Основни понятия
Според „Речника на газовите турбини“ (GB/T 15135-2018), газовата турбина се отнася до въртяща се машина с непрекъснат поток (единична машина), която преобразува топлинната енергия в механична работа, включително компресор, оборудване за отопление на работен флуид (като горивна камера), турбина, система за управление и спомагателно оборудване.
Промишлените газотурбинни двигатели, обикновено наричани газови турбини или турбини, индустриални газови двигатели, са по същество същото нещо като авиационните турбинни газови двигатели (наричани авиационни двигатели), но сценариите на приложение са малко по-различни. Те компресират газ под високо налягане в горивна камера и чрез реакцията на химическа енергия преобразуват химическата енергия в механична работа чрез турбина (транслитерация на турбина).
Като устройство за преобразуване на енергия, газовата турбина е самолетен двигател, който преобразува авиационния керосин в механична енергия за витлото, когато лети в небето; газова турбина, използвана на земята, преобразува природния газ и нефта в механична енергия за генератора.
Парни турбини, двигатели с вътрешно горене и газови турбини за първи път са разработени за използване на военни кораби. Парните турбини са използвани преди Първата световна война, двигателите с вътрешно горене са използвани по време на Първата и Втората световна война, а газовите турбини за военни кораби са разработени след Втората световна война. Те са модифицирани от авиационни двигатели и са използвани главно на големи надводни кораби.
Газовите турбини имат няколко характеристики:
Първо, теоретичната ефективност на преобразуване на енергия може да достигне 88%, което е устройството с най-висока ефективност на преобразуване на енергия в света досега. Твърди се, че горивните клетки могат да постигнат ефективност на преобразуване от 90%, но те все още не са напълно комерсиализирани; теоретичната ефективност на преобразуване на енергията на двигателите с вътрешно горене е 88%, което е тествано от десетилетия.
Второ, температурата на горене на газовите турбини е сравнително висока и емисиите на вредни газове са сравнително ниски.
Трето, плътността на мощността е сравнително голяма. Една машина с размерите на контейнер може да достави енергия на разрушител; два контейнера са достатъчни за цивилното електричество на окръг. Парните турбини са много големи, като дизелови двигатели и двигатели с вътрешно горене с мощност над 10 мегавата, които са основно големи устройства, тежащи хиляди тонове и десетки метри високи.
Четвърто, газовите турбини не са като двигателите с вътрешно горене, които са тактови и работата се извършва веднъж на всеки 4 такта. Газовите турбини работят непрекъснато, а турбината е вихрова линия. Това е устройство за термичен двигател с най-висока ефективност на преобразуване на енергия, преобразуващо химическата енергия в топлинна енергия и механична енергия.
През 70-те години газовите турбини навлизат в петролната индустрия на САЩ, давайки началото на промишлените газови турбини. Авиационните двигатели изискват относително висока производителност, относително са сложни и имат относително кратък живот; индустриалните двигатели не се нуждаят от намаляване на теглото, направени са много здрави и изискват относително дълъг живот. Около 80-те години на миналия век, с развитието на природния газ, той навлиза в енергетиката.
След Втората световна война техническото ниво на Съединените щати не беше много високо. Най-ранното придобиване беше от италиански компании, които са столицата на ротационното оборудване в Европа. Типичната британска компания е Rolls-Royce, която произвежда двигатели за самолети. Като цяло компаниите, които произвеждат авиационни двигатели, ще произвеждат газови турбини. Германският Siemens беше придобит в цяла Европа, а също така придоби самолетната модификация на Rolls-Royce. Руските газови турбини са основно в сътрудничество с Украйна. Всички проекти са в Русия, а някои от производствените бази са в Мариупол, Украйна.
През последните десетилетия само Mitsubishi от Япония е разработила истинска тежкотоварна газова турбина, а Kawasaki прави по-малки, така че все още има определен праг. Малките и средни газови турбини са предимно GE, особено за военна употреба. Основните разрушители са предимно GE, моделът LM-2500. Siemens придоби някои от малките си газови турбини в Линкълн, Обединеното кралство, с капацитет под 15 MW, и някои във Финспанг, Швеция. Най-добрата компания за малки газови турбини е Solar в САЩ, която е много близо до своите клиенти и има най-висок пазарен дял в света за малки газови турбини с мощност под 15 MW.
Класификация
Според структурната форма и изходната мощност газовите турбини могат да бъдат разделени на три категории: микро, леки и тежки. Сред тях микро- и леките газови турбини могат да бъдат модифицирани от самолетни двигатели (известни също като "аеро-към-газ"), с мощност обикновено в рамките на 50 MW и могат да се използват в промишлено производство на електроенергия, корабна енергия, тръбопроводи, резервоари локомотиви, разпределено производство на електроенергия и комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. Тежкотоварните газови турбини имат мощност над 50 MW и се използват главно като фиксирани генератори на сушата, като градски електрически мрежи.
Тежкотоварните газови двигатели обикновено се класифицират според температурата. Клас E, F, G и H съответстват на различни температури на горене. От инженерна гледна точка е по-предпочитано да се класифицират въз основа на температурната носеща способност на сплавта.
В Китай това са основно малки газови турбини. Малките газови турбини обикновено се класифицират по структура: едноосни, двуосни, триосни, авиомодифицирани, индустриални и рядко класифицирани по температура, тъй като температурата на малките газови турбини не е толкова висока в сравнение с тежкотоварните газови турбини. Тези с нива на мощност под 30 мегавата всъщност са равноосни кристали, тоест Е-клас. Това не е абсолютно и някои по-напреднали са достигнали степен F. E-клас е пробно произведен в Китай през 1995 г. Около 50 мегавата вероятно съответстват на F-клас, който е ориентиран кристал. Китай изпробва класа през 2005 г. и сега имаме всички тези материали. Най-модерните газови турбини са достигнали H-клас и сега разполагаме с монокристали от второ поколение.
Обикновено тези под 1 MW се наричат микрогазови турбини. Всъщност микрогазовите турбини в чужбина не използват толкова добри сплави поради ниската температура. Те използват някои специални стомани и рядко използват равноосни кристали. Тези около 15 MW се наричат малки газови турбини, които използват главно равноосни кристали. Има и някои специални компании в чужбина, които използват специални стомани, но тъй като техните покрития са особено добри, те се правят по-добри. Малки и средни 30~50 MW обикновено използват по-ориентирани кристали, тоест F-клас. По-големите използват монокристали от първо и второ поколение, които са наши родни марки.
Малките и средни и микро газови турбини се използват най-вече в разпределена мощност и комбинирано производство на топлина и енергия. Тези под 30 MW и 15 MW се използват предимно в Съчуан, а тези под 7 MW се използват предимно в Чунцин. Това е свързано с мащаба на нейните индустриални паркове. Тези около 30 MW се използват най-вече в Jiangsu, а тези от 50 MW до 100 MW се използват най-вече в индустриалните паркове в Гуангдонг, обикновено за разпределено захранване или комбинирано производство на топлина и енергия. Тези с мощност над 100 MW основно се използват за регулиране на големи пикове на електроенергийната мрежа или като електроцентрали с базов товар. Петролната и газовата индустрия основно използва малки. В минната индустрия нагоре по веригата се използват най-вече 7 MW и 15 MW, а транспортът по междинния тръбопровод е главно 15 MW и 30 MW.
Системата за проектиране на газови турбини под 30 MW е сравнително зряла и системата за технологични материали също е сравнително зряла. Доходността на OBT може да достигне 85%. Промишлените газови турбини все още трябва да се съсредоточат върху икономическото представяне, техническата и икономическа оценка или ефективността на разходите, а основният показател за оценка е степента на добив.
За средни и големи газови турбини ние (местни) имаме малко натрупване на софтуер за проектиране, спецификации на дизайна и бази данни за някои материали и процеси в нашата система за проектиране, така че тази система за проектиране не е много зряла и степента на добив не е висока . F-ниво или ориентиран кристал е вододел. Под кристално ориентиран, ние все още сме достатъчно уверени, за да участваме в международна конкуренция. Над ориентирания кристал, на индустриално ниво, все още имаме известна празнина. Тази зона е предадена на националния отбор. Няколко централни предприятия извършват някои основни изследвания и разработки, а инвестициите в основни материали и основни процеси са огромни.
Индустриална верига
Нагоре по веригата на индустрията за газови турбини в моята страна производителите на високотемпературни сплави, титанови сплави, композитни материали, алуминиеви сплави и обща стомана включват Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group и т.н. материалите се отливат, коват или се извършват други процеси за направата на турбинни лопатки, валове и други части. Остриетата и другите части се оформят чрез процес на леене. Основните местни производители на отливки и коване включват Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. и др. След това производителите на цели машини надолу по веригата сглобяват различни части в цели машини. Основните производители включват AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric и др.
Индустриите нагоре по веригата, особено продукти като високотемпературни сплави, високотемпературни титанови сплави, термични бариерни покрития и усъвършенствани керамични композитни материали, имат значителна роля в насърчаването на националната отбранителна индустрия и производството на оборудване от висок клас. Домашните газови турбини се използват главно за производство на електроенергия и малък брой се използват за впръскване на вода, всмукване на въздух, херметизиране в нефтени и газови находища и захранване на кораби и резервоари. Фокусът е върху разпределеното производство на електроенергия, комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия, тръбопроводен транспорт на природен газ, задвижване на кораби и механично задвижване. аспект. газовите турбини на моята страна имат огромни потенциални пазари в разпределени енергийни доставки, станции за херметизиране, промишлено производство на електроенергия и други области, а политиките подкрепят бързото развитие на индустрията. настоящите широкомащабни проекти на моята страна като „Пренос на газ от запад към изток“, „Пренос на енергия от запад към изток“ и „Отклоняване на водата от юг към север“, както и бързото развитие на корабостроителната индустрия в моята страна доведоха до бързо нарастване на търсенето на газови турбини в моята страна.
Индустриална политика
Съвременната енергийна система на 14-ия петгодишен план също изброява газовите турбини като основна ключова технология, като по същество ги поставя на същото ниво като ядрената енергия, новите енергийни системи, съхранението на енергия и водородната енергия.
Държавната енергийна инвестиционна корпорация е изпълнила два специални проекта, единият е основен проект за тежкотоварни газови турбини, включително газови турбини с водородна смес. Един чист водород е построен във Вътрешна Монголия, но все още не е пуснат в експлоатация. Електроцентралата Jingmen е смесила 15%. Harbin Electric и Guangdong Electric Group, която е Guangdong Energy Group, изпълниха проект за смесване на водород в Daya Bay, а Hangzhou Steam Turbine и Siemens изпълниха проект за смесване на водород в Zhoushan.
Газовите турбини се използват широко в газопровода Запад-Изток и на офшорни нефтени платформи. Като военно предприятие, CNOOC също беше санкционирано от Съединените щати и е изправено пред риск от прекъсване на доставките. По време на руско-украинската война газовите турбини Siemens, закупени от Русия, бяха задържани, когато бяха изпратени в Канада за ремонт, което засегна енергийната сигурност. Локализацията трябва да се извърши възможно най-скоро.
Пазарно пространство
През 2022 г. производството на газови турбини в моята страна ще бъде 4,0563 милиона киловата, а търсенето ще бъде около 6,7986 милиона киловата.
Според статистиката размерът на пазара на газови турбини в моята страна достигна 61,669 милиарда юана през 2022 г., от които пазарният размер на микро газовите турбини беше 893 милиона юана, пазарният размер на леките газови турбини беше 56,569 милиарда юана, а пазарният размер на тежки газови турбини е 4,207 милиарда юана.
Сега моята страна има способността самостоятелно да произвежда леки газови турбини (мощност под 50 MW), а тези от нисък клас дори могат да бъдат изнасяни, но тежките газови турбини (мощност над 50 MW) все още основно зависят от вноса и основната технология е основно монополизиран от международни производители като GE в Съединените щати, Mitsubishi в Япония и Siemens в Германия. Съществува риск от "задушаване" на вътрешния пазар. Според данни на Главната митническа администрация вносът на газови турбини през 2022 г. ще бъде 4,161 милиарда щатски долара, а износът ще бъде 735 милиона щатски долара.
