燃氣輪機可以說是現代工業的心臟,不管是發電、航空,還是船舶,都少不了它。以前,這技術咱沒有,處處受制于人,但是現在不一樣了。
正在組裝的重型燃氣渦輪發動機
破冰,燃氣輪機的十年冷板凳
新中國成立之初,咱們也想搞燃氣輪機的。
可西方國家對咱實行技術封鎖,想買都買不著,沒辦法,只能硬著頭皮自己摸索。
上世紀50年代,咱們引進了蘇聯的M-1燃氣輪機圖紙,想著依葫蘆畫瓢,總能仿制出來吧?
但結果就是造不出來,當時的咱們底子薄,工業基礎幾乎為零。
材料不行,工藝拉胯,經過三年的仿制,原型在驗收測試中出現了大量故障,仿制之路就這樣宣告失敗了。
燃氣輪機的工作原理
既然引進的路走不通,那就自己干。
1964年,咱們自主設計了一臺6000馬力的船用燃氣輪機。
看著挺像那么回事,但由于開發周期太長,等達到實用要求時,已經趕不上趟,未能裝備到原定的獵潛艦上。
燃氣輪機搞不出來,海軍艦艇只能用老掉牙的蒸汽動力,在海上跟人家一比,那就不必說了。
落后就得挨打,想要和平,只能自己強大起來。
蒸汽動力船
1978年,歷經了諸多艱辛,終于成功造出了第一臺重型燃氣輪機,實現了從設計到制造全部國產化。
可惜的是,由于這樣那樣的原因,這臺燃氣輪機,并未實現量產。
1993年,一個重要的轉機出現了。
咱們與烏克蘭合作,引進了GT25000燃氣輪機技術。
國產首臺30MW級燃氣輪機
當時的烏克蘭正面臨經濟困境,咱們的資金注入,對他們來說無異于雪中送炭。
而對咱們來說,這次合作就像打開了一扇窗,讓我們看到了燃氣輪機技術的曙光。
2004年,第一臺國產型號的GT-25000燃氣輪機終于面世,并實現了60%的國產化率。
雖然離完全自主還有一段距離,但這已經是個巨大的進步。
到了2011年,國產化率已經達到98.1%。
參考信息:
1、GlobalSecurity官網.《中國-燃氣輪機推進系統》
2、360個人圖書館.《船用燃機國產化代表--GT-25000 燃氣輪機技術與性能》
中國成功部署首臺專為海上石油和天然氣鉆井平臺設計的燃氣輪機
突圍,核心技術自主化
核心技術自主化,說起來容易,做起來可不簡單。
2015年,國家正式開啟了“兩機”重大專項,將航空發動機以及燃氣輪機,列為科技攻關的關鍵領域。
次年,在國家“十三五”規劃中被列為百大工程的第一位。
國家對燃氣輪機的重視程度已經攀升到了前所未有的高度。
中國 WS-10 太行渦扇發動機在第十二屆中國航展上亮相
2017年4月,上海市政府與國家電投集團在上海簽署戰略合作框架協議,確定由國家電投在上海實施重型燃氣輪機國家重大科技專項。
同年8月,中國電聯重型燃氣輪機技術有限公司更名為中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司,成為國家具體實施單位,負責重型燃氣輪機機型工程化開發、關鍵技術研究驗證等項目。
這是一個關鍵的轉折點。
從此,咱們的燃氣輪機研發有了明確的路線圖和時間表,不再是各自為戰、各自摸索。
工程師安裝中國首臺F級重型燃氣輪機
正所謂眾人拾柴火焰高。
全國200多家企業、科研院所和高校,跨越19個省市,形成了強大的研發合力。
2018年12月25日,首臺自主300兆瓦F級重型燃氣輪機一級靜葉鑄件通過鑒定。
2019年,一級轉子葉片鑄件通過首件鑒定,同年5月,主體概念設計工作完成。
2020年,燃燒室單筒全尺寸全溫全壓性能試驗啟動。
中國自主研發的300兆瓦f級重型燃氣輪機
這些看似枯燥的時間節點,背后卻是無數個日日夜夜的艱辛付出和一次次失敗后的再接再厲。
值得一提的是,300兆瓦F級重型燃氣輪機是在CGT-60F燃氣輪機的基礎上,通過1:2模塊化放大而來,功率放大到原來70兆瓦的4倍。
與自產50兆瓦F級重型燃氣輪機(G50)類似,CGT-300F的渦輪、壓縮機、燃燒室等所有熱端部件全部實現了國產化。
從2016年項目啟動時,我們與西方的技術差距大約有30年,到如今不到十年時間,這個差距已經被大幅縮小。
參考信息:1、阿爾維達新聞網.《專家:中國計劃在20年內趕上先進的航空發動機生產國》
2、中國日報網.《重型燃氣輪機進行首次點火試驗》
工人在電機廠生產車間內作業
領航,300兆瓦燃氣輪機成功點火
2024年10月7日,這是個值得咱們中國人驕傲的日子。
就在這一天,咱們首臺自主研發的300兆瓦F級重型燃氣輪機,在上海臨港成功點火!
這臺燃氣輪機,不僅是咱們自主研發的功率最大、技術等級最高的重型燃氣輪機。
更為關鍵的是,它的技術指標已經達到了國際主流F級燃氣輪機的水平。
咱中國在高端能源裝備領域,終于可以挺直腰板,和那些老牌強國一較高下。
我國自主研制300兆瓦級F級重型燃氣輪機首臺樣機總裝下線
這臺燃氣輪機,由五大系統,超過5萬個零部件組成,精密程度堪比瑞士手表。
F級燃氣輪機的工作溫度高達1400℃,如果在這溫度下烤個紅薯的話,估計瞬間就會變成炭了。
可想而知,這些零部件要承受多么極端的應力和腐蝕條件。
這么說吧,能造出這種高精尖裝備的,全世界掰著手指頭數也就那么幾家公司,比如德國西門子、美國通用電氣、日本三菱等。
現在咱們也憑著自己的本事,擠進了這個“高端俱樂部”。
GE Vernova 工廠的燃氣輪機
這臺燃氣輪機的能源效率高達55%,傳統的火電廠效率也就35%-46%左右,意味著同樣的煤燒出來,咱們能發更多的電,而且還更環保!
在聯合循環配置之下,單臺燃氣輪機,每小時能夠發電45萬千瓦。
啥概念?
相當于北京平均每小時能源消耗的八分之一。
這不僅意味著更高的能源利用率,還意味著更低的碳排放。
第五階段輪盤鍛件通過鑒定
與燃煤電廠相比,燃氣輪機的二氧化碳排放量,直接砍掉一半左右。
點火成功了,接下來就是進入全面整機試驗驗證階段,只有通過了這些嚴格的考驗,才能真正投入使用。
從曾經的“冷板凳”到如今的“點火成功”,中國燃氣輪機的發展歷程充滿了汗水與淚水。
每一個技術突破背后,都凝聚著無數科研人員的心血與智慧。
未來我們可以肯定,中國的燃氣輪機技術將繼續飛速發展,為世界能源事業貢獻更多中國智慧。
參考信息:1、上海電氣官網.《中國首臺300MW f級重型燃氣輪機成功點火》
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