科学网国内燃气轮机产业现状及行业需求

  发布时间: 2020年07月06日 00:36:33   作者: 广丰能源网

国内燃气轮机产业现状及行业需求

伍赛特

0 研究背景

1939年燃气轮机诞生以来,经过80年来的发展,燃气轮机效率由17%提高到40%,压比由10左右发展到30左右,重型燃气轮机功率发展到260 MW

随着燃气轮机技术的发展,燃气初温基本以每年20 ℃的速度提高,由550 ℃提高到1 600 ℃;随着环保要求的提高,NOx排放指标南20世纪70年代的75 ppm发展到21世纪初的不高于25 ppm,美、日等国如今将排放标准限制在9 ppm

1 技术发展概况

在过去几十年中,英、美、日、德、俄等国家均将先进的燃气轮机技术研究作为国家攻关项目,部署实施了一系列国家研究发展规划(先进透平系统计划、高性能涡轮发动机综合计划、新日光计划等)。通过这些规划的实施,它们建成了支撑可持续发展的燃气轮机能力条件,并凭借相应的基础研究、技术研发、产品应用及改进提高,相继研发出先进成熟的系列化燃气轮机产品,从而垄断了全球的燃气轮机市场。

目前,燃气轮机正朝着大功率、高效率、低排放、燃料多样化及长寿命方向发展,其发展趋势集中体现在:

1)提高压比和涡轮初温,提高整机性能:目前先进燃气轮机基本达到了单级压比接近1.3的水平,进口多级高效跨音设计,整机的全工况稳定裕度不小于15%,压气机压比达到30以上,效率达到90%以上。

2)拓宽燃料适应性,实现多种能源高效、低碳利用;采用新型燃烧技术,降低污染物排放,满足环保要求;发达国家已经掌握了多燃料低污染燃气轮机燃烧室核心技术,并成功开发出多种不同型号燃气轮机,最低NOx排放仅为58 ppm

3)采用先进循环和设计技术,部件及整机效率不断提高。

4)研制新型高温材料,采用先进冷却技术,提高热端部件的性能和可靠性。随着涡轮进口温度的不断提高,涡轮叶片材料在耐热合金及金属基复合材料的基础上,发达国家已将低密度、耐高温、抗氧化复合材料的开发及应用列入了其国家的高技术发展计划。世界各大燃气轮机生产商对热端部件冷却技术进行了集中科研攻关,发展了蒸气冷却技术等先进高效冷却技术,初温超过1 600 ℃,并成功得到工业应用。

2 产业现状

我国国家发展和改革委员会于2001年发布了《燃气轮机产业发展和技术引进工作实施意见》,采用以市场换取部分制造技术的方式,并相应进行了3次捆绑招标,引进美国通用电气、德国西门子和日本三菱重工3F级大型单轴燃气轮机机组共54套,全部建成后总装机容量超过20 000 kW。日本三菱重工的10台燃气轮机有8台为350 MW,分别提供给4座电厂。美国通用电气的13台燃气轮机为GE9 FA型,供给另外6座电厂,用于总价值9亿美元的联合循环发电系统。哈尔滨动力集团和美国通用电气组成的联合体共同生产109 FA机型;东方电气集团和日本三菱重下组成的联合体共同生产M701F机型;上海电气集团与德国西门子组成的联合体共同生产V93.4A机型,几乎超越了9E系列燃气轮机发展过程,直逼9F系列。

2020年,我国将建成约60 000 MW的天然气发电装机容量,除去目前已建和在建的26 000 MW规模,今后还将建设35 000 MW左右的燃气轮机电站。如果再考虑综合气化联合循环(Integrated GaSification Combined CvcleIGCC)等燃煤、燃气、蒸汽联合循环等洁净燃煤技术的开发和应用,应该说我国重型燃气轮机产业的市场前景广阔。

目前,中国的重型燃气轮机市场主要被美国通用电气、德国西门子和日本三菱重工占领,我国虽然以市场换技术取得了一些突破,但是关键的核心技术还没掌握,大部分要依靠进口。据悉,迄今为止,美国通用电气已成为中国最大的燃气轮机供应商,累计装机容量达15 000 MW

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