“燃烧的心”为何升腾在临港?上海要啃“燃气轮机硬骨头”!

2020年6月13日10:46:05“燃烧的心”为何升腾在临港?上海要啃“燃气轮机硬骨头”!已关闭评论 31 views

提及燃气轮机,有工科背景的朋友会说“工艺皇冠”,因为它太复杂了,光看一圈圈精密到微米级的涡轮叶片组,就让人叹为观止,但要让普通老百姓感受到它为什么重要,恐怕就得指指深夜里那一束束灯光、听听星巴克那一台台飞转的打豆机、坐坐特斯拉那一辆辆等待快速充电的科幻轿车……没错,在一个靠电驱动的现代社会里,高效低碳的燃气轮机是电力行业的主心骨,更不要提航空、航海等领域作为交通动力的燃气轮机。可以说,缔造一颗“燃烧的心”,是一个城市乃至一个国家非常值得骄傲的名片。

值得高兴的是,上海已站到世界燃气轮机产业的源头。6月11日上午,上海自贸区临港新片区管委会与中国联合重型燃气轮机技术有限公司签署《战略合作协议》。中国重燃将在临港新片区投资数百亿元,开展中国重燃总部基地、研发创新基地、试验验证基地的建设,再结合去年10月就开工的高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施项目,以及卡特彼勒等国际动力巨头纷纷在临港落户,以创新、高端为基本特征“上海制造”正离我们越来越近了。

    “燃烧的心”为何升腾在临港?上海要啃“燃气轮机硬骨头”!

图说:上海电气燃机及联合循环成套。新民晚报记者 孙中钦 摄

    这句话含金量在哪

综合各方面信息看,中国重燃看准上海临港,主要瞄准这里是信息、人才集聚高地,同时也是技术配套、上下游产业链成熟的沃土,肯干而且能干出一番大事业。“我国还未有自主知识产权的300兆瓦燃气轮机,”中国重燃相关负责人透露,“燃气轮机研发,被业内称为‘烧出来的’,即需要大量试验验证。而即将开建的试验基地可以开展关键部件的工业级试验验证,建成后在国内、国际将处于较为先进的水平。”这句话的含金量在于中国重燃将在临港构建成体系的系列测试平台,实现燃气轮机关键部件精确定量定性,而这决定了后续定型投产的质量控制问题。

和大家熟知的原子弹、运载火箭一样,燃气轮机的总体常规设计,各国设计师都知道,这方面是“隔行不隔理”,“魔鬼”其实出在技术细节里,像国内使用的早期型燃气轮机,进气道的效率很高,压缩比很大,这对燃料高效燃烧是好事,可核心机因为材料和工艺原因却承受不了这么大的进气压力,被迫放掉,白白损失了能量,而这中间的解决奥妙在哪?就得一个部件一个部件地去抠,去改进,去试验。长久以来。中国燃气轮机和外国的差距,第一步是设计上的经验差距,第二步是制造上的工艺差距,第三步就是试验上的手段差距。

俄罗斯克里莫夫设计局专家曾来华交流,他们就坦诚地告诉中国同行,中国燃气轮机的设计与加工水平已赶上来了,但测试能力不如自己,这样你心里就很难有把握。例如在俄罗斯,因为试车台又大又全,能通过测试对每个零部件的特性都掌握得一清二楚,那么把它每一部分加起来的总特性也就掌握得很充分,就知道它总寿命是多少,推重比是多少等等。反观中国,燃气轮机的测试能力很单一,也很粗放,只能装配成整的发动机送到试车台去烧,这样一来,研制周期和成本都要变大,只能把几台发动机都烧坏了才能定结论。如果有这样一个试验验证基地,有测压气机的,有测涡轮轴的,有测燃烧室的,有测叶片的,有测喷口的,有测加力的……这样设计师对每部分性能、寿命都有数了,对整机自然清楚了,再也不必做好几台整发动机,烧碎一台,动力冲击一台,恶劣气象一台,潮湿腐蚀一台,一烧就上千小时,喝油上千吨,都加在成本里了,而前面那种分项目测试,就不需要整机运转,既节约,又高效,正所谓“工欲善其事必先利其器”。

   破解“X”,上海敢!

要知道,建燃气轮机的试验验证基地,好比“第一个吃螃蟹”,不仅要有胆气,更要有恒心。在这个方面,上海是非常笃定的。早在今年1月15日公布的上海市政府工作报告里,就提到“高效低碳燃气轮机试验装置”这一重点项目开工。今年3月,上海市统筹推进建设工程复工复产暨市重大工程建设工作视频会议上,再次明确对燃气轮机试验装置这一重大科学基础设施要重点聚焦,加强难点堵点问题协调,落实防疫防控措施,提高复工复产质量。该项目总工程师肖云汉透露,这个试验装置是我国“两机专项”(航空发动机及燃气轮机国家科技重大专项)实施的前提和根本,能为科研人员提供“试验台”,将为我国天然气高效利用、煤炭能源高效清洁低碳利用及联产、可再生能源利用、第四代核能、储能、工艺应用、工业节能中的燃气轮机乃至航空发动机和舰船用燃气轮机的技术研发提供世界先进水平的试验平台。

更重要的是,上海本身就是以燃气轮机为代表的能源装备制造高地。在高效清洁煤电领域,上海电气本来就在国内市场“三分天下有其一”,还是全球最大的煤电设备供应商其1000兆瓦级超超临界煤电机组的订单量和投运机组数量均保持世界第一。而在更高级的发电用燃气轮机方面,上海电气通过技术创新,紧扣核心技术脉搏,再加上2014年收购安萨尔多、2015年间接收购原阿尔斯通GT26、GT36燃机技术,使企业快速掌握最新的重型燃气轮机技术,弥补了中国与国外重型燃机30年的技术差距,是目前中国唯一具备燃气轮机完整技术,能够为用户提供设备及全套检修维护服务的设备制造企业。在燃气轮机设备领域,上海电气将实现重型燃机技术自主化,完成轻型燃机产业化布局,充分利用与安萨尔多合资契机,制订和实施燃气轮机产业发展的“四个全球化战略”,即全球化研发平台、全球化制造基地、全球化销售网络、全球化服务团队,跻身国际舞台。如今,随着新试验项目陆续施工和投用,本就拥有强大高端制造能力的上海必然会散发出更璀璨的光芒。

要强调的是,握有无与伦比的试验研究设施,会比握有过硬产品有更大的吸引力,因为全世界的“科技大脑”必须在那里实现或验证自己的想法,否则永远是个未知的“X”。据悉,全球500强企业卡特彼勒早就在临港安家,将燃气轮机领域的“再制造”理念与中国合作伙伴共同分享,还有很多外国科研和制造业伙伴期待与上海有更深度的合作,其主要出发点就在于上海的科研试验条件“独一无二”。

    从“火”到“电”

从技术看,人类的进步,本质是动力革命,从猿到人的历史性跨越中,“火”起到了关键性的作用,恩格斯说过:“就世界性解放作用而言,摩擦生火超过了蒸汽机,因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力,从而最终把人和动物分开”。“火的革命”整整延续了好几千年,只是到了两百年前才有了“电的革命”,而以信息技术为代表的第四次工业革命,从动力源来说,还是要归结于电力的跨越性提升,为此燃气轮机的国际竞争将会更加激烈,甚至有决定一地乃至一个国家技术命运的意义。

专家指出,燃气轮机是喷气式发动机的升级版,基本可算作“后面串联一个涡轮组的喷气发动机”,具有外形紧凑而功率异常强大、可靠性高、震动小、低氮化物排放量等优点,今后从舰船全电驱动再到整个“智慧城市”运行,充沛而可靠的燃气轮机发电系统是必不可少的。美国卡内基国际和平基金会高级研究员马克·希布斯曾指出,中国有望在2030年取得发电技术开发与部署的世界领先地位,一旦成功,中国将在工业产能、防治气候变暖、环境治理方面发挥全球领导作用,其影响将是战略性的和广泛的,关系到能源生产、国际贸易和气候缓解。同时,高效绿色的发电系统普及,将大大促进中国进一步实现城市化,可减轻不断扩展的超级城市的空气污染,还有助于中国在减少大气碳排放方面显示其全球领导地位。所有这些战略目标都将纳入中国当前和未来电力计划的决策。(记者 吴健)

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