4月28日,中國航發(fā)燃氣輪機有限公司(以下簡稱“燃機公司”)成立大會在沈陽舉行。
據(jù)報道,新成立的燃機公司下設(shè)產(chǎn)品研發(fā)、市場銷售、制造裝試、工程服務和維修保障等五個中心,將整合中國航發(fā)現(xiàn)有民用燃氣輪機產(chǎn)業(yè)資源,重點發(fā)展“三輕一重”等燃氣輪機產(chǎn)品及業(yè)務,努力為客戶提供優(yōu)質(zhì)高效的燃氣輪機產(chǎn)品,助力綠色高效能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,打造世界一流燃氣輪機裝備供應商。
對中國燃氣輪機輪機領(lǐng)域有所了解的讀者能看出,這則報道中所說的“三輕一重”中的“一重”,指的應該是R0110重型燃氣輪機?磥,在經(jīng)過了這么多年的磨難之后,這款目前唯一真正意義上的“中國造”重型燃氣輪機,終于修成了正果,開始正式走向市場。
提起中國自主重型燃氣輪機,人們大多會想起清華大學正在研制中的CGT-60F,東方 電氣正在研制中的F級50MW重型燃氣輪機,以及上海電氣通過收購意大利安薩爾多公司股份獲得的安薩爾多AE系列重型燃氣輪機。其實,在它們之前,已經(jīng)有一款完全中國自主知識產(chǎn)權(quán)的重型燃氣輪機,這就是由原中航動力黎明公司研制的R0110。
R0110是目前唯一一款完全中國自主知識產(chǎn)權(quán)的重型燃氣輪機
長期以來,中國的能源結(jié)構(gòu)很不合理,煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費中的比重均高達72%,大量燃煤使大氣環(huán)境不斷惡化,發(fā)展清潔能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)已迫在眉睫。
在這一大背景下,2002年10月,國家“十五”863計劃能源技術(shù)領(lǐng)域燃氣輪機重大專項“R0110重型燃氣輪機設(shè)計與研制”和“R0110重型燃氣輪機研制與調(diào)試”兩個連續(xù)性課題正式立項。該項目的目標是:以中央、地方、企業(yè)、高校及科研院所相結(jié)合的形式,整合科技力量,進行燃氣輪機研發(fā),形成燃氣輪機關(guān)鍵核心技術(shù)的自主開發(fā)能力,最終實現(xiàn)國產(chǎn)化。
由原中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司(簡稱黎明公司)牽頭,加上中航沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所、清華大學、中國科學院工程熱物理研究所、上海交通大學、中國燃氣渦輪研究院、中國船舶重工業(yè)集團公司第703研究所、上海汽輪機廠有限公司、沈陽重型機器有限責任公司、沈陽鼓風機股份有限公司九家單位共同組成的科研聯(lián)合體作為課題承擔單位。
2013年1月30日,R0110重型燃機在黎明公司通過了第三方驗證試車。
2012年12月,黎明公司與中海油深圳電力有限公司達成協(xié)議,用R0110重型燃氣輪機在中海油深圳電廠代替原來的一臺西門子V94.2燃氣輪機,在原燃機的工位上建立R0110重型燃氣輪機試驗平臺,同時承擔發(fā)電任務。
2014年6月,專項第二部分“R0110重型燃氣輪機研制與調(diào)試”順利通過國家驗收。截至2014年12月22日8時,R0110重型燃機在中海油深電累計并網(wǎng)發(fā)電運行1026小時,圓滿完成1000小時發(fā)電長試的目標。
R0110重型燃機在黎明公司的第三方驗證試車系統(tǒng)
據(jù)相關(guān)報道,R0110的設(shè)計指標為:以天然氣為燃料,發(fā)電機出線端功率為110MW,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分,發(fā)電效率34.5%,壓氣機壓比14.7,空氣流量360kg/s,透平初溫1484K。如果按照“透平進口溫度1200攝氏度以上,壓比達到15以上”作為F級燃氣輪機的標準,R0110的性能正好在F級燃氣輪機的及格線上,高于一般意義上的E級燃氣輪機,因此它被稱為E+級燃機。據(jù)稱,在RO110母型機基礎(chǔ)上,可以實現(xiàn)60MW、160MW與200MW以上系列燃機。
根據(jù)“中航愛創(chuàng)客”網(wǎng)站上的說法:“R0110型燃氣輪機機組是(黎明)公司通過開展國際合作,開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的110MW燃氣輪機!(http://www.avicui.com/resource_1367.html)可見,該型燃機的技術(shù)源自國外。從該型燃機出現(xiàn)的時間、外形和最大輸出功率來看,我認為它的技術(shù)來自烏克蘭。
具體的說,R0110的原型應是烏克蘭曙光機械設(shè)計科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制的UGT-110000重型燃氣輪機。鑒于目前關(guān)于R0110詳細情況的公開信息很少,UGT-110000的情況可以作為分析R0110性能的重要參考。
UGT-110000的俄羅斯編號是GTD-110
UGT-110000是在俄羅斯“燃料與能源”目標規(guī)劃框架下,由俄羅斯統(tǒng)一電力公司投資,從1993年開始的俄烏合作項目,俄方編號GTD-110。該燃氣輪機的設(shè)計單位是烏克蘭曙光機械設(shè)計科研生產(chǎn)聯(lián)合體,制造單位是俄羅斯“土星”科研生產(chǎn)聯(lián)合體股份公司,就是造AL-31的那家。
該燃氣輪機為軸流式單轉(zhuǎn)子工業(yè)燃氣輪機,基本負荷110MW,尖峰負荷120MW。采用回流環(huán)管型燃燒室(20個火焰筒),15級壓氣機,4級渦輪,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分,能夠保證燃氣輪機不用通過減速器就可以與頻率為50赫茲的發(fā)電機連接,這是一個很重要的優(yōu)點。1997年12月,首臺UGT-110000在土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體制造完成,1999年開始投入試生產(chǎn)。
與同時期的其他同類燃氣輪機,比如前面提到的西門子V94.2相比,UGT-110000具有外形尺寸小、重量輕(不到50噸)的優(yōu)點,作為功率為110MW的GTE-110發(fā)電機組的組成部分,該型燃氣輪機以單元體的形式交付,可以在使用地點組裝或者試運行。單獨的UGT-110000燃氣輪機還可以作為工業(yè)基礎(chǔ)電源和調(diào)峰電源動力裝置使用。另外,俄羅斯還以UGT-110000/GTD-110為基礎(chǔ),構(gòu)建了110到500MW的系列燃-蒸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站。
基于GT-110000/GTD-110構(gòu)建的1燃氣輪機+1蒸汽輪機燃-蒸聯(lián)合電站PGU-170,最大輸出功率170MW
基于GT-110000/GTD-110構(gòu)建的2燃氣輪機+1蒸汽輪機燃-蒸聯(lián)合電站PGU-325,最大輸出功率325MW,熱效率51.5%
基于GT-110000/GTD-110構(gòu)建的3燃氣輪機+3蒸汽輪機燃-蒸聯(lián)合電站PGU-500,最大輸出功率500MW
考慮到R0110和UGT-110000/GTD-110的親緣關(guān)系,俄羅斯基于UGT-110000/GTD-110能夠做到的,R0110應該也能做到。
目前來看,100MW級燃氣輪機是國內(nèi)建設(shè)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站的主流配置,而國內(nèi)能夠提供100MW級別燃氣輪機的,目前只有南京汽輪機廠一家,且核心技術(shù)由美國GE公司提供,南汽自身并不具備獨立的研制和生產(chǎn)能力。中國航發(fā)燃氣輪機有限公司的加入,意味著R0110這種中國擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的100MW級重型燃氣輪機開始正式進入市場,這將打破中國市場上GE對這一級別燃氣輪機的壟斷局面,中國重型燃氣輪機市場格局可能從此改變。
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