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GE发电集团:H级燃机成新技术催化剂

北极星电力网新闻中心  来源:中国电力新闻网  作者:秦虹  2018/7/5 11:10:52  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: GE 燃气轮机 天然气发电

北极星火力发电网讯:前不久,GE发电集团发布了HA级燃气轮机取得的成绩,GEHA级燃气轮机已经在全球累计销售76台套,足迹遍布全球超过15个国家和地区,惠及超过25个发电客户。H级燃气轮机是世界上初温最高、功率最高以及效率最高的燃气轮机,GE9HA燃气轮机联合循环效率突破了64%。

目前,H级燃气轮机也是世界设备巨头在天然气发电领域争相研发的焦点。

那么,H级燃机轮机究竟有何技术先进性?近日,中国电力报记者跟随GE发电集团走进了其在美国的H级燃气轮机先进制造中心、测试台和监测与诊断中心,探索H级燃气轮机背后的先进技术。

H级燃机成新技术催化剂

“H级燃气轮机研发项目本身会促成新技术的诞生,它像是新技术的催化剂,我们在H级燃机项目的推进过程中,融入了许多新技术。”GE燃气发电副总裁兼首席技术官约翰˙拉马斯说。

众所周知,国际上通常根据透平进口燃气温度把重型燃气轮机分为E级、F级和H级。与E级重型燃气轮机透平进口约1200摄氏度的温度相比,H级透平进口温度达到1430摄氏度~1600摄氏度,约1600摄氏度的透平进口温度可以融化绝大多数金属。透平进口温度越高,技术难度越大。

“与之前的燃气轮机产品相比,H级重型燃气轮机采用了更高效的空气冷却结构、更先进的材料技术,以及经过验证的运行灵活性和可靠性。”GE工程师说。

在参观燃气轮机的核心部件———燃烧室技术中心实验室时,该工程师介绍说,GE9HA燃机的DLN2.6+燃烧系统中实现了微孔预混和全预混燃烧。利用微孔预混燃烧器则可以实现燃料与空气的微控混合,这种低氮燃烧技术可以保证燃料与空气以更好的比例混合,提升混合均匀性,实现启停过程全预混燃烧模式,不存在扩散火焰,满足超低氮氧化物排放。

据悉,首台套为客户生产的微孔预混燃烧室已在美国南卡罗莱纳州格林维尔工厂生产制造完毕,很快将发至法国贝尔福工厂,并装配到GE9HA.01重型燃气轮机上。工厂测试结束后,该燃机将发往中国华电天津军粮城客户现场。这是首台套应用到GE9HA机组上的微孔预混燃烧室。

其中的一个最大的创新点,在于GE9HA的燃烧室燃料喷嘴和预混器运用了3D打印技术。为什么想到与3D打印技术结合?“有三个原因,一是节省生产制造时间,相比传统工艺制造周期短;二是性能好,通过3D打印技术杜绝燃料泄漏从而提高产品的可靠性,将原来66个部件严丝合缝形成一个部件。如果通过传统制造工艺,在机械加工厂生产这个喷嘴,将会用到数千个焊接头,而3D打印技术生产则可免去这个麻烦;三是缩减成本,简化供应链。”GE工程师指告诉中国电力报记者说。

“在燃烧冷却技术方面,HA燃机仅利用空气冷却就可以取得很高的燃机效率,其奥妙在于数个领域尖端技术的运用:叶片空气动力学,对传热机理更为透彻的理解,改善热通道部件的设计以减少温度和热应力分布的梯度,使用更为复杂的冷却通路实现更为有效的空气分布,使用更好的隔热涂层,以及通过现有的空冷燃机机队获得的丰富运行经验。在零部件材料方面,也在考虑运用陶瓷零件代替金属零件。”约翰˙拉马斯说。

此外,GE9HA燃气轮机研发中的另一重要环节是要通过严格的测试。在格林维尔工厂,GE共建有10组燃机测试台,其中的全转速全载荷测试台投资总额已超过2.3亿美元。它可以在离网的条件下应用天然气或液体燃料对新型燃机进行全负荷运行测试,工程师在测试的燃机上加装了多达6000个测点和传感器。

先进技术加速在中国本土化

“我们的目标是,以两到三年为一个周期,在这个周期内推出更新版本的GE9HA机组。比如,在为天津军粮城项目提供的机组中就使用了最新的燃烧技术,这些技术已经在GE7HA机组中得到验证,它可以为中国客户带来附加的价值。”约翰˙拉马斯给出了技术研发预期。

不仅如此,GE的黑科技还包括数字化技术,通过Predix工业互联网云平台,将物联网、云计算和大数据等技术应用到了GE9HA燃机电厂上,可以对燃机的全寿命周期提供预警,对机组故障进行诊断和分析以及对机组的检修进行优化等功能。

“今年天津军粮城项目就将投运,GE9HA即将在中国市场落地。近期,广东省也宣布了新的能源规划,加快能源结构调整步伐,提高天然气利用水平。GE9HA级燃机和6F.03燃机从经济性、灵活性和排放指标上都能够很好地满足区域能源建设的需求。中国的‘煤改气’计划将带来巨大的正面环境影响,我认为燃气发电和可再生能源相结合是中国未来解决能源需求的答案。”约翰˙拉马斯这样看待中国天然气发电市场。

“我们对气电未来的发展很有信心,在中国市场,我们会与哈尔滨电气、南汽轮、华电等合作伙伴开展多维度合作,同时在中国以外的气电市场上也扮演着重要角色。”GE燃气发电总裁兼首席执行官查克˙纽金特说。

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