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吨的军舰,近一、二十年来所建造的大多是用燃气轮机作为推进动力的,飞机上应用涡轮喷气发动机等航空燃气轮机时,不仅重量轻,功率大,且迎风面积小,效率高,适宜于高速飞行,故早在50年代就基本上取代了活塞式航空发动机。
近十多年来,燃气轮机在电站中得到了迅速的发展,这是要引起我们足够重视的·由于燃气轮机起动迅速,且能在无外界电源的情况下起动,机动性好,用它带尖峰负荷和作为紧急备用机组,可保证电网的安全运行,因而被广泛地应用。在进入八十年代以后,燃气轮机技术获得了迅速的发展,技术性能大幅度提高。单机功率已240MW(GT26),简单循环燃气轮机的效率达43.86%(STIG-IM5O00),已超过了大功率、高参数的汽轮机电站的效率,而燃气-蒸汽联合循环电站的效率更高达55%,并正在向60%迈进。先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构·运输、安装、维修和更换都比较方便,而且广泛地应用了孔探仪,振动和温度监控,焰火保护等措施,其可靠性和可用率大为提高,指标已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。此外,在环保方面,出于燃气轮机的燃烧效率很离,排气千净,未燃烧的碳氢化合物,CO、S0X,等排放物一般的都能够达到严格的环保标准,再结合应用注水或注蒸汽抑制燃烧、干式低NOX燃烧室,或者在排气管路中安装选择性催化还原装置(SCR)等技术措施,可施使NOX的排放低至9ppm,满足最严格的环保要求。因此,燃气轮机发电机组,特别是燃气-蒸汽联合循环机组已作基本负荷机组或备用机组得到了迅速的应用。1987年,英国燃气轮机的产量首次超过了汽轮机的产量,据统计,从1968年初到1992年5月,世界范圈内出售的燃气轮机发电机组有了9801台,总装机容量达2.38亿KW,而92年的订货达635台,3174万KW,目前全世界的装机容量正以约20000MW的速度增长。燃气轮机的发展重要还是圈绕着增加单机功率,提高效率和经济性,燃用多种燃料和廉价燃料,
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减少对环境的有害影响来进行的。诸如加强高温材料的开发,提高冷却技术,发展闭回路蒸汽冷却燃气轮机,发展新型航空改型燃气轮机·开发先进的燃气轮机循环·进一步发展清洁煤技术等等。燃煤的然气-蒸汽联合循环是“煤的清洁燃绕\技术中最为令人瞩目的项目,是九十年代到下世纪之初最有发展前途的方式。到目前为止最具竞争力的方案有三个,即(1)增压流化床方案(PFBC);(2)增压流伙床加炭化炉加顶置燃烧室方案(简称CPFBC燃气·蒸汽联合循环);(3)整体煤气化联合循环(IGCC)。
PFBC燃气-蒸气联合循环从八十年代开始开发,到1991年世界上已有三个示范性的PF-BC电厂投运或调试;91年9月15日ABB Carbon公司建立在瑞典首都斯德哥尔摩市区的凡登电站的PFBC热电联供电厂己进入商业性运行。该电厂是由二套P20O型PF配模块组成·其电功率达到137MW,供热当量功率为22OMW,全厂的利用率为88.7%,该厂调试运行情况况良好,达到了预期效果,令人鼓舞。
·由千增压流化床锅炉的排气温度一般不超过90O℃,因此电厂效率很难超过42%。为进一步提高效率,改善经济性,正在开发第二代PFBC联合循环,即由碳化妒十增压流化床锅炉十顶置燃烧室构成。该系统可将燃气轮机的透平进气温度提高到115O℃以上,如与目前的1260℃进口温度的燃气轮机配合应用,可获得47%~48%的热效率。随着PFBC蒸汽系统和碳化炉的改进,再配合高温高压比的航改型燃气轮机,近期内该系统的热效率还可能突破50%。
自1984年美国Coolwater电厂建成和投运以来,整体煤气化联合循环(IGCC)发电设备的优越性及其发展前景己为世人所共识。据不完全统计,正在兴建和规划中的ICCC电站项目共有27项,电站总功率8613MW·预期在近期内它们的供电效率有望达到43%~46%,其比投资费甩亦将大幅度地降低。据美国某些部
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门的乐观估计,认为到2015年时,美国烧媒电厂装机容量中大约有35.8%~50%的机组将为IGCC和PFBC类型的燃煤的燃气-蒸汽联合循环机组所取代· 燃气轮机的应用发展现已提高到总能系统的高度,它是当前世界节能技术的主要发展方向之一。能量的分级利用与综合利用的全能量系统工程的概念被普遍重视,以热电联产及热动联供为核心的总能系统同样有广阔的前景,今后在能量转换过程的系统中,燃气轮机将占更重要的位置,并将大量采用燃气轮机总能系统。
现在世界上已有廿多个国家,一百多个企业生产近千种型号的燃气轮机,国外在六十~八十年代的生产竞争申,燃气轮机的制造企业通过兼并和协作,以GE,SIMS,GEC-RR,ABB,KWU,PW,WH六家大公司为中心形成若千跨国生产集团,有些工厂同时和两个以上集团挂钩,上述六个最大集团的产量占世界大中型燃气轮机的绝大部分。
第三节 我国燃气轮机工业概况 我国解放前没有燃气轮机工业,解放后,从无到有,全国各地试制过数十种型号的陆海空用途的燃气轮机。1956年我国自制的第一批喷气式飞机试飞,1958起年全国各地又有不少工厂单位设计试制过各种燃气轮机,下面作一概略的介绍(不包括航空发动机):
上海汽轮机厂1962年试制船用燃气轮机,1964年与上海船厂合作制成750hp(550kW)自由活塞燃气轮机,1965年制成600OkW列车电站燃气轮机,1971年制成自行设计的300OkW卡车电站燃气轮机,另外同703所合作制造了400Ohp(3295kW)、600Ohp(441OkW)、改装喷气发动机成250OOhp(18380kW)等几种船用燃气轮机组。
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哈尔滨汽轮机厂1969年制成自行设计的300Ohp(2.24MW)机车燃气轮机,制成lMW的自由活塞燃气轮机,另外,改装航空发动机成100OOhp(7.35NlW)及220OOhp(16.18MW)燃气轮机,1973年与703所合作设计制造成6000hp(4.4lMW)船用机组,与长春机车车辆厂合作设计制成400Ohp(3.295MW)机车燃气轮机。80年代又试验重油燃烧和匹配紧凑式回热器以改善其技术经济性指标。
南京汽轮电机厂1964年制成15OOkW电站燃气轮机;1970年试造了5Ohp(37kW)泵用燃气轮机,1972年制成自行设计的1OOQkW电站燃气轮机,1977年制成2OMW快装电站燃气轮机,80年代,同GE公司技术协作,生产出PG6541B型36.6MW燃气轮机,其申已有三垂在深圳地区作为调峰电站投运发电,现正在开发以PG6541B型机组组成的S106和S206型式的两种联合循环发电站,并拟改造PG6541B型机组以适应IGCC发电技术的需要,开发1OOMW级的IGCC发电技术,其中煤气化技术由煤炭部负责完成,通过分工合作,促进这一新的发电技术在我国尽快进入商业化阶段。
除此之外,还可以提到的是东方汽轮机厂1978年试制成6MW发电用燃气轮机·杭州汽轮机厂和青岛汽轮机厂1972年制成2OOkW燃气轮机;青岛汽轮机厂还制造了1·5MW自由活塞卡车电站;北京重型电机厂1979年改装涡轮螺桨发动机成2MW机组,在中原、克拉玛依等油田运行;成都发动机公司与PW公司和TPM公司于1986年签订了一起研制、生产并推销PW公司JT8D涡扇发动机的工业变型FT8型燃气轮机的合同,功率为24.8MW,效率为38.7%.
由以上叙述可以看出,解放以来国内不少工厂和单位为燃气轮机制造业作了不少的努力,也取得过一些成绩,但发展是缓慢的·满足不了国民经济发展对它提出的要求。原因是多方面,这里不加细述。60年代末期开始,我国还是从瑞
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典、英国、加拿大、日本、美国等国引进了数十台燃机,分别用于尖蜂负荷电站,列车电站,基本负荷电站和输油管线上。进人80年代,随着国民经济的高速发展,特别是在经济特区、沿海和南方城市,普遍存在着电力建设跟不上国民经济发展的状况,解决电力供需矛盾已是燃眉之急,因此纷纷引进建成了一批简单循环燃气轮机和燃气-蒸汽联合循环电站。到80年代后期,装机总量已近1800MW)进入90年代,发展速度更快,仅1992年,就向国外订购了11台大型燃气轮机。燃气轮机电站正以其独具的优点,引起人们越来越多的关注和兴趣,不断获得应用和发展。我们深信,我国的燃气轮机事业的前途是宽广的。·
第四节 GE公司燃气轮机产品系列及其编号 (幻灯) GE公司可提供重型和航机改型燃气轮机以作发电和工业应用。重型燃气轮机有简单循环环和回热循环,由五个系列组成:MS3002.MS5O00,MS600l,MS7001和MS9001。有单轴和双轴结构,用于带动发电机发电或机械驱动,以符号LM标志的航机改型燃气轮机也用于机械驱动和发电机驱动。
带动发电机发电的燃气轮机产品系列其额定功率大致在10O00~226000KW。表1-1列举了一些典型机组的出力和热耗等性能参数。机械驱动用的机组额定功率在14600~10800Ohp. 见表1-2所列。
表1-1和表1-2所列机组中各代号的含义如下:
M 5 32 2 R (B) - - -- - - --
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