我国在超超临界、燃气轮机等领域与国际上存在很大的技术差距,而且,国外发电设备在大幅降低机组的价格性能比、追求机组高效率以及减少对环境的污染等几个方面取得了非常显著的成果。因此,引进先进设备是很有必要的。近年来我国汽轮机企业已经同世界几大汽轮机企业进行技术交流,建立合作关系。
国际汽轮机行业大规模资产重组,维护市场价格,提高产品技术竞争
汽轮机的技术特点及其所涉及学科领域的广度和深度使得世界上只有少数工业发达国家的跨国公司才有开发制造汽轮机的能力。为了维持世界市场的格局和价格体系,围际汽轮机行业在1998~2001年期间进行了大规模的资产重组。例如:欧美国家的近十家汽轮机制造公司合并为ALSTOM、GE、SIEMENS三家,他们在资产重组和保持市场份额的同时又进行了以下调整:
▲ 迅速完成了计算机技术对企业的改造,提高产品开发竞争力、缩短周期、降低成本;
▲实行技术的优化组合,提升重组公司的技术竞争力和开发实力;
▲实行制造加工业的分工重组,将制造加工转移到人力成本较低的发展中国家和地区。
国际汽轮机制造业的重组给我们带来很多启示,WTO的框架对中国汽轮机制造业的发展势必产生较大的影响,值得深入研究探讨。
由于今后世界煤电的发展仍将占据突出地位。此外,严格的环保要求促进了洁净煤燃烧技术的发展,高效、低能耗、低污染、低造价已成为各国电力装备业最主要的发展目标。近期发展最快的是高效大功率超临界超超临界汽轮机、燃气轮机、燃气~蒸汽联合循环汽轮机这三种类型机组。
大功率高效超超临界汽轮机的发展
随着常规超临界技术的成熟,从20世纪90年代开始,以日本、美国、欧洲为中心,世界又进入了新一轮超超临界汽轮机的发展阶段。采用更高的温度、更高的压力是该阶段发展的主要特点。
1.提高进汽温度
目前国外新机组的进汽温度均在580℃~600℃之间。国外已形成用于566℃以下的CrMoV钢、566℃的2.25%Cr钢、600℃的9%Cr钢及12%钢等标准材料系列。
2.提高进汽压力
由于汽轮机排汽湿度的原因,提高压力的同时,必须采用更高的再热温度(如600℃以上)或二次中间再热循环。目前参数下的二次再热将使电厂投资增加l0%~15%,经济性得益为2.5%左右,要降低超超临界参数下二次再热机组的价格性能比,只有再进一步提高压力温度,为此,日本、美围、欧盟均在进行进汽压力为34.3MPa~40MPa、温度为630℃以及700℃和760℃参数的研制开发计划。
3.1000MW等级超超临界机组的开发
大功率机组的关键是低压缸长叶片,目前新的全速3000r/mim大功率机组中已普遍采用高度为1000~1050mm、排汽面积在9平方米左右的长叶片。出于对更大功率超超临界机组及减少低压缸数量的考虑,近期国外各大公司均开发研制了更长的末级长叶片。西门子公司用于我国外高桥四缸四排汽超临界900MW机组1143mm长叶片,其排汽面积已达到12.5平方米。目前最长的12l8mm钢制叶片也于2004年在电厂投运,可满足四排汽百万千瓦等级机组的要求。
4.提高汽轮机内效率及可靠性
采用全三元成型技术不断开发高效的叶型及叶片是提高汽轮机内效率的有效途经。斜置及弯扭静叶片在现阶段被普遍采用。如西门子、西屋、三菱等公司已将全三维的弯扭动叶片在整个汽轮机高中低压叶片级中应用,可使效率提高0.8%~1.5%。
提高结构设计的可靠性,目前普遍采用先进的的三维有限元结构分析程序对汽轮机的主要部件,如汽缸、阀门、轴承座、隔板、高温螺栓等进行模拟工作状态的仿真计算,以数字化设计取代经验和半经验的设计方法。轴系稳定性、可靠性的设计技术已相当成熟。
5. 燃气轮机及蒸汽轮机--燃气轮机联合循环
燃气轮机及蒸汽轮机-燃气轮机联合循环技术飞速发展,渐趋成熟,加上天然气资源的开发和环保对电站排放要求的提高,使燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环在电力系统中的地位发生了明显的变化。近期的发展状况如下:
▲国际市场形成了GE、SIEMENS、西屋和三菱(1997年分开),ALSTOM等几大燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环产品的系列;
▲燃气轮机单机功率已达到300MW等级,最大701ATS机组的功率已达到350MW;
▲l420℃进气温度的燃气轮机机组l997年已投运成功,目前的进气温度可达15l0℃,燃机的单机效率达到39%;
▲燃料以天然气为丰,排放可达到NOx低于9ppm、CO及未燃物低于20ppm的水平;
▲机组的可靠性及可用率达到97%以上。
6.联合循环及相应蒸汽轮机的同步发展
蒸汽轮机-燃气轮机联合循环装置的效率相应1420℃燃机的联合循环效率已达58%,对应l510℃燃机的循环效率将达到60%。
联合循环设备:包括再热及非再热的双压、三压余热锅炉,低参数、多汽源进汽、应用更长末级叶片的大功率蒸汽轮机装置的开发。
大功率配置使整个联合循环电厂的单位千瓦造价大幅度下降。
高温、大功率、高效率设计集中了当今各相关学科的最新技术,需要巨大的前期投入,这也是世界燃气轮机行业更趋于集中垄断的原因之一。
近期国际热电联供汽轮机的发展
由于任常规电厂、核电站、联合循环电站实现热电联供,可以最大可能地提高能源利用率,因此,多种热电汽轮机的开发成为各大公司研发的新方向。
产品向多品种(不同功率、抽汽参数、抽汽量)方向发展。普遍采用积木块技术,高压缸以进汽量为主、低压缸以排汽容积流量为主、中压以抽汽压力为主形成系列化的积木块,可满足各种不同用户的需求。
大功率、高参数将是今后的发展方向。欧洲近期单机单炉酉己置的大功率亚临界、超临界、超超临界的热电联供机组机组发展很快。
国际汽轮机行业大规模资产重组,维护市场价格,提高产品技术竞争
汽轮机的技术特点及其所涉及学科领域的广度和深度使得世界上只有少数工业发达国家的跨国公司才有开发制造汽轮机的能力。为了维持世界市场的格局和价格体系,围际汽轮机行业在1998~2001年期间进行了大规模的资产重组。例如:欧美国家的近十家汽轮机制造公司合并为ALSTOM、GE、SIEMENS三家,他们在资产重组和保持市场份额的同时又进行了以下调整:
▲ 迅速完成了计算机技术对企业的改造,提高产品开发竞争力、缩短周期、降低成本;
▲实行技术的优化组合,提升重组公司的技术竞争力和开发实力;
▲实行制造加工业的分工重组,将制造加工转移到人力成本较低的发展中国家和地区。
国际汽轮机制造业的重组给我们带来很多启示,WTO的框架对中国汽轮机制造业的发展势必产生较大的影响,值得深入研究探讨。
由于今后世界煤电的发展仍将占据突出地位。此外,严格的环保要求促进了洁净煤燃烧技术的发展,高效、低能耗、低污染、低造价已成为各国电力装备业最主要的发展目标。近期发展最快的是高效大功率超临界超超临界汽轮机、燃气轮机、燃气~蒸汽联合循环汽轮机这三种类型机组。
大功率高效超超临界汽轮机的发展
随着常规超临界技术的成熟,从20世纪90年代开始,以日本、美国、欧洲为中心,世界又进入了新一轮超超临界汽轮机的发展阶段。采用更高的温度、更高的压力是该阶段发展的主要特点。
1.提高进汽温度
目前国外新机组的进汽温度均在580℃~600℃之间。国外已形成用于566℃以下的CrMoV钢、566℃的2.25%Cr钢、600℃的9%Cr钢及12%钢等标准材料系列。
2.提高进汽压力
由于汽轮机排汽湿度的原因,提高压力的同时,必须采用更高的再热温度(如600℃以上)或二次中间再热循环。目前参数下的二次再热将使电厂投资增加l0%~15%,经济性得益为2.5%左右,要降低超超临界参数下二次再热机组的价格性能比,只有再进一步提高压力温度,为此,日本、美围、欧盟均在进行进汽压力为34.3MPa~40MPa、温度为630℃以及700℃和760℃参数的研制开发计划。
3.1000MW等级超超临界机组的开发
大功率机组的关键是低压缸长叶片,目前新的全速3000r/mim大功率机组中已普遍采用高度为1000~1050mm、排汽面积在9平方米左右的长叶片。出于对更大功率超超临界机组及减少低压缸数量的考虑,近期国外各大公司均开发研制了更长的末级长叶片。西门子公司用于我国外高桥四缸四排汽超临界900MW机组1143mm长叶片,其排汽面积已达到12.5平方米。目前最长的12l8mm钢制叶片也于2004年在电厂投运,可满足四排汽百万千瓦等级机组的要求。
4.提高汽轮机内效率及可靠性
采用全三元成型技术不断开发高效的叶型及叶片是提高汽轮机内效率的有效途经。斜置及弯扭静叶片在现阶段被普遍采用。如西门子、西屋、三菱等公司已将全三维的弯扭动叶片在整个汽轮机高中低压叶片级中应用,可使效率提高0.8%~1.5%。
提高结构设计的可靠性,目前普遍采用先进的的三维有限元结构分析程序对汽轮机的主要部件,如汽缸、阀门、轴承座、隔板、高温螺栓等进行模拟工作状态的仿真计算,以数字化设计取代经验和半经验的设计方法。轴系稳定性、可靠性的设计技术已相当成熟。
5. 燃气轮机及蒸汽轮机--燃气轮机联合循环
燃气轮机及蒸汽轮机-燃气轮机联合循环技术飞速发展,渐趋成熟,加上天然气资源的开发和环保对电站排放要求的提高,使燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环在电力系统中的地位发生了明显的变化。近期的发展状况如下:
▲国际市场形成了GE、SIEMENS、西屋和三菱(1997年分开),ALSTOM等几大燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环产品的系列;
▲燃气轮机单机功率已达到300MW等级,最大701ATS机组的功率已达到350MW;
▲l420℃进气温度的燃气轮机机组l997年已投运成功,目前的进气温度可达15l0℃,燃机的单机效率达到39%;
▲燃料以天然气为丰,排放可达到NOx低于9ppm、CO及未燃物低于20ppm的水平;
▲机组的可靠性及可用率达到97%以上。
6.联合循环及相应蒸汽轮机的同步发展
蒸汽轮机-燃气轮机联合循环装置的效率相应1420℃燃机的联合循环效率已达58%,对应l510℃燃机的循环效率将达到60%。
联合循环设备:包括再热及非再热的双压、三压余热锅炉,低参数、多汽源进汽、应用更长末级叶片的大功率蒸汽轮机装置的开发。
大功率配置使整个联合循环电厂的单位千瓦造价大幅度下降。
高温、大功率、高效率设计集中了当今各相关学科的最新技术,需要巨大的前期投入,这也是世界燃气轮机行业更趋于集中垄断的原因之一。
近期国际热电联供汽轮机的发展
由于任常规电厂、核电站、联合循环电站实现热电联供,可以最大可能地提高能源利用率,因此,多种热电汽轮机的开发成为各大公司研发的新方向。
产品向多品种(不同功率、抽汽参数、抽汽量)方向发展。普遍采用积木块技术,高压缸以进汽量为主、低压缸以排汽容积流量为主、中压以抽汽压力为主形成系列化的积木块,可满足各种不同用户的需求。
大功率、高参数将是今后的发展方向。欧洲近期单机单炉酉己置的大功率亚临界、超临界、超超临界的热电联供机组机组发展很快。
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