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鐳射:國產重型燃氣輪機的一個重要應用方向——LGCC發電
關鍵字: 燃氣輪機靜葉鑄件發電IGCC【文/ 觀察者網專欄作者 鐳射】
12月26日,科技日報一則報道引起廣泛關注:由中國聯合重燃牽頭研制的我國首件自主化300兆瓦級F級重型燃氣輪機渦輪第一級靜葉鑄件,于25日順利通過鑒定。這是我國在重型燃機熱端核心部件上取得的第一個重要突破,也是國家科技重大專項“航空發動機和燃氣輪機”迄今最重要的里程碑式的成果。
這里有必要說明一下,由于現代艦船大量采用燃氣輪機作為動力裝置,因此很多人看到這條新聞后,很容易將其用途往軍事上聯想。其實,中小型燃氣輪機,包括船用燃氣輪機和分布式發電使用的中小型燃氣輪機,與重型燃氣輪機,在結構上是有很大區別的。
二者最大的差異在于:中小型燃氣輪機在結構上分為燃氣發生器和動力渦輪兩個部分,燃氣發生器在結構上相當于一臺完整的渦噴發動機,動力渦輪所在轉子與燃氣發生器內驅動壓氣機的轉子不相連,它接在燃氣發生器的噴口后面,由燃氣發生器產生的高溫、高壓燃氣驅動,將燃氣的能量轉換為機械功,用來驅動外部負載。
因此,中小型燃氣輪機都是多轉子的,至少是兩個轉子(單轉子燃氣發生器+動力渦輪),比如國產的DC-70;還有很多是三轉子(雙轉子燃氣發生器+動力渦輪),比如用于052/055系列驅逐艦的GT-25000燃氣輪機。
而重型燃機沒有動力渦輪這一部件,從結構上說,整個重型燃機就是一臺單轉子渦噴發動機,渦輪既用來驅動壓氣機,也用來輸出功率,驅動外部負載。采用這種結構的重型燃機,顯然不如采用多轉子結構的中小型燃氣輪機結構緊湊。因此,重型燃氣輪機不適合上艦充當艦船動力,它的用途只有一個,就是發電。
應用于052/055系列驅逐艦的GT-25000型三轉子燃氣輪機。可以看出,它的動力渦輪的軸和前面燃氣發生器部分的軸是分開的
CGT-60F重型燃氣輪機模型。可以看出,它沒有獨立的動力渦輪。這是重型燃氣輪機和中小型燃氣輪機在結構上的最大區別。
提起燃氣輪機電廠,人們就會想起天然氣。其實,燃氣輪機可以使用的燃料范圍很廣泛,除了天然氣,還可以使用其它液態或氣態燃料。比如,由煤炭氣化制得的煤氣,就可以作為燃氣輪機的燃料。整體煤氣化聯合循環發電系統(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC),就是一種將煤氣化技術和高效的燃氣輪機聯合循環發電技術相結合的先進發電技術。
從結構上來說,IGCC系統包括兩部分,即煤氣化與凈化部分,和燃氣──蒸汽聯合循環發電部分。它的工作原理是:煤炭經氣化成為中低熱值煤氣,再經由凈化系統凈化,除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物后,變為清潔的氣體燃料,供給燃氣——蒸汽聯合循環發電系統。因此,IGCC電廠又被稱為“燒煤的燃氣電廠”。
另外,在IGCC系統中,通過煤氣凈化,煤炭燃燒產生的硫化物、氮化物、粉煤灰等都可以得到回收利用,而不再被作為污染物被排放。IGCC發電技術所具備的這一優越的環保特性,使之成為現有發電技術減排二氧化碳溫室氣體最可行、最經濟的方法,為規模化、經濟化減排二氧化碳創造了條件。因此,IGCC技術被認為是突破煤電發展瓶頸的重要技術途徑。
IGCC發電工藝流程圖:煤炭在氣化爐中氣化成為中低熱值煤氣,經脫硫、除塵后成為清潔的氣體燃料,供給燃氣——蒸汽聯合循環發電系統。脫硫和除塵的產物都可以成為化工原料,從而實現煤炭資源的綜合利用。
由于以上原因,IGCC是國際能源領域必爭的戰略核心技術,美、歐、日均投入大量人力物力進行開發和應用。從1984年美國冷水電廠10萬千瓦的IGCC技術驗證成功開始算起,IGCC的發展已有三十多年的歷史。目前世界范圍內有18座IGCC電廠,約4200兆瓦機組在運,供電效率已達到設計值43%,可用率達到85%。
標簽 燃氣輪機-
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- 責任編輯:陳軒甫
- 最后更新: 2018-12-31 10:08:02
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