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◆ 全球顶尖的燃气轮机制造强国之中国

燃气轮机是一种内燃机,其将燃料的化学能以旋转动力的形式转换为机械能,这种机械能可用于为各种工业过程提供动力,发电是其最重要的应用之一。燃气轮机的优点包括高可靠性,低运行成本和高功率密度,燃气轮机也可以使用清洁和可再生的能源运行,从而减少碳排放。在热电联产或热电联产(CHP)过程中使用的燃气轮机通过利用废气产生进一步产生蒸汽来提高电厂的效率,燃气轮机的这些好处以及更严格的碳排放标准将在未来几年推动对燃气轮机的需求。

1939年,瑞士BBC公司制造了世界上第一台发电用燃气轮机,机组出力4MW,效率17.4%,转速3000RPM,透平进口温度550℃。995年,机组检修时状态仍然良好。直到2002年8月18日,历经1908次启停,服役63年之久的世界上第一台商用发电燃气轮机由于发电机损坏而永久关停。

燃气轮机具白体积小、重量轻、启动快、维修方便、运行可靠、白动化程度高、造价低等一系列优点,在各个领域中得到广泛的应用。燃气轮机被发明以来,在能源利用和能量转换中占有非常重要的位置,从发电、供热、能源勘采,直到海、陆、空运载工具的推进领域,已得到非常广泛的应用。
据Maximize Market Research统计,2020年全球燃气轮机市场中,曾经有约32%市值的燃气轮机应用于发电行业,约29%市值的燃气轮机应用于油气行业,其余39%的燃气轮机则应用于载具等其他工业领域。
下面分别介绍全球燃气轮机制造强国之一:中国。


一、中国


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中国在燃气轮机技术发展上经过几十年的不懈努力,已在舰用燃气轮机和工业燃气轮机上开始追赶上了世界主流水平,比如中国装备万吨级055大型导弹驱逐舰就是采用了四台国产的QC280燃气轮机,而且随着QC280舰用燃气轮机的量产,未来在大功率舰用燃气轮机的选择上将不再受制于人,可以以此来研制更多的高速战斗舰、大型两栖攻击舰的动力等;

在发电用的工业燃气轮机领域,中国的东方电气自主研制的F级燃气轮机也已经实现了点火,而且中国已经有多家单位开始冲击输出功率更高的H级燃气轮机,所以我们相信在不久的将来,我国无论是在舰用大功率先进燃气轮机和发电用工业重型燃气轮机技术上都会完全实现自主。

值得一提的是,早在2018年中国国产的重型燃气轮机已经投入了使用最高马力可达到15万,而当今世界上最先进的万吨级驱逐舰也只有10万马力,这个成绩是相当的不错。中国在此前对于重型燃气机轮可以说是从零开始,西方国家用了数十年不断的完善才取得今天的成绩,中国将这个时间缩短到了三分之一。

据东方汽轮机专家介绍,中国东方汽轮机累计发电设备产量达到5亿千瓦,产值突破2000亿元。

中国已经掌握F级重型燃气轮机,并且还将进一步研发H级最先进的燃气轮机,因为H级燃气轮机,即使对欧美等科技强国而言,都不是一件容易的事情,中国在这一领域起步时间万晚,但进步速度却非常快,并且完全存在赶超欧美的势头。在燃气轮机领域,中国基本上实现了自给自足,再也不用看其他国家的脸色,并且中国企业还主动出击,去收购欧美国家的燃气轮机企业

中国世界级燃气轮机之一:东方电气50MW重型燃气轮机。2019年9月27日,国内首台完全自主研发的F级50MW重型燃气轮机整机点火试验在东方电气集团获得成功,重型燃气轮机8个燃烧筒同时点火燃烧并实现稳定运行,运行参数达到了设计要求,性能指标也达到了F级别,意味着中国重型燃气轮机技术完全自主研发获得了重大突破。2020年11月27日燃气轮机顺利实现满负荷稳定运行。

重型燃气轮机的级别越高代表着热效率也越高,E级燃气轮机的单循环热效率为34%左右,联合循环为53%左右。F级的单循环在38%左右,联合循环在57%左右。而效率越高,意味着同样的能源,将能够获得更多的电力,这个对于舰船,对于电厂等是非常关键的一个指标。

东方电气也生产过70多台300万MW的燃气轮机,虽然国产率达到了80%。东方电气完全自主研发出来50MW重型燃气轮机,就为将来研制出来更大型的燃气轮机奠定了坚持的基础。

50MW重型燃气轮机已经是相当先进了,尽管比不上国外最先进的燃气轮机技术,但是中国全自研的技术,有了这个基础,未来,我国可能将研制出来更大型的燃气轮机。
如果按照先进级别来区分,E级别燃气轮机燃烧室温度可以达到1200度,F级可以达到1400度,H级别温度可以达到1600度。现在来说,H级燃气轮机是全球效率最高的燃气轮机,联合循环效率可超61%。2016年6月, GE的H级燃气轮机更是创造了新的吉尼斯世界纪录,机组联合循环发电净效率高达62.22%。
中国已经掌握了F级别50MW的所有技术,未来有可能发展出来更先进的完全自主的功率达到300MW及以上的燃气轮机。如果中国发展出来更先进的更大型的燃气轮机,那么将为我国航母,驱逐舰等大型舰船提供更高效的动力系统,东方电气F级50MW重型燃气轮机,在世界上处于先进的水平。
中国世界级燃气轮机产品之二:QC185航改燃气轮机世界主要国家海军大型驱护舰的主动力基本都是燃气轮机,而QC185作为我国第一款拥有完全自主知识产权的航改燃气轮机,很可能和源自乌克兰的QC280形成高低搭配,作为我国大型驱护舰的主动力双保险,9000吨的052E用4台QC185动力充沛,5000吨的054B用2台QC185也刚好,参考美国的LM2500众多改进版本,QC185和QC280后续版本会持续推出,驱护舰升级换代动力包选择将更多元。


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