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沈阳黎明公司微型燃机项目于2001年启动,生产的WD095微型燃气轮机应用了大量高新技术,如:高速永磁电机技术、低污染燃烧技术、高效回热技术等,这些高新技术的应用极大优化了机组的性能。
中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位在国家“863计划”的支持下组成产学研联合体,已经完成100kW级微型燃气轮机的样机设计并通过验收。
总体而言,我国微型燃气轮机研制与世界先进水平差距较大,还没有商业化应用。
2、燃气内燃机国产化现状
目前1MW以上大功率燃气内燃机组几乎完全依赖进口,设备投资和运维成本高,严重制约了我国天然气分布式能源的发展。国内制造的功率主要在1000kW以下,具有一定的设备制造工艺经验,主要采取与国外公司研制开发、自行研制开发、技术引进许可证生产等路径。
中国船舶重工集团公司第七一一研究所和洋马能源系统株式会社合作开发SMDERI SY350G天然气热电联供机组,该机组按照天然气热电联供要求采用了ALL-IN-ONE的高系统集成设计,适合于宾馆、医院等天然气分布式能源项目。
河柴重工以引进的德国道依茨—曼海姆发动机制造技术和原动机为基础,先后自主研发完成了CHG620系列燃气发动机和双燃料发动机,发电效率达到进口机组95%,发电效率最高达38%,综合利用效率78%以上,运行、维护费用成本较进口机组大幅下降。
胜利油田胜利动力机械集团有限公司专门从事燃气发电机组装备研发制造,燃气发电机组主要有6190、12V190、16V190和20V190四大系列,单机功率覆盖200-1800kW,发电电压有400V、6300V、10500V三种,主导产品是190系列。产品适用于天然气、石油伴生气、煤矿瓦斯、垃圾填埋气等多种气源。采用了自主知识产权的燃气快速混合技术,可利用燃气的最低热值达4MJ/Nm 3,采用废气脉冲增压技术实现燃气稀薄燃烧,采用了具有自主知识产权的控制系统。
广州柴油机厂股份有限公司主要生产230SG天然气发动机,功率范围涵盖580kW-1000kW。
济南柴油机股份有限公司燃气发动机功率范围涵盖110-1500kW。
潍柴燃气发电机组功率范围为30-800kW。
淄博柴油机总公司主导产品有Z170天然气、沼气发电机组。
目前,国产天然气内燃机还存在后燃、爆燃严重、排烟温度高,核心部件热负荷高,燃烧效率低、发电效率低等问题。在机组的长寿命可靠性、体积功率、机械精密加工、减震降噪、可变几何涡轮增压以及高增压(米勒循环)、多气源适应性、排放性能等方面还存在较大差距。
(二)天然气分布式能源动力装备国产化规划及展望
《关于发展天然气分布式能源的指导意见》制定了天然气分布式能源主要装备的研制目标,当天然气分布式能源项目装机规模达到500万千瓦时,解决分布式能源系统集成,装备自主化率达到60%;当装机规模达到1000万千瓦时,基本解决中小型、微型燃气轮机等核心装备自主制造,装备自主化率达到90%;到2020年,在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统,装机规模达到5000万千瓦,初步实现分布式能源装备产业化。
《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》提出到2020年自主创新目标:突破热端部件设计制造技术,具备高性能复合材料大规模制备技术;建成微型、小型和中型燃气轮机整机试验平台;实现1MW以下级微小型燃气轮机及分布式供能系统、1-10MW级小型燃气轮机和10-50MW级工业驱动用中型燃气轮机的产业化。
《中国制造2025—能源装备实施方案》确定了15个领域的能源装备发展任务,在电力装备领域,提出燃气轮机的装备技术实施方案。
百千瓦级微型燃气轮机:突破整体插拔式单筒燃烧室和回流,燃烧室高效低污染设计技术、离心压气机和向心涡轮设计、加工与试验验证、高效回热器设计与验证、燃用多种燃料燃烧器关键技术、燃气轮机与高速电机一体化设计、燃机-传动系统轴承轴系的结构完整性和动力稳定性技术和气浮轴承与磁悬浮轴承技术。
5MW级燃气轮机:突破高性能压气机设计、低排放及双燃料燃烧室设计、高性能涡轮设计、伴生气和煤制气等低热值燃料燃烧室研制,完成 5MW级燃气轮机整机设计、关键部件试验、样机制造与整机试验验证。
10MW级工业燃气轮机:突破高性能压气机设计、高性能低排放及双燃料燃烧室设计、高温气冷涡轮设计技术和数字式控制系统技术,完成10MW 级燃气轮机整机设计、关键部件试验、样机制造与整机试验验证。
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