文档介绍：燃气轮机简介
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%~%,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。
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。%。采用间冷—回热循 36
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()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,电厂,电厂正在筹建之中,
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、()、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