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GE燃气轮机技术发展简史——史上最全!

北极星电力网新闻中心  来源:GE    2019/7/16 12:22:14  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: GE 燃气轮机 燃气发电

北极星火力发电网讯:本文译自2019年7月8日POWER Magazine发表的“GE燃气轮机技术发展简史”。作者Sonal Patel 系POWER Magazine副主编

为纪念世界上第一台工业燃气轮机投入商业运行80周年,以及世界上第一台用于发电的燃气轮机投入商业运行70周年,美国著名电力行业媒体POWER Magazine于2019年7月8日编撰发布了“GE燃气轮机技术发展简史”,对过去80年间,GE燃气发电产品和解决方案的演进进行回顾。

2019年7月,对于全球燃气发电行业来说,有两个重要的里程碑事件值得纪念。这两个里程碑事件标志着燃气发电技术从实验室走向商用,并由此成长成为全球最主要的发电形式之一:1939年,世界上第一台工业燃气轮机在瑞士纳沙泰尔投入商业运营;1949年,世界上第一台用于发电的燃气轮机在位于美国俄克拉荷马州贝尔岛的电站投入商业运营,这台燃机由GE设计制造,出力为3.5MW。

从此,GE开发并推出了一系列燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉、凝汽器以及电站辅助设备,并成为当今燃气发电领域首屈一指的原始设备制造商。

1939年,世界上第一台工业燃气轮机投入商业运行

1939 年 7 月 7 日,世界上第一台工业燃气轮机(简单循环出力4MW)在瑞士纳沙泰尔市一座市政发电站投入商业运行。这台燃气轮机由Brown Boveri & Cie(BBC)公司设计研发,该公司于1891年在瑞士巴登成立,于1988年与ASEA AB合并成为ABB(ASEA Brown Boveri)公司,2000年,作为ABB发电业务的一部分出售给阿尔斯通。GE于2015年收购了阿尔斯通的电力和电网业务。

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这台燃气轮机效率为17.4%,转速为 3,000 转每分钟,压气机进气温度为 20℃(68F),透平初温550℃(1,022华氏度),透平输出功率15,400kW , 其中 11,400 kW为压气机耗功 ,燃机输出功率为4000kW。仅作为备用发电和调峰,这台燃机运行了近 70 年。

1949年,世界上第一台用于发电的燃气轮机在美国投入商业运行

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1949年,世界上第一台用于发电的燃气轮机在位于美国俄克拉荷马州贝尔岛的电站投入商业运营,这台燃机由GE设计制造,出力为3.5MW。燃机采用水平轴向布置,燃机厂房与一台51MW的蒸汽轮机机组厂房毗连。正如美国机械工程师协会 (ASME) 指出的:“虽然该燃机的额定出力为 3,500 kW,但在实际运行中,它的出力远远大于额定出力,达到约5,000 kW。在 1949年7月到1952年7月之间,经实际测算,它的出力均值为4,200 kW。”这台GE Frame 3燃机的效率约为17%。除了发电,燃机排气还用于为传统蒸汽轮机发电机组加热给水。这样的“联合循环” 配置模式也是首次应用。

1951年,双轴中间冷却回热式燃气轮机诞生

这一年,GE在美国佛蒙特州拉特兰县安装了三台5MW燃气轮机。这三台燃机的设计基于GE Frame 3燃机,采用双轴配置,包括两台空压机中间冷却器和余热回收器。

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1953年,第一台再热的中间冷却回热式燃气轮机投入商用

得益于在压比、材料和涂层方面的技术突破,BBC公司在瑞士纳沙泰尔燃机的基础上,进一步将燃机透平初温提高到1,200华氏度(649摄氏度)。1953 年,该公司参与建造的 27 MW 瑞士贝兹诺二电站采用了两台40 MW燃机,燃机效率达到30%。S. Can Gülen在 2019 年 2 月出版的《燃气轮机发电》一书对此这样描述:“BBC的工程师通过提升压力比和燃烧温度,不断在布雷顿循环中挖掘更高的效率。最终的结果是整个发电厂成就了更高的效率。”

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1960年,第一台联合循环燃气发电站投入商用

这一时期,荷兰发现了新的天然气储备,受此利好消息影响,奥地利公用事业公司NEWAG建设了一座75兆瓦联合循环电厂Korneuburg-A。这在欧洲尚属首例。该工厂采用两台 25 MW BBC 12型燃机,一台 25 MW 蒸汽轮机,以及一台带补燃的余热锅炉。尽管该机组效率低(约32.5%),但在1960年至1975年间,该机组以基本负荷运行,平均每年运行6000小时。然而,很快,电厂运营的经济性下降。这一方面是因为燃料成本高,另一方面是因为燃煤电厂的效率更高。燃煤电厂在1965年之后在欧洲得到广泛应用,主要用于满足高峰时段用电需求。

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