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GE燃气轮机简史:工业皇冠是如何一步步铸成的

时间:2019-07-16 15:44来源:两机动力控制 作者:中国航空

 

 

为了争夺燃气轮机市场份额,并响应GE建造更大型燃气轮机的战略,BBC公司开发了GT11(60 Hz)和GT13(50 Hz)系列燃气轮机。BBC的首台GT11燃气轮机于1970年在加拿大的RainbowLake点火,它的额定功率为32 MW,转速为3,600rpm。

1971年,第一台E级重型燃机

 

 

首台E级(7E)燃气轮机首次亮相于英国国家电网的肖勒姆燃烧透平电厂。

1972年,首台7B燃气轮机

GE推出首台B级燃气轮机Frame 7,取名为MS7001B,额定功率为51.8 MW。

1975年,首台Frame 9燃气轮机

第一台80.7MW的Frame 9B机器由法国电力集团EDF在法国巴黎附近安装,主要用于调峰。

1978年,首台6B燃气轮机

 

 

首台6B燃气轮机安装在Montana-DakotaUtilities的Glenpe电厂。GE燃气发电公司首席执行官斯科特-斯特拉齐克(Scott Strazik)在2018年9月曾表示,该燃气轮机仍处于运行状态。最终全球还安装了1,150台6B燃气轮机,为石油化工、石油和天然气勘探以及水泥生产等领域的能源生产和工业应用提供动力。GE指出,多年来,该公司一直在改进技术:1981年,它开发了提高燃烧温度的技术,功率增加了15%;1991年,它引入了干式低NOx燃烧技术,并于2009年推出了性能改进包,其中包括材料,涂层,密封和空气动力学方面的进步,这些都来自其F级系列燃气轮机技术。为了庆祝该机组推出40周年,GE在2018年还推出了6B燃机机组的升级改造解决方案,作为电厂用户继续投资“成熟机组”以保持竞争力的一部分。

1984年,干式低NOx技术突破

第一代BBC公司开发的“贫燃料”干式低NOx(DLN)预混燃烧的第一次商业运营是在位于德国杜塞尔多夫的420MW联合循环Lausward电厂,在一台改进型GT13D燃气轮机上进行的。正如Dietrich Eckardt在其2014年出版的《Gas Turbine Powerhouse》一书中指出的那样,BBC公司在1978年基于理论认识提出了这一概念,即有效的低NOx燃烧需要将燃料/空气混合过程从燃烧过程中分离出来,并且保持燃烧本身应该在“贫燃料”条件。该技术将燃气轮机机组的NOx排放降低至百万分之32(ppm)。Eckardt表示,虽然它后来应用于到了7台GT系列燃气轮机中,但由于它“过于复杂并且在一段时间后容易性能衰变”,于是BBC公司开始研发第二代贫预混燃烧器。

1985年,热电联产里程碑

 

 

 

2台GE LM2500航改燃气轮机,一台蒸汽轮机和一台安装在单轴配置中的发电机安装在荷兰IJsselcentrale公司的区域供热系统中。该配置旨在抵消LM2500燃气轮机的高投资成本。GE指出,该项目还标志着其首个蒸汽喷射系统应用,性能测试显示满负荷效率为50%。

1987年,首次推出GT13E重型燃机

首台ABB(后来属于阿尔斯通,然后属于GE)公司的GT13E燃气轮机推出,这台功率为147.9MW的发电装置在荷兰公用事业公司UNA拥有和运营的Hemweg电厂成功投产。在市场需求推动该公司开发效率更高,NOx排放低于25 ppm的燃气轮机之前,另有27台此类机组投入运行。1991年,它推出了GT13E2燃气轮机,该燃气轮机使用了单个顶部安装的SILO型环形燃烧室。

1988年,推出LM6000航改燃气轮机

 

 

 

GE将LM航改燃机系列扩展至包括LM6000,这是一种源自GE CF6-80C2大涵道涡扇发动机核心机的航改燃气轮机。双轴、高性能燃气轮机的简单循环发电容量高达36.6MW,在ISO工况下发电效率为41.9%。

1990年,F级燃机时代来临

 

首台F级燃气轮机是一台发电功率为147MW的7F重型燃机,透平进口温度为1260℃(2,300F),于1990年6月6日开始在弗吉尼亚电力公司(VEPCO)的切斯特菲尔德电站运行,该原型样机最初用于简单循环,但在1992年转换为联合循环机组,发电效率达到了45.2%,总输出功率达到了214MW(在简单循环模式下分别为150MW和34.5%)。根据7F重型燃机用户组的数据,切斯特菲尔德的7F燃机标志着燃气轮机技术黄金时代的开始(据一些行业观察家称,该F级燃机技术于2015年落幕)。GE公司还指出,F级燃气轮机多年来日趋复杂,以满足更苛刻的环境法规和业主更高效率和可用性/可靠性的目标。

F级燃气轮机技术最初是在20世纪80年代设计的,当时它代表了“重型燃气轮机的工作温度、冷却技术和热力性能的巨大飞跃。”自1987年GE推出MS7001F燃气轮机以来,燃气轮机设计开始驱动了低排放和低成本(每千瓦/小时)的高效燃机电厂的需求,“该技术已经向上和向下发展,现在输出功率为51 MW的6F.01简单循环燃机电厂到总功率超过1,000 MW基于3×1 7的F.05联合循环发电厂。该燃气轮机系列已扩展到6F和9F。全球已安装了1,500多台F级重型燃机,其应用范围包括发电,热电联产和机械驱动应用,适用于铝冶炼,炼油厂和食品加工等行业。

1991年,干式低NOx解决方案的首次商用

 

虽然GE公司在20世纪70年代开始开发和测试干式低NOx(DLN)燃烧系统,但直到1991年,它才推出其首个用于燃气和重型燃气轮机的商用DLN燃烧系统:包括为E级重型燃机准备的DLN-1燃烧解决方案,和用于F级重型燃机的DLN-2燃烧解决方案,后者也适用于EC和H级重型燃机。2015年,GE为新的和已有的7F重型燃机推出了DLN2.6+燃烧系统,并于2018年5月宣布了一项“FLEX(灵巧)”升级解决方案,该解决方案将DLN 2.6+燃烧室与轴向燃料分级技术相结合。今年早些时候,该公司表示已完成首次安装新的燃气发电厂技术,可将氮氧化物浓度降至5ppm。

1992年,首台9F级重型燃机

一台输出功率为159 MW的7F重型燃机在弗吉尼亚州的另一个切斯特菲尔德电站(Chesterfield 8)运行,其透平进口温度已经高达1288℃(2,350F)。首台9F重型燃机开始在巴黎北部的EDF电厂以简单循环模式运行,这台重型燃机的输出功率达到了212MW,为GE和阿尔斯通共同研发。

1992年,首台GT13E2重型燃机

 

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