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《掺氢30％！国内首个拥有自主知识产权的重型燃机燃烧器实现新突破》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2024-07-26

  • 近日，我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机（代号G50）完成了燃烧器掺烧30%氢气，全尺寸全温全压试验验证各项指标均达到预期，这是成功实现掺氢燃烧的国内首个拥有自主知识产权的重型燃机燃烧器，标志着东方汽轮机自主燃机，向低碳、零碳研发又迈出了坚实的一步。

    面对我国“双碳”战略需要，燃气轮机燃料从天然气向氢气转换是必然发展趋势，以G50为例掺烧30%氢气能够实现1.8万吨/年/台的 CO?减排，使用纯氢更能够实现近零碳排放。

    本次掺氢试验的成功标志着东方汽轮机攻克了掺氢燃烧回火、燃烧不稳定等关键核心技术难题，推动了新型绿色能源用于燃气轮机中的技术进步，为探索更高比例掺氢乃至纯氢燃烧技术奠定了基础。

    接下来，东方汽轮机将推进自主燃机系列化、清洁化、国产化、产业化，为加快建设新型能源体系保障我国能源安全，实现绿色低碳发展贡献，更大力量！

  • 原文来源：https://h2.in-en.com/html/h2-2438075.shtml
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  • 《我国实现零突破！》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-12-01
    • 历时13年自主研制，11月25日，在中国东方电气集团有限公司（以下简称“东方电气”）所属东方汽轮机的燃机总装车间内，国内首台自主研制的F级50兆瓦正式完工发运，即将进入工程应用阶段，标志着我国在重型燃气轮机领域完成了从“0”到“1”的突破。 四川省副省长罗强宣布：“国内首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机完工发运。”东方电气总经理、党组副书记徐鹏，四川省政府副秘书长刘全胜、省经信厅厅长翟刚、省科学技术厅厅长吴群刚，德阳市委书记李文清，中国华电四川分公司党委书记、董事长王文德等领导和嘉宾共同见证了这一重要时刻。 ▲国内首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机整装待发 重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。它是一个国家科技水平和综合国力的重要象征，也是发达国家实施严格技术封锁的关键设备。2009年，东方电气汇聚优势资源、组建科研团队，联合产业链上中下游近百家单位，率先在国内开展具有完全自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机研制。 链接 2009年-2022年，东方电气13年的自主研发历程： ● 2009年，开始50兆瓦重型燃气轮机自主研发。 ● 2013年，完成总体结构设计。 ● 2016年，建成国内首批压气机、燃烧器、透平部件级试验台。 ● 2018年，压气机、燃烧器相继研制成功，同年建成目前国内最大功率的燃气轮机整机试验台。 ● 2019年，整机透平叶片精密铸造、加工完成，实现全部高温部件的100%自主制造。2019年9月，东方电气F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功，获得国家能源局第一批创新发展示范项目。 ● 2020年，东方电气F级50兆瓦重型燃气轮机首次运行至100%负荷，获评“2020年度央企十大国之重器”。 ● 2021年，获批国家能源局首台（套）重大技术装备项目。 ● 2022年，实现满负荷连续运行24+72小时，标志着该型号燃气轮机完整具备了商业化条件。 ● 2022年11月25日，东方电气完全自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机正式发运，打通了自主燃机从攻关走向应用的“最后一公里”，即将开启中国自主燃气轮机产业高质量发展的新篇章。 从“0”到“1”，把这些关键核心技术掌握在自己手中： ● 建立了完整可靠的F级燃气轮机气动设计、结构设计和可靠性评估体系。 ● 攻克了F级燃气轮机高温部件燃烧器制造、透平叶片精密铸造的难题。 ● 建成了国内首批压气机、燃烧器、透平、转子动平衡等部件级试验平台和整机试验平台。 ● 构建了试验验证体系，完成F级50兆瓦燃气轮机全部验证试验。
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  • 《我国燃气轮机“掺氢”技术取得突破》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-01-22
    • 近日，国家电投荆门绿动电厂在运燃机实现15%掺氢燃烧改造和商业运行，这是我国首次在重型燃机商业机组上实施掺氢燃烧改造试验和科研攻关，该项目成为全球首个在天然气商业机组中进行掺氢燃烧的联合循环、热电联供示范项目。 全球多家燃机厂商已开始探索传统燃气轮机掺氢技术，并取得初步发展。业内人士认为，可再生能源的规模化发展以及气电行业的减排需求，将会促进燃气轮机“掺氢”技术发展，作为大规模氢燃料发电的关键设备，掺氢燃气轮机将迎来巨大的发展空间。 ■多国探路燃机“掺氢” 在现役天然气机组中增加氢燃料来源，不仅能够有效节约天然气用量，保证冬季供暖安全稳定，还能显著降碳。根据国家电投的数据，荆门一台54兆瓦的燃机，掺氢30%后，每年可减少二氧化碳排放1.8万吨以上。 事实上，在全球碳减排大势下，天然气的化石能源的属性使得传统天然气发电用大型燃机市场不断萎缩，全球各大燃机厂商找到新的市场立足点。 近年来，日本三菱日立、美国通用电气、德国西门子能源和意大利安萨尔多能源公司等国际主要燃机厂商，均针对氢燃料燃机推出了相应的发展计划，开启了掺氢燃料甚至是纯氢燃料燃机的研究、开发及示范应用工作，为电力行业深度脱碳奠定了技术基础。三菱日立动力系统公司2018年开展了大型氢燃料燃机测试，氢气含量30%的氢燃料测试结果表明，新开发的专有燃烧器可以实现混氢燃料的稳定燃烧，与纯天然气发电相比可减少10%的二氧化碳排放，联合循环发电效率高于63%。 与三菱日立动力系统公司相似，西门子能源也致力于提高燃气轮机的燃氢能力。2019年，西门子能源承诺，将在2030年前实现100%燃氢燃气轮机，并且涵盖从小功率到重型燃气轮机的所有产品组合。 ■安全问题受关注 传统的天然气燃气轮机掺入氢气，意味着燃机设备对氢的适应性与掺氢后的安全性均面临挑战。 一位天然气掺氢领域业内专家告诉记者，氢燃料的火焰温度比天然气高出近300摄氏度，着火延迟时间比天然气低三倍以上。当燃料中的掺氢比例较高，燃料反应性会发生变化，造成火焰向上移动、燃烧时间过盈等问题，增加氮氧化物排放，并可能使燃烧室超温过热。因此，需要对燃烧室的使用稳定性及废气排放进行测试，重新设计或优化传统燃烧室或燃烧系统。 上述业内人士介绍称，与甲烷相比，氢气具有更高的扩散系数、更低的点火能量以及更宽的爆炸极限，因此一些天然气燃机的常规辅助系统，如通风、气体泄漏检测、管道裂纹检测系统等，对于燃氢燃机的安全使用具有更为重要的意义，需要引起重视。 使用氢燃料还面临着与整体安全相关的操作风险。“氢火焰的亮度很低，肉眼难以发现，需要专门的氢火焰检测系统；其次，氢气具有比其他气体更强的渗透性，可能不适用于原天然气输送采用的传统密封系统；另外，氢气比甲烷更易燃易爆，相比甲烷而言，氢气的爆炸极限范围宽的多。因此，氢气泄漏会增加安全风险，需要考虑改变操作程序以及防爆危险区域划分等问题。”上述业内人士指出。 ■经济性待提升 “以氢为连接枢纽，燃气轮机与新能源可发挥良好的互补和协同作用，由它们组成的混合发电系统具有更好的灵活性和稳定性，同时也能为纯氢燃气轮机发电产业奠定技术基础。”上述专家表示，目前，受制氢成本、能源转换效率等多重因素影响，氢燃气轮机发电面临经济性偏低问题。我国目前电解水制氢的成本较高，约为1.8-3.6元/立方米。不过伴随新能源发电占比的持续提升，预计2025年之后，电解水制氢的成本可降至1.35元/立方米以下。 集中式发电效率较低也制约着氢燃料发电的经济性。有业内人士直言，在我国风电和光伏装机容量还未远超化石能源的情况下，通过可再生能源生产的“绿氢”仍主要供应给交通、工业等领域使用，在集中式氢燃料发电方面将会进展缓慢。虽然将陆续推出混氢或纯氢燃料燃机发电示范项目，但在可再生能源尚未实现更大规模发展情况下，“电-氢-电”这一转化过程降低了能源整体利用效率，如不解决上述问题，将很难得到广泛应用。
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