Βασικές Έννοιες
Σύμφωνα με το "Gas Turbine Vocabulary" (GB/T 15135-2018), ένας αεριοστρόβιλος αναφέρεται σε μια περιστρεφόμενη μηχανή συνεχούς ροής (μονό μηχάνημα) που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε μηχανική εργασία, συμπεριλαμβανομένου ενός συμπιεστή, εξοπλισμού για τη θέρμανση του υγρό εργασίας (όπως ένας θάλαμος καύσης), ένας στρόβιλος, ένα σύστημα ελέγχου και βοηθητικός εξοπλισμός.
Οι βιομηχανικοί κινητήρες αεριοστροβίλων, που γενικά αναφέρονται ως αεριοστρόβιλοι ή τουρμπίνες, βιομηχανικοί κινητήρες αερίου, είναι ουσιαστικά το ίδιο πράγμα με τους κινητήρες αεριοστροβίλου αεροσκαφών (που αναφέρονται ως κινητήρες αεροσκαφών), αλλά τα σενάρια εφαρμογής είναι ελαφρώς διαφορετικά. Συμπιέζουν το αέριο υψηλής πίεσης σε ένα θάλαμο καύσης και μέσω της αντίδρασης της χημικής ενέργειας, μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε μηχανικό έργο μέσω ενός στροβίλου (μεταγραφή του στροβίλου).
Ως συσκευή μετατροπής ενέργειας, ένας αεριοστρόβιλος είναι ένας κινητήρας αεροσκάφους που μετατρέπει την κηροζίνη της αεροπορίας σε μηχανική ενέργεια για την προπέλα όταν πετά στον ουρανό. ένας αεριοστρόβιλος που χρησιμοποιείται στο έδαφος μετατρέπει το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο σε μηχανική ενέργεια για τη γεννήτρια.
Οι ατμοστρόβιλοι, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης και οι αεριοστρόβιλοι αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά για χρήση σε πολεμικά πλοία. Οι ατμοστρόβιλοι χρησιμοποιήθηκαν πριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιήθηκαν κατά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο και τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και οι αεριοστρόβιλοι για πολεμικά πλοία αναπτύχθηκαν μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Τροποποιήθηκαν από κινητήρες αεροσκαφών και χρησιμοποιήθηκαν κυρίως σε μεγάλα πλοία επιφανείας.
Οι αεριοστρόβιλοι έχουν πολλά χαρακτηριστικά:
Πρώτον, η θεωρητική απόδοση μετατροπής ενέργειας μπορεί να φτάσει το 88%, που είναι η συσκευή με την υψηλότερη απόδοση μετατροπής ενέργειας στον κόσμο μέχρι στιγμής. Λέγεται ότι οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να επιτύχουν απόδοση μετατροπής 90%, αλλά δεν έχουν ακόμη εμπορευματοποιηθεί πλήρως. η θεωρητική απόδοση μετατροπής ενέργειας των κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι 88%, η οποία έχει δοκιμαστεί εδώ και δεκαετίες.
Δεύτερον, η θερμοκρασία καύσης των αεριοστροβίλων είναι σχετικά υψηλή και η εκπομπή επιβλαβών αερίων είναι σχετικά χαμηλή.
Τρίτον, η πυκνότητα ισχύος είναι σχετικά μεγάλη. Ένα μόνο μηχάνημα στο μέγεθος ενός εμπορευματοκιβωτίου μπορεί να παρέχει ενέργεια σε έναν καταστροφέα. δύο κοντέινερ είναι βασικά αρκετά για την πολιτική ηλεκτρική ενέργεια ενός νομού. Οι ατμοστρόβιλοι είναι πολύ μεγάλοι, όπως οι κινητήρες ντίζελ και οι κινητήρες εσωτερικής καύσης με χωρητικότητα άνω των 10 μεγαβάτ, που είναι βασικά μεγάλες συσκευές βάρους χιλιάδων τόνων και δεκάδων μέτρων ύψους.
Τέταρτον, οι αεριοστρόβιλοι δεν είναι σαν τους κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι οποίοι είναι τύπου εγκεφαλικού επεισοδίου, και η εργασία γίνεται μία φορά κάθε 4 διαδρομές. Οι αεριοστρόβιλοι λειτουργούν συνεχώς και ο στρόβιλος είναι μια γραμμή στροβιλισμού. Είναι μια συσκευή θερμικής μηχανής με την υψηλότερη απόδοση μετατροπής ενέργειας, μετατρέποντας τη χημική ενέργεια σε θερμική και μηχανική ενέργεια.
Στη δεκαετία του 1970, οι αεριοστρόβιλοι εισήλθαν στη βιομηχανία πετρελαίου των ΗΠΑ, δημιουργώντας βιομηχανικούς αεριοστρόβιλους. Οι κινητήρες αεροσκαφών απαιτούν σχετικά υψηλές επιδόσεις, είναι σχετικά εξελιγμένοι και έχουν σχετικά μικρή διάρκεια ζωής. Οι βιομηχανικοί κινητήρες δεν χρειάζονται μείωση βάρους, είναι πολύ στιβαροί και απαιτούν σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής. Γύρω στη δεκαετία του 1980, με την ανάπτυξη του φυσικού αερίου, εισήλθε στον κλάδο της ηλεκτρικής ενέργειας.
Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, το τεχνικό επίπεδο των Ηνωμένων Πολιτειών δεν ήταν πολύ υψηλό. Η πρώτη εξαγορά ήταν ιταλικών εταιρειών, οι οποίες αποτελούν την πρωτεύουσα του εκ περιτροπής εξοπλισμού στην Ευρώπη. Η τυπική βρετανική εταιρεία είναι η Rolls-Royce, η οποία κατασκευάζει κινητήρες αεροσκαφών. Γενικά, οι εταιρείες που κατασκευάζουν κινητήρες αεροσκαφών θα κατασκευάζουν αεριοστρόβιλους. Η γερμανική Siemens εξαγοράστηκε σε όλη την Ευρώπη και απέκτησε επίσης την τροποποίηση αεροσκαφών της Rolls-Royce. Οι ρωσικοί αεριοστρόβιλοι συνεργάζονται κυρίως με την Ουκρανία. Τα σχέδια είναι όλα στη Ρωσία και ορισμένες από τις βάσεις κατασκευής βρίσκονται στη Μαριούπολη της Ουκρανίας.
Τις τελευταίες δεκαετίες, μόνο η Mitsubishi της Ιαπωνίας έχει αναπτύξει έναν πραγματικό αεριοστρόβιλο βαρέως τύπου και η Kawasaki κατασκευάζει μικρότερους, επομένως υπάρχει ακόμα ένα συγκεκριμένο όριο. Οι αεριοστρόβιλοι μικρού και μεσαίου μεγέθους είναι κυρίως GE, ειδικά για στρατιωτική χρήση. Τα κύρια αντιτορπιλικά είναι κυρίως η GE, το μοντέλο LM-2500. Η Siemens απέκτησε ορισμένους από τους μικρούς αεριοστρόβιλους της στο Λίνκολν του Ηνωμένου Βασιλείου, με ισχύ μικρότερη από 15 MW, και μερικούς στο Finspång της Σουηδίας. Η καλύτερη εταιρεία σε μικρούς αεριοστρόβιλους είναι η Solar στις ΗΠΑ, η οποία είναι πολύ κοντά στους πελάτες της και έχει το υψηλότερο μερίδιο αγοράς στον κόσμο για μικρούς αεριοστρόβιλους ισχύος μικρότερης των 15 MW.
Ταξινόμηση
Σύμφωνα με τη δομική μορφή και την ισχύ εξόδου, οι αεριοστρόβιλοι μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: μικρού μεγέθους, ελαφρούς και βαρείς. Μεταξύ αυτών, οι μικροστρόβιλοι και οι ελαφροί αεριοστρόβιλοι μπορούν να τροποποιηθούν από κινητήρες αεροσκαφών (επίσης γνωστοί ως "aero-to-gas"), με ισχύ συνήθως εντός 50 MW, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βιομηχανική παραγωγή ενέργειας, ισχύ πλοίου, ενίσχυση αγωγών, δεξαμενή ατμομηχανές, κατανεμημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και συνδυασμένη θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια. Οι αεριοστρόβιλοι βαρέως τύπου έχουν ισχύ άνω των 50 MW και χρησιμοποιούνται κυρίως ως σταθερές γεννήτριες στην ξηρά, όπως τα αστικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι κινητήρες αερίου βαρέως τύπου ταξινομούνται γενικά ανάλογα με τη θερμοκρασία. Οι κατηγορίες E, F, G και H αντιστοιχούν σε διαφορετικές θερμοκρασίες καύσης. Από μηχανικής άποψης, είναι προτιμότερο να ταξινομούνται με βάση τη φέρουσα ικανότητα θερμοκρασίας του κράματος.
Στην Κίνα, είναι βασικά μικροί αεριοστρόβιλοι. Οι μικροί αεριοστρόβιλοι ταξινομούνται γενικά κατά δομή: μονοαξονικοί, διπλού άξονα, τριών αξόνων, αεροτροποποιημένοι, βιομηχανικοί και σπάνια ταξινομούνται βάσει θερμοκρασίας, επειδή η θερμοκρασία των μικρών αεριοστροβίλων δεν είναι τόσο υψηλή σε σύγκριση με αερίου βαρέως τύπου τουρμπίνες. Εκείνοι με επίπεδα ισχύος κάτω από 30 μεγαβάτ είναι στην πραγματικότητα ισοαξονικοί κρύσταλλοι, δηλαδή E-grade. Αυτό δεν είναι απόλυτο, και μερικά πιο προχωρημένα έχουν φτάσει σε βαθμό F. Το E-grade παρήχθη δοκιμαστικά στην Κίνα το 1995. Περίπου 50 μεγαβάτ αντιστοιχούν πιθανώς στο F-grade, το οποίο είναι προσανατολισμένο κρύσταλλο. Η Κίνα παρήγαγε δοκιμαστικά τον βαθμό το 2005 και τώρα έχουμε όλα αυτά τα υλικά. Οι πιο προηγμένοι αεριοστρόβιλοι έχουν φτάσει στην κατηγορία H και τώρα έχουμε τους μονοκρυστάλλους δεύτερης γενιάς.
Γενικά, όσοι είναι κάτω από 1 MW ονομάζονται μικρο-αεριοστρόβιλοι. Στην πραγματικότητα, οι μικροστρόβιλοι αερίου στο εξωτερικό δεν χρησιμοποιούν τόσο καλά κράματα λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας. Χρησιμοποιούν μερικούς ειδικούς χάλυβες και σπάνια χρησιμοποιούν ισοαξονικούς κρυστάλλους. Εκείνοι γύρω στα 15 MW ονομάζονται μικροί αεριοστρόβιλοι, οι οποίοι χρησιμοποιούν κυρίως ισοαξονικούς κρυστάλλους. Υπάρχουν και κάποιες ειδικές εταιρείες στο εξωτερικό που χρησιμοποιούν ειδικούς χάλυβες, αλλά επειδή οι επιστρώσεις τους είναι ιδιαίτερα καλές, γίνονται καλύτερες. Τα μικρού και μεσαίου μεγέθους 30~50 MW χρησιμοποιούν γενικά πιο προσανατολισμένους κρυστάλλους, δηλαδή, κατηγορίας F. Τα μεγαλύτερα χρησιμοποιούν μονοκρυστάλλους πρώτης και δεύτερης γενιάς, που είναι οι εγχώριες μάρκες μας.
Μικροί και μεσαίου μεγέθους και μικροστρόβιλοι αερίου χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον στην κατανεμημένη ισχύ και στη συνδυασμένη θερμότητα και ισχύ. Αυτά τα κάτω των 30 MW και τα 15 MW χρησιμοποιούνται κυρίως στο Σιτσουάν και τα κάτω των 7 MW χρησιμοποιούνται κυρίως στο Τσονγκκίνγκ. Αυτό σχετίζεται με την κλίμακα των βιομηχανικών πάρκων της. Αυτά τα περίπου 30 MW χρησιμοποιούνται κυρίως στο Jiangsu και αυτά από 50 MW έως 100 MW χρησιμοποιούνται κυρίως σε βιομηχανικά πάρκα στο Γκουανγκντόνγκ, γενικά για κατανεμημένη ισχύ ή συνδυασμένη θερμότητα και ισχύ. Αυτοί άνω των 100 MW χρησιμοποιούνται βασικά για ορισμένες μεγάλες ρυθμίσεις αιχμής του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας ή ως σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής βασικού φορτίου. Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου χρησιμοποιεί βασικά μικρά. Στην ανάντη βιομηχανία εξόρυξης, χρησιμοποιούνται κυρίως 7 MW και 15 MW, και η μεταφορά με αγωγό μεσαίου ρεύματος είναι κυρίως 15 MW και 30 MW.
Το σύστημα σχεδιασμού αεριοστροβίλων κάτω των 30 MW είναι σχετικά ώριμο και το σύστημα υλικών διεργασίας είναι επίσης σχετικά ώριμο. Το ποσοστό απόδοσης του OBT μπορεί να φτάσει το 85%. Οι βιομηχανικοί αεριοστρόβιλοι πρέπει ακόμη να επικεντρωθούν στην οικονομική απόδοση, την τεχνική και οικονομική αξιολόγηση ή την απόδοση κόστους, και ο κύριος δείκτης αξιολόγησης είναι το ποσοστό απόδοσης.
Για αεριοστρόβιλους μεσαίου και μεγάλου μεγέθους, έχουμε (εγχώρια) μικρή συσσώρευση λογισμικού σχεδιασμού, προδιαγραφών σχεδίασης και βάσεων δεδομένων ορισμένων υλικών και διαδικασιών στο σύστημα σχεδιασμού μας, επομένως αυτό το σύστημα σχεδιασμού δεν είναι πολύ ώριμο και το ποσοστό απόδοσης δεν είναι υψηλό . Ο κρύσταλλος επιπέδου F ή προσανατολισμένος είναι μια λεκάνη απορροής. Κάτω από προσανατολισμένο κρύσταλλο, εξακολουθούμε να έχουμε αρκετή αυτοπεποίθηση για να συμμετάσχουμε σε διεθνή διαγωνισμό. Πάνω από τον προσανατολισμένο κρύσταλλο, στο βιομηχανικό επίπεδο, έχουμε ακόμα ένα συγκεκριμένο κενό. Αυτή η περιοχή παραδίδεται στην εθνική ομάδα. Πολλές κεντρικές επιχειρήσεις κάνουν κάποια βασική έρευνα και ανάπτυξη και η επένδυση σε βασικά υλικά και βασικές διαδικασίες είναι τεράστια.
Βιομηχανική Αλυσίδα
Στο ανάντη της αλυσίδας βιομηχανίας αεριοστροβίλων της χώρας μου, οι κατασκευαστές κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας, κραμάτων τιτανίου, σύνθετων υλικών, κραμάτων αλουμινίου και γενικού χάλυβα περιλαμβάνουν τους Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group, κ.λπ. υλικά χυτεύονται, σφυρηλατούνται ή χρησιμοποιούνται άλλες διαδικασίες για την κατασκευή πτερυγίων στροβίλου, άξονων και άλλων εξαρτημάτων. Οι λεπίδες και άλλα μέρη σχηματίζονται με τη διαδικασία χύτευσης. Οι σημαντικότεροι εγχώριοι κατασκευαστές χύτευσης και σφυρηλάτησης περιλαμβάνουν τις Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd., κ.λπ. Στη συνέχεια, οι κατάντη κατασκευαστές ολόκληρων μηχανών συναρμολογούν διάφορα μέρη σε ολόκληρες μηχανές. Οι σημαντικότεροι κατασκευαστές περιλαμβάνουν τις AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric, κ.λπ.
Ανοδικές βιομηχανίες, ειδικά προϊόντα όπως κράματα υψηλής θερμοκρασίας, κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας, επιστρώσεις θερμικού φραγμού και προηγμένα κεραμικά σύνθετα υλικά, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην προώθηση της εθνικής αμυντικής βιομηχανίας και της κατασκευής εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας. Οι εγχώριοι αεριοστρόβιλοι χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ένας μικρός αριθμός χρησιμοποιούνται για έγχυση νερού, εισαγωγή αέρα, συμπίεση σε πεδία πετρελαίου και φυσικού αερίου και ισχύ πλοίων και δεξαμενών. Το επίκεντρο είναι η κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας, η συνδυασμένη θερμότητα και η ηλεκτρική ενέργεια, η μεταφορά με αγωγούς φυσικού αερίου, η πρόωση πλοίων και η μηχανική κίνηση. άποψη. Οι αεριοστρόβιλοι της χώρας μου διαθέτουν τεράστιες πιθανές αγορές στον κατανεμημένο ενεργειακό εφοδιασμό, στους σταθμούς συμπίεσης, στην παραγωγή βιομηχανικής ενέργειας και σε άλλους τομείς, και οι πολιτικές υποστηρίζουν την ταχεία ανάπτυξη του κλάδου. τα τρέχοντα έργα μεγάλης κλίμακας της χώρας μου, όπως η "Μεταφορά αερίου από Δύση προς Ανατολή", "Μεταφορά Ηλεκτρικής Ενέργειας από Δύση προς Ανατολή" και "Εκτροπή νερού από Νότο προς Βορρά", καθώς και την ταχεία ανάπτυξη της ναυπηγικής βιομηχανίας της χώρας μου οδήγησαν σε ταχεία αύξηση της ζήτησης της χώρας μου για αεριοστρόβιλους.
Βιομηχανική Πολιτική
Το σύγχρονο ενεργειακό σύστημα του 14ου Πενταετούς Σχεδίου απαριθμεί επίσης τους αεριοστρόβιλους ως βασική βασική τεχνολογία, τοποθετώντας τους βασικά στο ίδιο επίπεδο με την πυρηνική ενέργεια, τα νέα συστήματα ενέργειας, την αποθήκευση ενέργειας και την ενέργεια υδρογόνου.
Η State Power Investment Corporation έχει κάνει δύο ειδικά έργα, το ένα είναι ένα μεγάλο έργο για αεριοστρόβιλους βαρέως τύπου, συμπεριλαμβανομένων αεριοστροβίλων με μείγμα υδρογόνου. Ένα καθαρό υδρογόνο έχει κατασκευαστεί στην Εσωτερική Μογγολία αλλά δεν έχει ακόμη τεθεί σε λειτουργία. Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας Jingmen έχει αναμειχθεί κατά 15%. Η Harbin Electric και η Guangdong Electric Group, η οποία είναι η Guangdong Energy Group, έχουν κάνει ένα έργο ανάμειξης υδρογόνου στον κόλπο Daya, και η Hangzhou Steam Turbine και η Siemens έχουν κάνει ένα έργο ανάμειξης υδρογόνου στο Zhoushan.
Οι αεριοστρόβιλοι χρησιμοποιούνται ευρέως στον αγωγό φυσικού αερίου West-East και σε υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου. Ως στρατιωτική επιχείρηση, η CNOOC έχει επίσης κυρωθεί από τις Ηνωμένες Πολιτείες και αντιμετωπίζει τον κίνδυνο περικοπών της προμήθειας. Κατά τη διάρκεια του Ρωσο-Ουκρανικού πολέμου, οι αεριοστρόβιλοι Siemens που αγόρασε η Ρωσία κρατήθηκαν όταν στάλθηκαν στον Καναδά για επισκευή, επηρεάζοντας την ενεργειακή ασφάλεια. Ο εντοπισμός πρέπει να πραγματοποιηθεί το συντομότερο δυνατό.
Χώρος Αγοράς
Το 2022, η παραγωγή αεριοστροβίλων της χώρας μου θα είναι 4,0563 εκατομμύρια κιλοβάτ και η ζήτηση θα είναι περίπου 6,7986 εκατομμύρια κιλοβάτ.
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το μέγεθος της αγοράς αεριοστροβίλων της χώρας μου έφτασε τα 61,669 δισεκατομμύρια γιουάν το 2022, εκ των οποίων το μέγεθος της αγοράς των μικροτουρμπινών αερίου ήταν 893 εκατομμύρια γιουάν, το μέγεθος της αγοράς των ελαφρών αεριοστροβίλων ήταν 56,569 δισεκατομμύρια γιουάν και το μέγεθος της αγοράς βαρέων αεριοστροβίλων ήταν 4,207 δισεκατομμύρια γιουάν.
Η χώρα μου έχει τώρα τη δυνατότητα να παράγει ανεξάρτητα ελαφρούς αεριοστρόβιλους (ισχύς κάτω από 50 MW), ενώ οι τουρμπίνες χαμηλής ποιότητας μπορούν ακόμη και να εξαχθούν, αλλά οι βαρύς αεριοστρόβιλοι (ισχύς άνω των 50 MW) εξακολουθούν να εξαρτώνται βασικά από τις εισαγωγές και η βασική τεχνολογία είναι βασικά μονοπωλείται από διεθνείς κατασκευαστές όπως η GE στις Ηνωμένες Πολιτείες, η Mitsubishi στην Ιαπωνία και η Siemens στη Γερμανία. Κίνδυνος «πνιγμού» υπάρχει στην εγχώρια αγορά. Σύμφωνα με στοιχεία της Γενικής Διοίκησης Τελωνείων, οι εισαγωγές αεριοστροβίλων το 2022 θα είναι 4,161 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ και οι εξαγωγές 735 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ.
