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中国航发燃机公司在沈阳成立 R0110重型燃气轮机横空出世

2019-11-17 19:04:20
中国航发燃机公司在沈阳成立 R0110重型燃气轮机横空出世

4月28日,中国航发燃气轮机有限公司(以下简称“燃机公司”)成立大会在沈阳举行。新成立的燃机公司下设产品研发、市场销售、制造装试、工程服务和维修保障等五个中心,将整合中国航发现有民用燃气轮机产业资源,重点发展“三轻一重”等燃气轮机产品及业务,努力为客户提供优质高效的燃气轮机产品,助力绿色高效能源产业发展,打造世界一流燃气轮机装备供应商。

对中国燃气轮机轮机领域有所了解的读者能看出,这则报道中所说的“三轻一重”中的“一重”,指的应该是R0110重型燃气轮机。看来,在经过了这么多年的磨难之后,这款目前唯一真正意义上的“中国造”重型燃气轮机,终于修成了正果,开始正式走向市场。

提起中国自主重型燃气轮机,人们大多会想起清华大学正在研制中的CGT-60F,东方 电气正在研制中的F级50MW重型燃气轮机,以及上海电气通过收购意大利安萨尔多公司股份获得的安萨尔多AE系列重型燃气轮机。其实,在它们之前,已经有一款完全中国自主知识产权的重型燃气轮机,这就是由原中航动力黎明公司研制的R0110。

R0110是目前唯一一款完全中国自主知识产权的重型燃气轮机

长期以来,中国的能源结构很不合理,煤炭在一次能源生产和消费中的比重均高达72%,大量燃煤使大气环境不断恶化,发展清洁能源、调整能源结构已迫在眉睫。

在这一大背景下,2002年10月,国家“十五”863计划能源技术领域燃气轮机重大专项“R0110重型燃气轮机设计与研制”和“R0110重型燃气轮机研制与调试”两个连续性课题正式立项。该项目的目标是:以中央、地方、企业、高校及科研院所相结合的形式,整合科技力量,进行燃气轮机研发,形成燃气轮机关键核心技术的自主开发能力,最终实现国产化。

由原中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司(简称黎明公司)牵头,加上中航沈阳发动机设计研究所、清华大学、中国科学院工程热物理研究所、上海交通大学、中国燃气涡轮研究院、中国船舶重工业集团公司第703研究所、上海汽轮机厂有限公司、沈阳重型机器有限责任公司、沈阳鼓风机股份有限公司九家单位共同组成的科研联合体作为课题承担单位。

2013年1月30日,R0110重型燃机在黎明公司通过了第三方验证试车。

2012年12月,黎明公司与中海油深圳电力有限公司达成协议,用R0110重型燃气轮机在中海油深圳电厂代替原来的一台西门子V94.2燃气轮机,在原燃机的工位上建立R0110重型燃气轮机试验平台,同时承担发电任务。

2014年6月,专项第二部分“R0110重型燃气轮机研制与调试”顺利通过国家验收。截至2014年12月22日8时,R0110重型燃机在中海油深电累计并网发电运行1026小时,圆满完成1000小时发电长试的目标。

R0110重型燃机在黎明公司的第三方验证试车系统

据相关报道,R0110的设计指标为:以天然气为燃料,发电机出线端功率为110MW,转速3000转/分,发电效率34.5%,压气机压比14.7,空气流量360kg/s,透平初温1484K。如果按照“透平进口温度1200摄氏度以上,压比达到15以上”作为F级燃气轮机的标准,R0110的性能正好在F级燃气轮机的及格线上,高于一般意义上的E级燃气轮机,因此它被称为E+级燃机。据称,在RO110母型机基础上,可以实现60MW、160MW与200MW以上系列燃机。

根据“中航爱创客”网站上的说法:“R0110型燃气轮机机组是(黎明)公司通过开展国际合作,开发的具有自主知识产权的110MW燃气轮机。”(http://www.avicui.com/resource_1367.html)可见,该型燃机的技术源自国外。从该型燃机出现的时间、外形和最大输出功率来看,我认为它的技术来自乌克兰。

具体的说,R0110的原型应是乌克兰曙光机械设计科研生产联合体研制的UGT-110000重型燃气轮机。鉴于目前关于R0110详细情况的公开信息很少,UGT-110000的情况可以作为分析R0110性能的重要参考。

UGT-110000的俄罗斯编号是GTD-110

UGT-110000是在俄罗斯“燃料与能源”目标规划框架下,由俄罗斯统一电力公司投资,从1993年开始的俄乌合作项目,俄方编号GTD-110。该燃气轮机的设计单位是乌克兰曙光机械设计科研生产联合体,制造单位是俄罗斯“土星”科研生产联合体股份公司,就是造AL-31的那家。

该燃气轮机为轴流式单转子工业燃气轮机,基本负荷110MW,尖峰负荷120MW。采用回流环管型燃烧室(20个火焰筒),15级压气机,4级涡轮,转速3000转/分,能够保证燃气轮机不用通过减速器就可以与频率为50赫兹的发电机连接,这是一个很重要的优点。1997年12月,首台UGT-110000在土星科研生产联合体制造完成,1999年开始投入试生产。

与同时期的其他同类燃气轮机,比如前面提到的西门子V94.2相比,UGT-110000具有外形尺寸小、重量轻(不到50吨)的优点,作为功率为110MW的GTE-110发电机组的组成部分,该型燃气轮机以单元体的形式交付,可以在使用地点组装或者试运行。单独的UGT-110000燃气轮机还可以作为工业基础电源和调峰电源动力装置使用。另外,俄罗斯还以UGT-110000/GTD-110为基础,构建了110到500MW的系列燃-蒸联合循环发电站。

基于GT-110000/GTD-110构建的1燃气轮机+1蒸汽轮机燃-蒸联合电站PGU-170,最大输出功率170MW

基于GT-110000/GTD-110构建的2燃气轮机+1蒸汽轮机燃-蒸联合电站PGU-325,最大输出功率325MW,热效率51.5%

基于GT-110000/GTD-110构建的3燃气轮机+3蒸汽轮机燃-蒸联合电站PGU-500,最大输出功率500MW

考虑到R0110和UGT-110000/GTD-110的亲缘关系,俄罗斯基于UGT-110000/GTD-110能够做到的,R0110应该也能做到。

目前来看,100MW级燃气轮机是国内建设燃气-蒸汽联合循环电站的主流配置,而国内能够提供100MW级别燃气轮机的,目前只有南京汽轮机厂一家,且核心技术由美国GE公司提供,南汽自身并不具备独立的研制和生产能力。中国航发燃气轮机有限公司的加入,意味着R0110这种中国拥有完全知识产权的100MW级重型燃气轮机开始正式进入市场,这将打破中国市场上GE对这一级别燃气轮机的垄断局面,中国重型燃气轮机市场格局可能从此改变。

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