摘取“皇冠明珠”,我国自研300兆瓦级重型燃机点火成功

摘取“皇冠明珠”,我国自研300兆瓦级重型燃机点火成功
2024年10月08日 18:44 环球零碳

来源:环球零碳

首图来源:工信微报
首图来源:工信微报

备受关注的国产重燃研制有了新进展。

10月7日,我国自主研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机在上海临港首次点火成功。工业和信息化部党组书记、部长金壮龙,上海市副市长陈杰出席点火试验活动并讲话,中国科学院副院长丁赤飚,工业和信息化部总经济师高东升,国家电投集团董事长刘明胜,专家咨询委主任张彦仲、副主任孙昌基出席活动。

300兆瓦级F级重型燃气轮机是我国首次自主研制的最大功率、最高技术等级重型燃气轮机,技术指标与国际主流F级重型燃气轮机基本相当。采用的新技术、新材料、新工艺对我国燃气轮机基础学科进步、产业技术发展有显著的带动辐射作用,对保障我国能源安全和绿色发展具有重要意义。

超大型燃气轮机被公认为世界上最难造的机械装备,被誉为“制造业皇冠上的明珠”。其部件需要在高温、高应力、高腐蚀环境下长时间运行,涉及多物理场耦合、多学科技术集成,设计、制造、材料、测试等技术挑战极高,整机技术集成和系统性能匹配难度极大,体现了一个国家的工业水平。

作为内燃机的一种,燃气轮机的本质上是一种通过燃料(主要为天然气)与空气燃烧产生出气体推动叶片做功的机械。而重型燃气轮机不仅是燃气发电机的核心,也是飞机、大型船舰动力系统的核心,它是迄今为止效率最高的热功能转换类发电设备。

一旦一个国家掌握了这项技术,那么,便能进一步提高航空、海洋等领域的工业制造水平。此次点火试验的300兆瓦级F级重型燃气轮机就是由5大系统、5万余个零部件构成,在制造过程中进行了非常高精度地加工和组装,核心部件的精度误差控制在微米级别。

在全球重型燃气轮机市场,美国通用电气(GE)、德国西门子、日本三菱三分天下。

造出自主设计、具备国际水平的重型燃气轮机,是中国燃气轮机行业追逐了六十多年的梦想。燃气轮机点火试验是完成总装下线后,整机试验验证阶段的首个重大试验,主要任务是验证整机设计、制造的有效性和试验测试系统的功能完整性,为全面开展整机验证奠定基础。

与蒸汽轮机相比,燃气轮机具有功率大、效率高、启动快、体积小、重量轻等一系列优势。有数据显示,同等功率下,燃气轮机体积仅相当于蒸汽轮机的1/5到1/10,并且,燃机转子轻巧,在启动机帮助下几分钟就可以达到最高转速。

重型燃气轮机还是一种能源高效转换、洁净利用、多领域应用的核心装备,在实现我国“碳达峰碳中和”目标中将发挥重要作用,可广泛应用于地面发电和电网调峰,具备重要的战略地位。

燃用天然气的燃机电站污染排放极低,二氧化碳比排放量是超临界燃煤电站的约一半,大力发展天然气发电是包括我国在内的世界各国保护环境和落实《巴黎协定》减少温室气体排放的主要措施之一。

以我国F级50兆瓦重型燃气轮机为例:

在提高能源利用效率方苗,该重型燃气轮机采用了先进的低排放燃气轮机技术,其热效率可以达到57%以上,比传统的汽轮机高出10个百分点以上,有效提高了能源利用效率。

在环保节能方面,该燃气轮机采用了先进的低NOx燃烧技术,使得排放物质浓度低于世界标准,达到了非常优秀的环保效果。

更关键的是,随着全球范围内对绿色低碳转型的追求,燃气轮机行业也逐渐达成了从燃烧天然气向燃烧纯氢转型的共识。

此前,美国GE公司曾表示,其在全球已有超过100台采用低热值含氢燃料的机组在运行,预计2030年将具备100%燃氢能力。欧盟和日本也计划在2030年前推出100%重型氢燃气轮机。

我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机则在今年7月完成了燃烧器掺烧30%氢气全尺寸全温全压试验验证,各项指标均达到预期,这是成功实现掺氢燃烧的国内首个拥有自主知识产权的重型燃机燃烧器,为探索更高比例掺氢乃至纯氢燃烧技术奠定了基础。

(来源:澎湃新闻、工信微报、环球零碳)

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