כיתת ידע OBT: טורבינת גז

העקרונות הבסיסיים

על פי "מילון טורבינות גז" (GB/T 15135-2018), טורבינה גזית מתייחסת למכונה סובבת זרימה מתמשכת (מכונה אחת) הממירת אנרגיה תרמית לעבודה מכנית, כולל מדחס, ציוד לחמם את נוזל העבודה (כגון תא שרי

מנועי טורבינות גז תעשייתיים, המכונים בדרך כלל טורבינות גז או טורבינות, מנועי גז תעשייתיים, הם בעצם אותו הדבר כמו מנועי גז טורבינות תעופה (המכונה מנועי תעופה), אבל תרחישי היישום שונים מעט. הם מדביקים גז בלחץ גבוה לתוך תא שריפה, ובאמצעות תגובת האנרגיה הכימית, הופכים את האנרגיה הכימית לעבודה מכנית באמצעות טורבינה (ההתרנסלטרציה של הטורבינה).

כמתקן להמרת אנרגיה, טורבינה גז היא מנוע מטוס שמשתמש בקרסין תעופה כדי להמיר אותו לאנרגיה מכנית עבור המרפק בעת הטיסה באוויר; טורבינה גז לשימוש על הקרקע ממירה גז טבעי ושמן למוטג'י מכני עבור המولد.

טורבינות קיטור, מנועים עם תændה פנימית וטורבינות גז פותחו לראשונה לשימוש בספינות מלחמה. טורבינות קיטור נמצאו בשימוש לפני מלחמת העולם הראשונה, מנועי דלק פנימי נמצאו בשימוש במהלך מלחמת העולם הראשונה ומלחמת העולם השנייה, וטורבינות גז לספינות מלחמה פותחו לאחר מלחמת העולם השנייה. הם הופקו מחדש ממנועי מטוס והיו בשימוש העיקרי על ספינות פני-שטח גדול.

לטורבינות גז יש מספר מאפיינים:

ראשית, יעילות ההמרה האנרגטית תאורטית יכולה להגיע ל-88%, וזהו התקן בעל יעילות ההמרה האנרגטית הגבוהה ביותר בעולם עד כה. תאים קומבינזיה יכולים להגשים יעילות המרה של 90%, אך הם עדיין לא נמצאים בשימוש מסחרי מלא; יעילות ההמרה האנרגטית התאורטית של מנועי דלק היא 88%, שטסטים במשך עשרות שנים.

שנית, טמפרטורת הקומבינזיה של טורבינות גז יחסית גבוהה והפליטת גזי אפקHOUSE יחסית נמוכה.

שלישית, צפיפות הכוח יחסית גדולה. מכונה בודדת בגודלAINER יכולה לספק אנרגיה לספינת מלחמה; שני INERS בערך מספיקים עבור צריכת החשמל האזרחית של מחוז. טורבינות בخار גדולות מאוד, כמו מנועי דיזל ומנועי الاحتراق הפנימי עם תכולה של יותר מ-10 מגהוואט, שהם בדרך כלל התקנים גדולים שוקלים אלפי טונות וגובהם עשרות מטרים.

רבעית, טורבינות גז אינן דומות למנגנוני בעירה פנימית, שעובדים בצורה של תנועות מחזוריות ועושים עבודה פעם אחת כל ארבע תנועות. טורבינות גז עובדות באופן רציף, והטורבינה היא קו סחרה. זו היא מכשיר מנוע תרמי בעל יעילות המרה אנרגטית הגבוהה ביותר, הממירה אנרגיה כימית לאנרגיה תרמית ואנרגיה מכנית.

בשנות ה-70 נכנסו טורבינות גז לתעשייה הפטרולית בארצות הברית, מה שהוביל לטורבינות גז תעשייתיות. מנועי מטוסים דורשים ביצועים יחסית גבוהים, הם יחסית מסובכים ויש להם חיים יחסית קצר; מנועים תעשייתיים אינם צריכים להפחית משקל, הם נבנים בצורה חזקה מאוד ודורשים חיים יחסית ארוך. בסביבות שנות ה-80, עם התפתחות הגז הטבעי, הוא נכנס לתעשיית החשמל.

לאחר מלחמת העולם השנייה, רמת הטכנולוגיה של ארצות הברית הייתה נמוכה למדי. הקנייה המוקדמת ביותר הייתה של חברות איטלקיות, אשר הן היבט החשוב בציוד סיבובי באירופה. החברה הבריטית הטיפוסית היא 롤ס-רויס, שמייצרת מנועי מטוסים. באופן כללי, חברות שמפתחות מנועי מטוסים יפתחו גם טורבינות גז. חברת סיימנס הגרמנית רכשה חברות ברחבי אירופה ורכשה גם את חטיבת התעבורה האווירית של 롤ס-רויס. טורבינות הגז של רוסיה פועלות בעיקר בשיתוף עם אוקראינה. כל העיצובים הם ברוסיה, וכמה מבסיסי הייצור נמצאים במариופול שבאוקראינה.

בعقود האחרונות האחרונותrecent decades, csak a japán Mitsubishi fejlesztett tovább valódi nehéz gázturbínát, és a Kawasaki kisebbeket gyártna, tehát van még egy bizonyos küszöb. A kis és közepes méretű gázturbínák területén főként a GE uralkodik, különösen a haditengerészet számára. A fő pusztulóhajók nagyrészt GE-t használnak, az LM-2500 típusú modellt. A Siemens vette át néhány kis gázturbínát a brit Lincolnból, amelyek kapacitása 15 MW-nál kevesebb, és néhányat a svéd Finspångból. A legjobb vállalat a kis gázturbínák terén az amerikai Solar, amely nagyon közel van vásárlóiholdalának, és rendelkezik a világ legnagyobb piacarányal a 15 MW-nál alacsonyabb kapacitású gázturbínákon.

סיווג

בהתאם לצורת המבנה וההספק היציאתי, ניתן לחלק טורبينי גז לשלושה סוגים: מיקרו, קלים וثقולים. טורبينים מיקרו וקלים יכולים להשתנות מהנדות מטוסים (המכונות גם "ממריאות לגז"), עם הספק של עד 50MW בדרך כלל, ויושמו לייצור תעשייתי של חשמל, הספקת אנרגיה לספינות, דחיקה בקווים, רכב שריון, ייצור חשמל מבוזר, וייצור משולב של חום וחשמל. לטורبينי גז כבד יש הספק הגבוה מ-50MW ושימושם העיקרי הוא כמכשורים לייצור חשמל ניידיים על היבשה, למשל ברשת החשמל העירונית.

מנועי גז כבד מסווגים בדרך כלל לפי הטמפרטורה. מדרגות E, F, G ו-H מתאימות לטמפרטורות בעירה שונות. מבחינת הנדסית, עדיף לחלק אותם לפי עמידות הטמפרטורה של סגסוגת.

בصין מדובר בטורبينי גז קטנים. טורبينי גז קטנים מסווגים לרוב לפי מבנה: ציר בודד, שני צירים, שלושה צירים, מטוס-משופרים, תעשייתיים, ונדיר יותר לפי טמפרטורה מאחר שהטמפרטורה בטורبينי גז קטנים אינה גבוהה בהשוואה לטורبينי גז כבדים. אלו ברמת הספק מתחת ל-30 מגוואט הם גבישים איזוטרופיים, כלומר דרגה E. זהו לא כלל מוחלט, ויש כמה מתקדמים יותר שיגיעו לדרגה F. דרגה E יוצרה בניסיון בסין בשנת 1995. כנראה ש-50 מגוואט תואם לדרגה F, שהיא גביש מכוון. סין ייצרה דרגה זו בניסיון בשנת 2005, ולמעשה אנו כבר מחזיקים את כל החומרים הללו כיום. הטורبينים המתקדמים ביותר הגיעו לדרגה H, ובладינו יש לנו כיום גבישים יחידתיים דור שני.

באופן כללי, אלה שתחתי 1 מגה וואט נקראים טורבינות גז מיקרו. טורבינות גז מיקרו במדינות זרות אינן משתמשות באלloys כל כך טובות עקב הטמפרטורה הנמוכה. הן משתמשות בפלדי נירוס מיוחד ובמקרים נדירים используют גבישים איזודנטיים. אלו בסביבות 15 מגה וואט נקראים טורבינות גז קטנות, אשר משתמשות בעיקר בגבישים איזודנטיים. ישנן גם חברות מיוחדות במדינות זרות המשתמשות בפלדי נירוס מיוחדים, אך מאחר שהשכבות שלהן excepcionales, הן מיוצרות טוב יותר. טורבינות קטנות ובינוניות של 30~50 מגה וואט משתמשות בדרך כלל בגבישים מכוונים, כלומר דרגה F. הגדולות יותר משתמשות בgetSingletonים של הדור הראשון והשני, שהם המותגים המקומיים שלנו.

מיקרו טורבינות גז קטנות ובינוניות משמשות בעיקר לייצור חשמל מבוזר ולחום משולב. אלה שתחתי 30 מ"ווג' ו-15 מ"ווג' משמשות בעיקר בסיצ'ואן, ואלה שתחתי 7 מ"ווג' משמשות בעיקר בצ'ונגqing. זה קשור לסקאלת אזור התעשייה שלה. אלה בקרבת 30 מ"ווג' משמשות בעיקר בז'יאנגסו, ואלה בין 50 מ"ווג' ל-100 מ"ווג' משמשות בעיקר באזור התעשייה בגואנגדונג, בדרך כלל לייצור חשמל מבוזר או לחום משולב. מעל 100 מ"ווג' משמשים לצורך כיווץ פיק של רשת החשמל או כתחנות יסוד. התעשייה הנפטית והגזית משתמשת בקטנות. בתעשייה המינית של כרייה, משמשות בעיקר 7 מ"ווג' ו-15 מ"ווג', ובתחבורה דרך צינורות באמצע הדרך משמשות בעיקר 15 מ"ווג' ו-30 מ"ווג'.

המערכת התכנונית של טורבינות גז מתחת ל-30 מגהוואט היא יחסית מתובלת, והמערכת החומצית של התהליך גם היא יחסית מתובלת. שיעור היצInMillis של OBT יכול להגיע ל-85%. טורבינות גז תעשייתיות עדיין צריכות להתמקד בביצועים כלכליים, בדיקת הערכה טכנית וכלכלית, או בביצועי עלות, והמפתח לביצועי הערכה הוא שיעור היצ/loader.

לגילאי טורבינות גז בינוניות וגדולות, יש לנו (מקומי) מעט צבירת תוכנות עיצוב, דפי مواصفות ומסדי נתונים של חלק מהחומרים והתהליכים במערכת העיצוב שלנו, ולכן מערכת העיצוב הזו אינה בשלה במיוחד ושיעור התפוקה איננו גבוה. רמה F או גביש מכוון היא נקודת מפנה. מתחת לגביש המכוון, אנו עדיין מספיק ביטחוניים כדי להשתתף בתחרות בינלאומית. מעל לגביש המכוון, ברמה התעשייתית, עדיין יש לנו פער מסוים. התחום הזה הועבר לצוות הלאומי. מספר חברות ממשלתיות מתבצעות מחקר ופיתוח בסיסי כלשהו, וההשקעה בחומרים ובתהליכים בסיסיים היא עצומה.

שרשרת תעשייה

בחלק העליון של שרשרת התעשייה למדחסי גז במדינה שלי, יצרני סגסוגת טמפרטורה גבוהה, סגסוגות טיטניום, חומרים מרוכבים, סגסוגות אלומיניום ופליז כוללים את Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group וכו'. בקישור הממוצע של החלקים והרכיבים, חומרים יצואו, מכותכים או מבוצעים תהליכים אחרים לשם ייצור להבים של טורבינה, צירים ועוד. להבים וחלקים אחרים נוצרים בתהליך היציקה. יצרנים מרכזיים מקומיים לייצור ולכידון כוללים את Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. וכו'. לאחר מכן, יצרנים עליונים של מכונות שלמות מקבצים את הרכיבים השונים למכונה שלמה. היצרנים המרכזיים כוללים את AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric וכו'

התעשיות העל, במיוחד מוצרים כמו ליגות סבירות בטמפרטורות גבוהות, ליגות טיטניום בסביבת טמפרטורות גבוהות, כיסויים חסרי תרמית וחומרים מתקדמים מבוססי קרמייתposite, שחקן תפקיד גדולepromoting את תעשיית ההגנה הלאומיה והייצור של ציוד מתקדם. הטורבינות הגז מקומיות משמשות בעיקר לייצור חשמל, ומספר קטן מהן משמש להזרקת מים, אספקת אוויר, לחץ בגישורים של נפט וגז וכן ככוח עבור אוניות וטנקים. התמקדות היא על ייצור חשמל מפוזר, חימום משולב וייצור חשמל, תחבורה של גז טבעי, תנועת אוניות ועיבוד מכני. במערכת האנרגיה הפוזרת, תחנות לחץ, ייצור חשמל תעשייתי ועוד יש לטורבינות הגז שלנו פוטנציאל שוק עצום, ובנוסף המדיניות תומכת בהצמיחה המהירה של התעשייה. פרויקטים גדולים כמו "הובלת גז ממערב למזרח", "הובלת חשמל ממערב למזרח" ו"הובלת מים מנגב לצפון", וכן ההתפתחות המהירה של תעשיית הבנייה של אוניות שלנו, הביאו לעלייה מהירה בשימוש בהטאורבינות הגז שלנו.

מדיניותליטי תעשיה

התכנון הארוך לשנת 2025 עבור מערכת אנרגיה מודרנית גם כן מציינת את מדחסי הגז כتكنولوجيا מרכזית, ובאופן בסיסי שמה אותם ברמה זהה לפנימית, מערכות כוח חדשות, איחסון אנרגיה ואנרגיית מימן.

חברת ההשקעות באנרגיהלקטריות של המדינה עשתה שני פרוייקטים מיוחדים, אחד מהם הוא פרוייקט גדול לטורבינות גז כבדות, כולל טורבינות גז עם התמזגות הידרוגן. אחת טהורה של הידרוגן נבנתה במונגוליה הפנימית אך עדיין לא נכנסה לשימוש. בית הכוח ג'ינגמן התמזג ב-15%. חברת החשמל של הרבין וקבוצת החשמל של גואנגדונג, שהיא קבוצת אנרגיה של גואנגדונג, עשו פרוייקט התמזגות הידרוגן בביי דיא, וחמישה טורבינות וסימנס עשו פרוייקט התמזגות הידרוגן בשוזהאן.

טורבינות גז בשימוש נרחב בpipeline של המזרח-מערב של גז ובפלטפורמות שמן ימיות. כחברה קשורה למגזר הצבאי, גם CNOOC ספגה סנקציות מצד ארצות הברית והייתה בסיכון של חיתוך אספקה. במהלך המלחמה הרוסית-אוקראינית, טורבינות הגז של סימנס שהן רכשו את רוסיה נעצרו כשהן נשלחו לקנדה לתקון, מה שמשפיע על הביטחון האנרגטי. יש להתחיל את התהליך המקומי בהקדם.

מרחב שוק

בשנת 2022, תוצרת טורבינות הגז של המדינה שלנו תהיה 4.0563 מיליון קילוואט, והביקוש יהיה בערך 6.7986 מיליון קילוואט.

לפי נתוני הסטטיסטיקה, גודל שוק טורבינות הגז של המדינה שלנו הגיע ל-61.669 מיליארד יואן בשנת 2022, כאשר גודל השוק של טורבינות גז קטנות היה 893 מיליון יואן, גודל השוק של טורבינות גז קלות היה 56.569 מיליארד יואן, וגודל השוק של טורבינות גז כבדות היה 4.207 מיליארד יואן.

המדינה שלי יכולה עכשיו לייצר באופן עצמאי טורבינות גז קלות (כוח מתחת 50 מ"ה). טורבינות נמוכות יכולות אפילו להימסר, אבל טורבינות גז כבדות (כוח מעל 50 מ"ה) עדיין תלויות בעיקר ביבוא. הטכנולוגיה המרכזית היא בעיקרון מונופול על ידי יצרנים בינלאומיים כגון GE בארצות הברית, Mitsubishi ביפן, וסימנס בגרמניה. יש סיכון להיות "חנק" בשוק המקומי. על פי נתונים של המנהל הכללי למכס, יבוא טורבינות גז בשנת 2022 יהיה 4.161 מיליארד דולר וייצוא יהיה 735 מיליון דולר.