuri järgi, kuna väikeste gaasiturbiinide temperatuur ei ole raskeveokite gaasiga võrreldes nii kõrge. turbiinid. Need, mille võimsustase on alla 30 megavati, on tegelikult võrdsed kristallid, st E-klassi kristallid. See pole absoluutne ja mõned arenenumad on jõudnud F-klassi. E-klass toodeti Hiinas proovitootmises 1995. aastal. Umbes 50 megavatti vastab tõenäoliselt F-klassile, mis on orienteeritud kristall. Hiinas valmistati see klass 2005. aastal proovitööna ja nüüd on meil kõik need materjalid olemas. Kõige arenenumad gaasiturbiinid on jõudnud H-klassi ja meil on nüüd oma teise põlvkonna monokristallid.
Üldiselt nimetatakse neid alla 1 MW mikrogaasiturbiinideks. Tegelikult ei kasuta mikrogaasiturbiinid välismaal nii häid sulameid madala temperatuuri tõttu. Nad kasutavad mõnda spetsiaalset terast ja harva kasutatakse võrdse teljega kristalle. Neid, mille võimsus on umbes 15 MW, nimetatakse väikesteks gaasiturbiinideks, mis kasutavad peamiselt samateljelisi kristalle. Välismaal on ka mõned erifirmad, kes kasutavad eriteraseid, aga kuna nende katted on eriti head, tehakse neid paremaks. Väikesed ja keskmise suurusega 30–50 MW kasutavad tavaliselt rohkem orienteeritud kristalle, st F-klassi kristalle. Suuremates kasutatakse esimese ja teise põlvkonna monokristalle, mis on meie kodumaised kaubamärgid.
Väikeseid ja keskmise suurusega ning mikrogaasiturbiine kasutatakse enamasti hajutatud elektris ning soojuse ja elektri koostootmises. Sichuanis kasutatakse enamasti alla 30 MW ja 15 MW võimsusi ning alla 7 MW võimsusi enamasti Chongqingis. See on seotud selle tööstusparkide ulatusega. Umbes 30 MW võimsust kasutatakse enamasti Jiangsus ja 50 MW kuni 100 MW võimsusi kasutatakse enamasti Guangdongi tööstusparkides, tavaliselt hajutatud elektri või soojuse ja elektri koostootmiseks. Neid, mis on üle 100 MW, kasutatakse põhiliselt mõne suure elektrivõrgu tipptaseme reguleerimiseks või baaskoormusega elektrijaamadena. Nafta- ja gaasitööstus kasutab põhiliselt väikeseid. Ülesvoolu mäetööstuses kasutatakse enamasti 7 MW ja 15 MW ning keskvoolu torujuhtmetransport on peamiselt 15 MW ja 30 MW.
Alla 30 MW gaasiturbiinide projekteerimissüsteem on suhteliselt küps ja ka protsessimaterjalide süsteem on suhteliselt küps. OBT tootlus võib ulatuda 85% -ni. Tööstuslikud gaasiturbiinid peavad endiselt keskenduma majandustulemustele, tehnilisele ja majanduslikule hindamisele või kulutulemustele ning peamine hindamisnäitaja on tootlus.
Keskmiste ja suurte gaasiturbiinide puhul on meil (kodumaisel) vähe projekteerimistarkvara, projekteerimisspetsifikatsioone ning mõnede materjalide ja protsesside andmebaase meie projekteerimissüsteemis, nii et see projekteerimissüsteem ei ole väga küps ja tootlus ei ole kõrge . F-taseme ehk orienteeritud kristall on veelahkmeks. Allpool orienteeritud kristalli oleme endiselt piisavalt enesekindlad, et osaleda rahvusvahelisel konkursil. Orienteeritud kristallist kõrgemal, tööstuslikul tasemel, on meil siiski teatud lõhe. See ala antakse üle rahvusmeeskonnale. Mitmed kesksed ettevõtted tegelevad alusuuringute ja arendustegevusega ning investeering põhimaterjalidesse ja põhiprotsessidesse on tohutu.
Tööstuskett
Minu kodumaa gaasiturbiinitööstuse ahelast ülesvoolu kuuluvad kõrgtemperatuuriliste sulamite, titaanisulamite, komposiitmaterjalide, alumiiniumsulamite ja üldise terase tootjad Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group jne. Keskvoolu osade ja komponentide ühenduslüli materjale valatakse, sepistatakse või kasutatakse muid protsesse turbiini labade, võllide ja muude osade valmistamiseks. Terad ja muud osad moodustatakse valamise teel. Peamised kodumaised valu- ja sepistamistootjad on Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. jne. Seejärel monteerivad allavoolu tervete masinate tootjad erinevad osad terveteks masinateks. Suuremate tootjate hulka kuuluvad AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric jne.
Varasematel tööstusharudel, eriti sellistel toodetel nagu kõrge temperatuuriga sulamid, kõrge temperatuuriga titaanisulamid, termotõkkekatted ja täiustatud keraamilised komposiitmaterjalid, on oluline roll riigi kaitsetööstuse ja tipptasemel seadmete tootmise edendamisel. Koduseid gaasiturbiine kasutatakse peamiselt elektritootmiseks ning vähesel määral vee sissepritse, õhu sisselaske, nafta- ja gaasiväljade survestamise ning laevade ja tankide elektrienergia tootmiseks. Keskendutakse hajutatud elektritootmisele, soojuse ja elektri koostootmisele, maagaasi torutranspordile, laevade tõukejõule ja mehaanilisele ajamile. aspekt. minu riigi gaasiturbiinidel on tohutu potentsiaalne turg hajutatud energiavarustuses, survejaamades, tööstuslikus elektritootmises ja muudes valdkondades ning poliitika toetab tööstuse kiiret arengut. minu riigi praegused suuremahulised projektid, nagu "lääne-ida gaasiülekanne", "läänest itta elektriülekanne" ja "lõunast põhjasuunaline veesuunamine", samuti minu riigi laevaehitustööstuse kiire areng on viinud minu riigi nõudluse gaasiturbiinide järele kiire kasvuni.
Tööstuspoliitika
14. viie aasta plaani kaasaegne energiasüsteem loetleb ka gaasiturbiinid põhilise võtmetehnoloogiana, asetades selle põhimõtteliselt samale tasemele tuumaenergia, uute elektrisüsteemide, energia salvestamise ja vesinikuenergiaga.
State Power Investment Corporation on teinud kaks eriprojekti, millest üks on suur projekt raskeveokite gaasiturbiinidele, sealhulgas vesinikuga segatud gaasiturbiinidele. Sise-Mongoolias on ehitatud puhas vesinik, kuid seda pole veel kasutusele võetud. Jingmeni elektrijaam on seganud 15%. Harbin Electric ja Guangdong Electric Group, mis on Guangdong Energy Group, on läbi viinud vesiniku segamise projekti Daya lahes ning Hangzhou Steam Turbine ja Siemens on teinud vesiniku segamise projekti Zhoushanis.
Gaasiturbiine kasutatakse laialdaselt lääne-ida gaasijuhtmes ja avamere naftaplatvormidel. Sõjaväega seotud ettevõttena on CNOOC-i sanktsioonid kehtestanud ka USA ja tal on oht tarnete vähendamiseks. Vene-Ukraina sõja ajal peeti Venemaa ostetud Siemensi gaasiturbiinid Kanadasse remonti saatmisel kinni, mõjutades energiajulgeolekut. Lokaliseerimine tuleb läbi viia niipea kui võimalik.
Turu ruum
Aastal 2022 on minu riigi gaasiturbiinide toodang 4,0563 miljonit kilovatti ja nõudlus umbes 6,7986 miljonit kilovatti.
Statistika kohaselt ulatus minu riigi gaasiturbiinide turu suurus 2022. aastal 61,669 miljardi jüaanini, millest mikrogaasiturbiinide turu suurus oli 893 miljonit jüaani, kergete gaasiturbiinide turu suurus 56,569 miljardit jüaani ja turu suurus raskete gaasiturbiinide hind oli 4,207 miljardit jüaani.
Minu riigil on nüüd võimalus iseseisvalt toota kergeid gaasiturbiine (võimsus alla 50 MW) ja madala kvaliteediga gaasiturbiine saab isegi eksportida, kuid rasked gaasiturbiinid (võimsusega üle 50 MW) sõltuvad endiselt põhiliselt impordist ja põhitehnoloogia on põhimõtteliselt monopoliseerivad rahvusvahelised tootjad, nagu GE Ameerika Ühendriikides, Mitsubishi Jaapanis ja Siemens Saksamaal. Koduturul on oht "lämbuda". Peatolliameti andmetel on gaasiturbiinide import 2022. aastal 4,161 miljardit USA dollarit ja eksport 735 miljonit USA dollarit.
