GE燃气轮机简史:工业皇冠是如何一步步铸成的

  发布时间: 2019年08月14日 08:34:23   作者: 广丰能源网

今天,GE是燃气轮机领域最大的原始设备制造商,已经开发和部署了几代燃气轮机和蒸汽轮机、发电机、余热锅炉(HRSG),冷凝器和其他发电设备。虽然经历了一波大裁员,但仍是家大业大,以下是GE公司(含收购企业)过去80年来燃气轮机的演变过程。

1939年,世界上第一台工业燃气轮机开始商业运营

GE燃气轮机简史:工业皇冠是如何一步步铸成的

世界上第一台工业燃气轮机组,一台4MW的简单循环燃气轮机,于1939年7月7日在瑞士纳沙泰尔的一个市政电站投入商业运行。该燃气轮机由Brown Boveri&Cie(BBC)设计。这家公司于1891年在瑞士巴登小镇成立,但于1988年与阿西亚公司(ASEA)合并成为ABB公司,并于2000年作为ABB发电业务的一部分出售给阿尔斯通公司,然后2015年GE公司又收购了阿尔斯通的电力业务。

纳沙泰尔燃气轮机当时是作为备用设备投入商业运营,发电效率为17.4%。该燃气轮机以3,000转/分的速度旋转,透平入口温度TIT为550℃(1,022F),总功率为15.4MW,但其中11.400MW被压气机消耗,进气温度为20℃(68F)。它主要作为发电备用和峰值工作,运行了近70年。

1949年,美国第一台发电用燃气轮机

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GE公司自主研发的首台燃气轮机Frame3是一台3.5MW的机器,与一台51MW蒸汽机组合,安装在俄克拉荷马州天然气和电力公司Belle Isle 电站。该燃气轮机的轴线水平布置。正如美国机械工程师协会(ASME)所指出的那样:“虽然这个单位的额定功率为3.5MW,但实际上它的使用功率却大大超过了这个数字”。它通常提供5MW的电力输出,并且在1949年7月到1952年7月之间,平均发电量为4.2MW。据报道,GE Frame 3燃机的效率约为17%。值得注意的是,除了发电之外,该燃机的废气还用于为常规蒸汽设备加热给水,使其成为美国首个用于“联合循环”配置的燃气轮机。

1951年,双轴衍生型号

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GE在佛蒙特州拉特兰安装了3台5MW的燃气轮机发电厂,这是基于GE Frame 3燃机衍生发展的一种双轴结构型号,该燃机包括两个中间冷却器和换热器。

1953年,首台带再加热的商用中冷回收燃气轮机

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在纳沙泰尔燃气轮机的基础上,随着压气机压比、材料和涂层的技术突破,使得BBC公司能够将透平入口温度提高到649℃(1200 F),并且在1953年,该公司启动了一个27MW的Beznau II电厂,并且提升了热效率到30%。双轴Beznau燃气轮机的BBC工程师S. Can Gülen在2019年2月出版的《发电用燃气轮机》一书中写道:“布雷顿循环效率的每一点提升都受到燃气轮机压气机压比和透平进口温度的限制,而这种新思路虽然牺牲了燃机的紧凑性,却带来了整个电厂效率的提升,最终让发电用户收益。”

1960年,首个商业化的燃气-蒸汽联合循环电厂

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受到荷兰新天然气发现的鼓舞,奥地利发电集团NEWAG投入使用Korneuburg-A电厂,这是一个总功率高达75MW的燃气-蒸汽联合循环发电厂,是欧洲首批此类发电厂之一。该电厂由2台25MW的BBC“12型”燃气轮机、一台25MW的汽轮机和一台带补燃的余热锅炉组成。虽然该联合循环燃机机组效率并不高(约32.5%),但它在1960年至1975年之间,在基本负荷下平均每年运行6,000小时,但后来运营很快变得不经济,主要原因是天然气燃料成本和煤电厂效率的提高,之后主要用于调峰。

1967年,首个GE燃机联合循环电厂

在1965年11月经历美国大东北大停电之后,监管局要求通过安装一定比例的具有黑启动能力的小型、本地化、快速启动的发电机组,迫使发电公司提高系统备用设备。GE公司在安大略省渥太华市安装了一台11MW的FS3燃气轮机,在安大略省的Wolverine Electric Ottawa安装了一台21MW的FS5燃气轮机。FS3已经在美国海运船和机车上进行了测试,Ronald Hunt是一名咨询工程师,他是柴油和燃气轮机工程师学会(IDGTE)的一员,他在2019年4月出版的《GasTurbine for Power Generation, Industrial, and Marine Purposes》对此进行了相关描述。

1968年,首台LM航改燃气轮机

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