燃气轮机可以说是现代工业的心脏,不管是发电、航空,还是船舶,都少不了它。以前,这技术咱没有,处处受制于人,但是现在不一样了。
正在组装的重型燃气涡轮发动机
破冰,燃气轮机的十年冷板凳
新中国成立之初,咱们也想搞燃气轮机的。
可西方国家对咱实行技术封锁,想买都买不着,没办法,只能硬着头皮自己摸索。
上世纪50年代,咱们引进了苏联的M-1燃气轮机图纸,想着依葫芦画瓢,总能仿制出来吧?
但结果就是造不出来,当时的咱们底子薄,工业基础几乎为零。
材料不行,工艺拉胯,经过三年的仿制,原型在验收测试中出现了大量故障,仿制之路就这样宣告失败了。
燃气轮机的工作原理
既然引进的路走不通,那就自己干。
1964年,咱们自主设计了一台6000马力的船用燃气轮机。
看着挺像那么回事,但由于开发周期太长,等达到实用要求时,已经赶不上趟,未能装备到原定的猎潜舰上。
燃气轮机搞不出来,海军舰艇只能用老掉牙的蒸汽动力,在海上跟人家一比,那就不必说了。
落后就得挨打,想要和平,只能自己强大起来。
蒸汽动力船
1978年,历经了诸多艰辛,终于成功造出了第一台重型燃气轮机,实现了从设计到制造全部国产化。
可惜的是,由于这样那样的原因,这台燃气轮机,并未实现量产。
1993年,一个重要的转机出现了。
咱们与乌克兰合作,引进了GT25000燃气轮机技术。
国产首台30MW级燃气轮机
当时的乌克兰正面临经济困境,咱们的资金注入,对他们来说无异于雪中送炭。
而对咱们来说,这次合作就像打开了一扇窗,让我们看到了燃气轮机技术的曙光。
2004年,第一台国产型号的GT-25000燃气轮机终于面世,并实现了60%的国产化率。
虽然离完全自主还有一段距离,但这已经是个巨大的进步。
到了2011年,国产化率已经达到98.1%。
参考信息:
1、GlobalSecurity官网.《中国-燃气轮机推进系统》
2、360个人图书馆.《船用燃机国产化代表--GT-25000 燃气轮机技术与性能》
中国成功部署首台专为海上石油和天然气钻井平台设计的燃气轮机
突围,核心技术自主化
核心技术自主化,说起来容易,做起来可不简单。
2015年,国家正式开启了“两机”重大专项,将航空发动机以及燃气轮机,列为科技攻关的关键领域。
次年,在国家“十三五”规划中被列为百大工程的第一位。
国家对燃气轮机的重视程度已经攀升到了前所未有的高度。
中国 WS-10 太行涡扇发动机在第十二届中国航展上亮相
2017年4月,上海市政府与国家电投集团在上海签署战略合作框架协议,确定由国家电投在上海实施重型燃气轮机国家重大科技专项。
同年8月,中国电联重型燃气轮机技术有限公司更名为中国联合重型燃气轮机技术有限公司,成为国家具体实施单位,负责重型燃气轮机机型工程化开发、关键技术研究验证等项目。
这是一个关键的转折点。
从此,咱们的燃气轮机研发有了明确的路线图和时间表,不再是各自为战、各自摸索。
工程师安装中国首台F级重型燃气轮机
正所谓众人拾柴火焰高。
全国200多家企业、科研院所和高校,跨越19个省市,形成了强大的研发合力。
2018年12月25日,首台自主300兆瓦F级重型燃气轮机一级静叶铸件通过鉴定。
2019年,一级转子叶片铸件通过首件鉴定,同年5月,主体概念设计工作完成。
2020年,燃烧室单筒全尺寸全温全压性能试验启动。
中国自主研发的300兆瓦f级重型燃气轮机
这些看似枯燥的时间节点,背后却是无数个日日夜夜的艰辛付出和一次次失败后的再接再厉。
值得一提的是,300兆瓦F级重型燃气轮机是在CGT-60F燃气轮机的基础上,通过1:2模块化放大而来,功率放大到原来70兆瓦的4倍。
与自产50兆瓦F级重型燃气轮机(G50)类似,CGT-300F的涡轮、压缩机、燃烧室等所有热端部件全部实现了国产化。
从2016年项目启动时,我们与西方的技术差距大约有30年,到如今不到十年时间,这个差距已经被大幅缩小。
参考信息:1、阿尔维达新闻网.《专家:中国计划在20年内赶上先进的航空发动机生产国》
2、中国日报网.《重型燃气轮机进行首次点火试验》
工人在电机厂生产车间内作业
领航,300兆瓦燃气轮机成功点火
2024年10月7日,这是个值得咱们中国人骄傲的日子。
就在这一天,咱们首台自主研发的300兆瓦F级重型燃气轮机,在上海临港成功点火!
这台燃气轮机,不仅是咱们自主研发的功率最大、技术等级最高的重型燃气轮机。
更为关键的是,它的技术指标已经达到了国际主流F级燃气轮机的水平。
咱中国在高端能源装备领域,终于可以挺直腰板,和那些老牌强国一较高下。
我国自主研制300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机总装下线
这台燃气轮机,由五大系统,超过5万个零部件组成,精密程度堪比瑞士手表。
F级燃气轮机的工作温度高达1400℃,如果在这温度下烤个红薯的话,估计瞬间就会变成炭了。
可想而知,这些零部件要承受多么极端的应力和腐蚀条件。
这么说吧,能造出这种高精尖装备的,全世界掰着手指头数也就那么几家公司,比如德国西门子、美国通用电气、日本三菱等。
现在咱们也凭着自己的本事,挤进了这个“高端俱乐部”。
GE Vernova 工厂的燃气轮机
这台燃气轮机的能源效率高达55%,传统的火电厂效率也就35%-46%左右,意味着同样的煤烧出来,咱们能发更多的电,而且还更环保!
在联合循环配置之下,单台燃气轮机,每小时能够发电45万千瓦。
啥概念?
相当于北京平均每小时能源消耗的八分之一。
这不仅意味着更高的能源利用率,还意味着更低的碳排放。
第五阶段轮盘锻件通过鉴定
与燃煤电厂相比,燃气轮机的二氧化碳排放量,直接砍掉一半左右。
点火成功了,接下来就是进入全面整机试验验证阶段,只有通过了这些严格的考验,才能真正投入使用。
从曾经的“冷板凳”到如今的“点火成功”,中国燃气轮机的发展历程充满了汗水与泪水。
每一个技术突破背后,都凝聚着无数科研人员的心血与智慧。
未来我们可以肯定,中国的燃气轮机技术将继续飞速发展,为世界能源事业贡献更多中国智慧。
参考信息:1、上海电气官网.《中国首台300MW f级重型燃气轮机成功点火》