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輪機技術的案例

一份燃氣的重磅資料,技術和結構想知道的全都有
HL級燃氣輪機 西門子HL級燃機是基于其H級燃機所開發的全新技術,發電凈效率可突破63%,中期目標是凈發電效率達到65%。 燃氣輪機的本質上是一種通過燃料(主要為天然氣)與空氣燃燒產生出氣體推動葉片做功的機械,按照燃燒室溫度不同,目前的主流機型為E級、F級和H級。燃氣輪機的優勢在于階梯利用,可作為參照的是,目前全球最先進的百萬千瓦超超臨界煤電機組的額定工況的凈效率也不超過47%。 該級別燃氣輪機開發了先進的燃燒技術、創新的多層涂層、超高效率的內部冷卻技術以及經過優化的水-蒸汽循環。 9E級燃氣輪機 美國通用公司的9E級燃氣輪機相信大家都比較熟悉,國內PG9171E機組數量龐大,是較早進入我國燃氣發電領域的機型之一, 目前仍是全球應用最廣泛的燃機,目前已交付了3000套機組,累計使用及工業服務時間超過1.4億小時。 燃氣輪機哪家強? GE:重型燃氣輪機是我們的,航改也是我們的 作為世界上最大的燃氣輪機生產銷售商,GE擁有的產品門類和系列最齊全的燃氣輪機產品。目前世界上最先進的GE 9HA燃氣輪機是GE目前主推的一款產品,具有先進的空氣冷卻技術,可承擔基本負荷和調峰負荷。簡而言之,9HA的特點就是:效率高,尾氣凈,還有配有6個傳感器進行每秒8000個數據點的監測。截止2015年4月,9HA燃氣輪機已經接到了10億美元的訂單。 阿爾斯通:燃氣輪機技術牛到“搶手” 阿爾斯通的燃氣輪機技術也在行業中占有重要地位,可謂老牌燃氣輪機生產商之一。早在1986年,阿爾斯通就從法國電力公司處獲得當時世界上最大的燃氣輪機(212MW)訂單。1999年,阿爾斯通能源部門與ABB合資成立ABB阿爾斯通電力公司,同時將其重型燃氣輪機業務出售給美國通用電氣公司。
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UAVT開發燃氣推進技術
中國航空報訊:UAVT是無人駕駛飛機發動機技術的開發商,已宣布將向部分公司展示其完全集成的專有推進系統,該系統包含一個小型發動機、過濾器,一臺3kW發電、控制系統、顯示器和氣罐在一個小型冰箱大小的封閉單元中。這種“發動機一體”顯示了UAVT燃氣輪機技術的系統級集成。 UAVT最近公布了一系列燃氣渦輪發動機的技術,功率范圍從20馬力到150馬力,設計用于推進3組和4組無人。 “這個完整系統的成功整合對我們來說是一個里程碑。”高級行業顧問Peter Bale說,“UAVT此前還宣布了一項計劃,將50馬力級別的發動機借給合格的無人制造商,以便這些公司可以在機身中評估發動機,并提出改進建議。我們的意圖是這是一個簡單的貸款,而不是一個聯合開發計劃。這些發動機將返回詳細的報告。” “這是一個‘智能'系統,”工程經理FredFrigerio說,“隨著溫度和壓力的變化,無人中的燃氣渦輪發動機運行起來很復雜,并且在變化的條件下需要不同的性能。UAVT的所有發動機都只需按一下按鈕即可完成,后續步驟由控制系統的電子大腦精心編排,并由傳感器輸入引導。” “在這個渦輪發電測試平臺中,我們知道當發動機轉速達到約197000轉/分時,電源可以使用,并且顯示屏上的指示燈變為綠色。在無人系統中,該系列中的任何發動機將自動調節操作以實現例如最小的燃料消耗或最大功率響應。遠程飛行員無需處理細節,只需說明適用的條件。甚至可以在高空遠程關閉和重新啟動發動機?!盕rigerio解釋說。 隨著UAVT繼續深入開發其推進技術,這種渦輪發電將成為不同系統配置的試驗臺,同時也是該技術關鍵特性的有效演示器。
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GE計劃再航改燃氣技術上再投資2億美元
通過GE的航改燃機技術技術,GE甚至已經將其Cross-Fleet解決方案擴展到由西門子,羅羅,普惠,西屋和三菱等競爭對手制造的燃氣輪機升級改造上。GE表示,目前采用GE航改燃機技術進行升級改造的積壓訂單已經超過了1500萬美元。 GE表示,這些成就的取得,得益于該公司在航改燃機改造業務方面40年的經驗積累,以及通過收購阿爾斯通電力業務而獲得的廣泛的蒸汽輪機,發電和熱回收蒸汽發生器能力和專業知識。GE已經具備了對其它OEM廠商燃機提供升級改造服務的能力。 O’Neill補充說:“我很高興我們已經獲得了不少升級改造訂單,以提高其它OEM航改燃氣輪機的性能和適用性,我們近期的項目遍布牙買加,澳大利亞,荷蘭以及北海上的海上平臺,為羅羅、西門子和普惠的航改燃機提高升級改造服務?!?/span>
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國之重器大型燃氣技術解析
日本三菱公司的M701J型燃氣 盡管上述兩家企業均宣稱自己的超級燃氣輪機為世界之最,不過完實際上真正的第一如今確是美國通用電氣的9HA系列重型燃氣輪機,作為世界上效率最高的聯合循環燃機,其最新型的9HA.02重型燃氣輪機,不僅聯合循環效率超過64%,而且它的功率輸出高達826MW。這兩項關鍵指標均大幅超越它的兩大競爭對手,并且使用了目前最為前沿的3D打印技術制造關鍵部件。 通用電氣9HA重型燃氣輪機 目前世界上的火力發電廠大多數都在使用上述3大廠家的產品或技術轉讓產品。國內的東方電氣引進日本三菱、哈電集團引進GE、上海電氣引進的西門子技術,引進技術均為次一級的F系列,最大功率不超過400MW。而在艦船用燃氣輪機上,最知名的當屬美國LM2500燃氣輪機,最大功率接近4萬馬力,不僅美艦艇如伯克級驅逐艦全面裝備,包括我國在內的其他國家海軍的艦艇也大量采用LM2500作為推進動力。到上世紀末,LM2500燃氣輪機的總裝機數已經超過1800臺,近30個國家的海軍共350多艘各類艦艇裝備了870多臺艦用LM2500,累計海上運行時間超過600萬小時,總運行時間超過了1800萬小時。 裝備LM-2500燃氣輪機的我國艦艇 當然我國還有引進烏克蘭技術轉化生產的GT25000以及QC280系列燃氣輪機。最大功率達到30MW級別,目前已廣泛應用于各領域,不過奇怪的是,日本三菱民用燃氣輪機雖然領先,但艦用輪機依舊是美國LM2500系列??梢娷娪门c民用產品在設計與工藝上還是存在一定差別的。
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輪機技術圖1
仍未掌握燃氣調試技術,俄第三次啟動克里米亞電廠失敗
導讀:12月4日,據俄羅斯媒體透露,俄羅斯技術公司Rostec仍然無法正常啟動在克里米亞的2座燃機電廠,這已經是這些燃機電廠第三次延期推遲啟動,俄羅斯在這些燃機電廠上已經耗資了710億盧布。 近日,俄羅斯報紙“RBC”透露,據能源部副部長Andre Tcherezov抱怨,Rostec公司已要求能源部推遲在克里米亞投運兩座燃氣輪機發電廠,分別是位于在辛菲羅波爾和塞瓦斯托波爾的“Taurian”和“Balaklava”火力發電廠。 這兩座燃機電廠其中的一座原計劃在本月底投運,但目前仍在調試運行中。 根據最近的報告,克里米亞電廠的2個燃機電廠預計在2019年3月運行,而原計劃是在2018年3月運行。 這是Rostec公司第三次要求推遲燃氣輪機機組的調試,而第一次運行失敗是因為燃氣輪機發電設備出現了問題。 Rostec公司之前購買了德國西門子燃氣輪機(俄羅斯沒有大功率的發電用燃氣輪機),但根據2014年歐洲對俄羅斯的制裁規定,西門子賣給俄羅斯的發電用燃氣輪機可以用在俄羅斯國內,但禁止用在克里米亞地區。但后來,Rostec公司還是偷偷將4臺燃機運到克里米亞半島,此事被曝光后,立刻引發了國際丑聞和歐洲對俄羅斯的新一制裁,最終西門子宣布暫停與俄羅斯國有公司的合作,包括禁止旗下公司為這些燃氣輪機提供調試技術。 而第二次燃機電廠啟動失敗發生在今年6月份,據承包商表示,這是由于缺乏燃氣接頭和燃氣管道網絡。 來源:兩機動力控制
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我國大中型間冷燃氣關鍵技術研究取得進展
測試結果和設計計算結果以及仿真結果對比顯示,熱負荷平均誤差在2%以內,寬板幅出口截面溫度和壓力不均勻度小于1.5%,證實了研究團隊開發的換熱器設計方法和大規??绯叨葦抵捣抡?em>技術的準確性和可靠性。 研究團隊基于“通道-芯體-整體”的由局部到整體換熱器設計思路,通過對實驗樣機的優化改進和放大,結合當前加工焊接等工藝,完成了新型高效全尺寸原型的設計、加工和制造,突破了寬幅板材流道設計、結構優化、精密加工、無釬料焊接等關鍵技術,能夠滿足惡劣工作環境下高強度、耐腐蝕等嚴酷要求。近日,研究所加工的新型高效全尺寸間冷器原型在相關單位測試平臺完成了全溫全壓全工況下性能測試,各項指標均達到或優于原設計和實際要求,與現有間冷器產品相比在綜合性能和加工工藝等方面均具有明顯的技術優勢,并得到有關單位領導專家的高度認可。 間冷系統能夠有效提高燃機效率、降低燃油消耗,在間冷燃機系統中起關鍵作用,具有廣闊的應用前景。相比世界先進的間冷燃機技術,國內燃機技術水平尚有一定差距,其中間冷器正是制約間冷燃機系統發展的關鍵技術瓶頸之一。工程熱物理所傳熱中心間冷器研發團隊,經過一年半的技術攻關,克服了通道形式、結構設計、芯體優化、整體成型等一系列從設計到優化、從理論到工藝的技術難關,形成了具有自主知識產權的新型高效低阻緊湊式間冷器設計方法和優化思想,并在通道布局、結構創新、加工焊接工藝等方面形成了多項國家發明專利。工程熱物理所全溫全壓全尺寸新型高效間冷模塊的研發成功,將我國大中型燃氣輪機中間冷卻技術提升到一個新的高度,填補了國內相關技術空白,有助于我國先進燃機技術早日趕超世界先進水平。 圖1 熱負荷與參數分布協同角的關系(郭江峰等,Int. J. Heat Mass Transfer,2018) 圖2 新型換熱通道結構傳熱機理分析(崔欣瑩,郭江峰等, Int. J.
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航空發動機與燃氣技術領域有哪些趨勢?
航空發動機/燃氣輪機是一種高度復雜和精密的熱力機械,被譽為工業領域“皇冠上的明珠”。隨著行業的發展,航空發動機/燃氣輪機的渦輪前溫度和效率越來越高、污染物排放越來越低、使用壽命越來越長。為了提高產品性能,先進的壓氣/渦輪氣動及冷卻技術、燃燒室低污染排放技術、產品全生命周期管理等新技術不斷應用于航空發動機/燃氣輪機產品設計和研發過程中。如何在現有產品基礎上進一步提升產品的可靠性和性能,成為行業關注的重點。 計算機仿真技術(CAE)目前已廣泛應用于航空發動機/燃氣輪機設計和研發過程中,對壓氣/渦輪的氣動性能、冷卻性能、燃燒室低污染排放、部件結構可靠性、噪音、疲勞壽命、旋轉部件轉子動力學特性等均可進行仿真評估和性能預測。 CAE仿真技術的廣泛應用極大的提升了航發/燃機的性能,大大減少了不必要的試驗、節省了大量時間和經費,目前已經成產品研發中不可或缺的組成部分。 Ansys航空發動機/燃氣輪機解決方案以Ansys最新流體/結構仿真軟件為基礎,在Ansys Workbench仿真平臺下為用戶提供Ansys葉輪機械設計仿真工具Turbo System和Multi-Physics多物理場仿真分析工具。用戶可對航空發動機/燃氣輪機設計研發中所關注的整機污染排放、噪音、整機效率提升、產品壽命和可靠性、制作成本、可維護性等進行準確的仿真分析和預測。 一、整機污染排放與環境管理 對于航空發動機和燃氣輪機而言,符合國際低污染排放標準和噪音標準是產品進入市場的前提;相關性能的仿真分析也是設計人員關注的重點。
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國家能源局:燃氣等尖端技術長期被國外壟斷
導讀:中工網訊記者從12月19日舉辦的“2018能源年會暨第四屆中國能源發展與創新論壇”上了解到,目前我國煤電、核電、煤炭、油氣、可再生能源和電網等能源領域的科技創新工作已經或正在走向世界前沿,涌現出一批具有國際影響力的能源技術研發和裝備制造企業,企業創新能力大幅度提升,有力地支撐了我國能源重大工程建設和“走出去”。 不過,國家能源局科技裝備司司長王思強在會上表示,與世界能源科技強國相比,與引領能源革命的要求相比,我國能源技術創新還有較大的差距,突出表現為:一是基礎研究薄弱,氫能、燃料電池、碳排放等前沿技術和投入以及研究有限,為實現跨越式發展的技術儲備不足;二是一些關鍵核心技術長期受制于人,燃氣輪機及高溫材料、海洋油氣勘探開發等尖端技術長期被國外壟斷;三是原創性成果不足,新能源、頁巖氣等新興技術還是以引進消化吸收為主;四是創新環境有待進一步完善,科技創新與產業發展結合不夠緊密,對創新的激勵不足,科技對經濟增長的貢獻率還不夠高。 據悉,為破解上述問題,國家發改委、國家能源局聯合有關部門先后發布了一系列規劃文件,明確將高效太陽能利用、大型風電、氫能與燃料電池、生物質能、海洋能、地熱能、先進儲能、現代電網、能源互聯網、節能與能效提升等領域作為“十三五”乃至中長期中國能源技術創新的主攻方向,提出了相關創新目標、重點任務和創新行動。 來源:中工網
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2018 航空發動機和燃氣熱端部件制造及維修技術發展最新論壇日程
分析“兩”熱端部件技術研究現狀、發展趨勢和戰略發展需求; 2. 從設計、制造、材料、維修保障、軍民融合等領域對“兩”熱端技
國內首臺完全自主研發和正向設計的小型燃氣如何煉成
此外,2014年,原中國電力投資集團公司與哈爾濱電氣集團、東方電氣集團、上海電氣集團、大唐集團等合作組建的聯合體企業——中電聯合重型燃氣輪機技術有限公司在上海成立,目標是“攻克關鍵瓶頸技術,形成自主知識產權的燃氣輪機核心技術”。2015年中電投與國家核電技術公司重組后,該公司成為國家電力投資集團有限公司(下稱國家電投)控股企業。 2017年4月,上海市政府與國家電投在滬簽署戰略合作框架協議。根據協議,國家電投將在滬全面實施重型燃氣輪機國家科技重大專項。同年8月,經國務院同意,中電聯合重型燃氣輪機技術有限公司更名為中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司,成為國家“重型燃氣輪機型號和工程研制、關鍵技術研究與驗證等項目”的具體實施單位。
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GE加快燃氣渦輪葉片修復,已完成了第2代葉片研制
此前從未報道這次葉片斷裂情況,將涉及早期的重型燃氣輪機型號,這次故障非常類似于去年9月份發生在德克薩斯州重型燃機機組上的故障事件,該事件導致燃機機組嚴重損壞,并關閉了2個月進行維修。 有缺陷的葉片問題影響了GE最新的H級重型燃氣輪機技術應用,該技術花費了GE公司數十億美元才研發出來,并且也是新首席執行官拉里-庫爾普(Larry Culp)試圖重振這家擁有127年歷史的企業利潤和股價時所面臨的挑戰之一。 根據使用GE燃氣輪機的消息來源和電廠用戶反饋來看,該事件可能會威脅到發電廠的收入來源,因為GE公司解決問題的建議是抑制這些重型燃氣輪機的使用。 根據GE高管的幻燈片和三位相關人士的說法,GE公司于上個月在佛羅里達和倫敦的私人會議上表示,該公司正在考慮提供延長保修期和備件,以減輕對購買燃氣輪機感興趣的保險公司,貸方和電廠用戶的擔憂。一些參會人士對路透社表示他們簽署了保密協議。 據參加會議的兩位人士透露,GE告訴參會者,在機組停機更換葉片之前,根據不同的工廠情況,帶有高風險葉片的燃氣輪機運行時間應少于7,000小時,而之前規程中葉片指導維修時間是25,000小時,GE公司還向客戶提供有關變更的建議。 這些高管還在會議上表示,2015年在一家未公開的發電廠里,同樣的事故發生在了一臺GE 9FB燃氣輪機上,該燃機所用的技術與德克薩斯州事故電廠HA燃氣輪機非常相似。在第二份報告里顯示,自2015年開始,GE公司就開始研究新的保護涂層并改變零件的熱處理工藝。 GE公司告訴路透社,雖然葉片故障在2015年就發生了,但GE最初并不知道這個問題也會影響其HA級重型燃機。 GE公司在給路透社的一份聲明中表示:“在最初的9FB燃氣輪機問題發生之前,HA級燃機組件還在開發中。
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輪機技術圖2
光刻不是唯一,至今還有哪四大領域被美日德壟斷?(上)
2019年上半年,全球前四大燃氣輪機生產廠家在發電用燃氣輪機市場的份額為:GE 占比49.66%,西門子占比26.13%,三菱日立占比12.36%,安薩爾多占比6.41%,目前,全球也僅有這四家可以生產最高水平的H/J級燃氣輪機。 重型燃氣輪機的級別越高代表著熱效率也越高,E級燃氣輪機的單循環熱效率為34%左右,聯合循環為53%左右。F級的單循環在38%左右,聯合循環在57%左右。而效率越高,意味著同樣的能源,將能夠獲得更多的電力,這個對于艦船、電廠等是十分關鍵的一個指標。 國內的東方電氣生產過70多臺300萬MW的燃氣輪機,雖然國產率達到了80%,但其核心的20%是無法買的,同時這些技術也沒有人轉讓,無疑這些核心技術制約著我國向更高水平邁進。此后,東方電氣完全自主研發出來50MW重型燃氣輪機,為將來研制出來更大型的燃氣輪機奠定了重要的基礎。 之前世界上能獨立研制重型燃氣輪機的國家卻只有美國、德國和日本。而重型燃機的研發制造水平往往很大程度上代表了一個國家的重工業水平。因為重型燃氣輪機在研發上,不僅看重性能,還要強調性價比,必須能夠為電廠等使用單位帶來好的的效益。 好在中國已經成功研制出了50兆瓦級重型燃氣輪機,實現了F級50兆瓦重型燃氣輪機從無到有的突破。中國在重型燃氣輪機三大體系的構建上日趨完善,實現了原型設計、設備制造和試驗交付的三位一體。中國也成為了全球第五個完整掌握重型燃氣輪機設計制造技術的國家。 來源于:先進制造業
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首鋼“兩”重大專項材料研發取得突破
日前,中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司領導專程來到首鋼北冶功能材料有限公司(以下簡稱首鋼北冶公司),對首鋼北冶公司積極參與航空發動機和重型燃氣輪機(以下簡稱“兩”)重大專項材料研制等工作取得的新突破給予充分肯定,希望雙方進一步加強合作,共筑大國重器。 航空發動機被稱為現代工業“皇冠上的明珠”,燃氣輪機則是繼蒸汽輪機、內燃之后的新一代動力裝置,主要應用于電力、船舶、制造業等眾多領域。“兩”代表著一個國家制造業的整體水平,被列為我國“十三五”發展規劃100項重點任務之首?!皟?em>機”重大專項啟動以來,首鋼北冶公司積極參與基礎研究、重要材料研制、產業體系建設等多項研制工作。    目前,首鋼北冶公司成功研發出鑄造高溫母合金、變形高溫合金、高溫刷絲密封、高端焊接等特種材料,可用于航空發動機的動力部件、控制系統等的制造;同時,在重型燃氣輪機葉片首批材料項目攻關中,成功研發出具有耐高溫、耐腐蝕、使用壽命長等特點的鈷基高溫母合金、鎳基高溫母合金樣品材料。 首鋼北冶公司黨委書記、董事長降向冬介紹,為了滿足“兩”核心材料對先進工藝裝備設計和制造的要求,他們投資進行冶煉生產線改造,新建了容量為3噸的真空冶煉爐,同時組建起一支高技術人才團隊,從材料的調研、設計到實驗展開一系列攻關。   由于“兩”材料制造工藝極其復雜,世界上只有少數國家能夠獨立研制。“沒有參考資料,時間緊迫是研發過程中遇到的最大困難?!笔卒摫币惫静牧涎芯克L李振瑞介紹,“‘兩’核心材料的開發,必須借助大量的經驗數據。由于國外技術的嚴密封鎖,我們只能靠自己摸索,不斷實驗,獲得數據。攻關團隊為了一項數據,有時一個星期都吃住在辦公室,夜以繼日,反復進行實驗。”
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花了10年,申請了60多項專利,羅羅只是提升了一點發動機風扇技術
在此過程中,羅羅用先進攝像觀測數百萬個數據點。每片葉片的測量精度達40微米,相當于人類頭發絲直徑的一半。用機器人掃描葉片表面,建立三維虛擬模型,用于確定所生產的葉片之間是否有任何差異。 羅羅花費了十年時間,得到了一個穩定的、能滿足精度要求的生產工藝。鈦合金空心風扇葉片的生產涉及80多種工藝。最終,羅羅擁有了非常輕巧但極其堅固的設計。這種風扇每秒吸入一噸空氣,可產生發動機85%以上的推力。 鈦合金風扇葉片對于民航大型發動機的性能和效率至關重要。每一片都是一件精美藝術品,也是羅羅在寬體機動力市場保持領先的法寶之一。 羅羅發動機究竟有多牛? 英國羅爾斯·羅伊斯公司是一間百年老店,以燃氣輪機技術為核心,活躍在民用航空、國防、船舶和能源四個環球市場上。羅爾斯·羅伊斯產品中最著名的是軍用和民用發動機,它是全球第二大軍用發動機和第二大民用發動機制造商。 如果說波音(Boeing)和空客(Airbus)是干線客機領域的雙寡頭,通用電氣(以下簡稱GE)和羅爾斯·羅伊斯則是干線客機發動機市場的一對大鱷。羅羅和GE對航空制造業寡頭的這種影響力在國際支線航空制造領域體現得更為明顯。同時,羅羅還作為大型豪華公務飛機生產商灣流公司的主要發動機提供商,占據著全球1300架灣流公務飛機中的大部分發動機市場。 來源:機械知網
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首臺國產2兆瓦燃氣發運,不久將進入批產階段
導讀:近日,國家高新技術企業上海和蘭透平動力技術有限公司在嘉定工業區舉行了國產ZK2000系列燃氣輪機首臺機組發運儀式,產品將運往國家電投上海電力股份有限公司位于上海前灘的分布式能源站項目現場,進入示范運行階段。此前該燃氣輪機已完成了點火測試、全速空載、全速滿載等一系列廠內測試,達到了設計指標,累計運行小時數超過100小時。 燃氣輪機是能源動力系統的心臟,是裝備制造領域的最高端技術產品,被稱作裝備制造業皇冠上的明珠,其設計和制造一直代表一個國家工業整體實力,是典型的國之重器。推動燃氣輪機研發和產業化,始終是上海市布局先進裝備制造領域的重頭戲,將有力推動上海市工業強基工程,促進產業統籌,鞏固提升實體經濟能級,促進上海全球科創中心建設。 此次發運的ZK2000系列燃氣輪機為國內首臺完全自主研發和正向設計的產品。和蘭透平突破了高性能氣動布局、超低污染燃燒、高效冷卻等一系列關鍵技術,建立了從設計優化到加工工藝的技術體系,打通了從原材料加工到制造與成套的完整工藝路線。該系列產品的問世打破了能源動力核心裝備領域長期的技術壟斷,實現了自主可控,對提升我國在能源生產領域的經濟性和安全性具有重要意義,尤其是新研發的超低污染燃燒技術對改善大氣污染環境、大幅度減少霧霾發生能發揮重要作用。和蘭透平的系列燃氣輪機產品對標國際最高標準研制和生產,可廣泛應用于工業和商業分布式供能、車船動力、固定和移動應急供電和動力驅動、石油天然氣開采等領域。 和蘭透平的燃氣輪機技術源自于中國科學院上海高等研究院,在上海市戰略性新興產業計劃支持下,通過技術轉移轉化落地嘉定工業區。
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