四川在線記者 曹凘源
3月8日，被譽為中國“爭氣機”的全國首臺自主研制F級50兆瓦重型燃氣輪機發(fā)電機組，在廣東華電清遠華僑工業(yè)園天然氣分布式能源站順利完成72+24小時試運行，成功轉(zhuǎn)入商用階段。這標志著我國已全面掌握F級重型燃氣輪機設計、試驗、施工、調(diào)試、運維等方面的標準體系和工藝規(guī)范，能夠為清潔能源領域提供自主可控全鏈條式的“中國方案”。
G50正式投入商業(yè)運行儀式現(xiàn)場。東方汽輪機有限公司供圖
重型燃氣輪機被譽為工業(yè)裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”，廣泛應用于航空、船艦和機車動力、管道增壓、發(fā)電等領域。然而，數(shù)十年來，燃氣輪機高溫部件設計制造和試驗驗證技術(shù)在我國均處于空白，極大地阻礙了我國自主燃氣輪機產(chǎn)業(yè)體系的建立發(fā)展。
東方電氣集團和中國華電等央企強強聯(lián)合，于2009年開始率先在國內(nèi)開展具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的F級50兆瓦重型燃氣輪機研制，累計投入資金近20億元，國家能源局也將F級50兆瓦重型燃氣輪機列為能源領域首臺(套)重大技術(shù)裝備示范項目。
工人正在組裝G50零部件。東方汽輪機有限公司供圖
“產(chǎn)品從設計、材料、制造到試驗，幾乎都是從零開始。”東方電氣集團東方汽輪機有限公司G50發(fā)展中心副主任田曉晶介紹，G50是東方電氣集團對F級50兆瓦重型燃氣輪機的一個內(nèi)部代號，研發(fā)過程中，科研團隊聯(lián)合高校、科研院所、終端用戶，包括產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游近300家單位開展了聯(lián)合攻關，突破了重型燃機的設計關、材料關、工藝關、測試關，實現(xiàn)了主機國產(chǎn)化率100%。
G50整機極其復雜，由20000多個零件組成，工作壓力18個大氣壓，相當于海底180米深度的水壓，工作溫度超過1300℃……在這樣的高溫高壓條件下，還要以6000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，對材料、涂層和加工精度要求極高。“等于在懸崖邊上做設計，稍有閃失就可能損壞機組。”G50發(fā)展中心副主任趙仕志說。
位于東方汽輪機的G50發(fā)展中心整機試驗臺。東方汽輪機有限公司供圖
研制復雜“換”來的是能源綜合利用率的提升。記者了解到，燃氣輪機是將空氣吸入后逐級壓縮，壓縮后的空氣和天然氣燃料在燃燒室混合后劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流，推動渦輪旋轉(zhuǎn)做功，從而輸出強大動力。與汽輪機相比，燃氣輪機擁有更高的熱功轉(zhuǎn)換效率。
“按照燃燒室溫度，燃氣輪機可以分為E級、F級和H級，溫度越高，技術(shù)等級越高，它的熱效率就越高。”東方汽輪機總設計師艾松介紹，F(xiàn)級燃機單循環(huán)熱效率通常在38%左右，燃機蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)效率在57%左右。相比較于E級，消耗同樣的能源能獲得更多的電力。
G50正待發(fā)運。東方汽輪機有限公司供圖
記者了解到，目前燃機使用的大多為天然氣，相比于傳統(tǒng)的煤炭，燃燒成本較高。“不能只看單一的經(jīng)濟賬，而是要把電網(wǎng)調(diào)峰穩(wěn)定性、清潔排放率和能源綜合利用率等指標都考慮進去‘算綜合賬’。”趙仕志表示，相較于同功率的火力發(fā)電機組，G50一年可減少碳排放超過50萬噸，聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量超過7萬千瓦時，可以滿足7000個家庭1天的用電需求。
“G50的商用只是開始，未來我們將聚焦降低氮氧化物排放、提高能源綜合利用率，持續(xù)對G50燃氣輪機進行優(yōu)化升級和系列化研發(fā)，以此帶動我國燃氣輪機制造業(yè)向更高端發(fā)展。”艾松說。
編輯：譚鵬
