機械驅(qū)動用燃氣輪機綜述

王嘉　談希望

摘 要：機械驅(qū)動用的燃氣輪機是地面燃機的一種，已經(jīng)在國民經(jīng)濟許多部門，特別是在油田、煉廠、化工廠、天然氣的壓縮、儲存、輸送等方面得到了新的廣泛的應(yīng)用。燃氣輪機產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展燃氣輪機產(chǎn)業(yè)，對于推動國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級，提升經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量和效益具有重大戰(zhàn)略意義。本文通過綜述國內(nèi)外燃氣輪機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)的主要差距，論述燃氣輪機技術(shù)發(fā)展趨勢，希望能對我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到借鑒意義。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢

引言

燃氣輪機是以燃氣為動力的旋轉(zhuǎn)機械，和蒸汽輪機一樣都是一種透平膨脹機械，所不同的是，它是以燃氣而不是以水蒸氣作為膨脹介質(zhì)。燃氣輪機在某些場合作為機械驅(qū)動具有明顯的優(yōu)點，例如在油氣資源豐富，電力緊缺，工藝氣體可以綜合利用，海上及邊遠地區(qū)等。但長期以來，由于燃氣輪機的技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備成本高，并主要依靠進口，因此限制了它的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進步，燃氣輪機的效率不斷提高，使用也更加方便，開始在國民經(jīng)濟許多部門中獲得了新的應(yīng)用。除在發(fā)電上大量應(yīng)用外，在油田、煉廠、化工廠、海上平臺、油氣田的注水、注氣、天然氣的壓縮、儲存、輸送等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1 國內(nèi)燃氣輪機產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1我國重型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)重型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)制造方面，分別以哈電集團、上電集團、東方電氣集團、南京汽輪電機（集團）有限公司為核心，形成了相應(yīng)的燃氣輪機制造產(chǎn)業(yè)群，目前，全行業(yè)具備了年產(chǎn)四十套左右燃用天然氣的F和E級重型燃氣輪機以及與之配套的燃氣～蒸汽聯(lián)合循環(huán)全套發(fā)電設(shè)備的能力，可以基本滿足我國電力工業(yè)的市場需求，但仍然需要繼續(xù)對其進行深入的研究和優(yōu)化。

1.2我國輕型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國輕型燃氣輪機在研制開發(fā)能力方面，具備初步配套的部件性能、強度和各系統(tǒng)、整機試驗設(shè)施以及相應(yīng)的測試手段，基本可滿足輕型燃氣輪機試驗的需要。在制造方面，基本具備了研制生產(chǎn)航改機和輕型燃氣輪機的能力，但同類機型在主要性能指標上與國外仍存在較大差距。

2 國內(nèi)外燃氣輪機產(chǎn)業(yè)的技術(shù)差距

我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展走的是一條分散、重復(fù)、曲折而艱難的道路，缺乏產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，尚未形成科學的產(chǎn)業(yè)體系。其差距主要表現(xiàn)在以下方面：

2.1燃氣輪機產(chǎn)業(yè)研發(fā)技術(shù)較弱

由于歷史原因，我國至今沒有掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃氣輪機的設(shè)計與制造技術(shù)。雖然我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)通過打捆招標與合資引進天然氣重型燃氣輪機發(fā)電機組制造技術(shù)，但外方堅持不轉(zhuǎn)讓燃氣輪機設(shè)計技術(shù)和高溫部件制造等技術(shù)，燃氣輪機的核心關(guān)鍵技術(shù)目前還受制于人。

2.2重型燃氣輪機研發(fā)技術(shù)較弱

目前我國重型燃氣輪機總體水平與國外相比差距依然較大，具體表現(xiàn)在：一是未掌握F級/E級燃氣輪機熱端部件制造與維修技術(shù)以及控制技術(shù)，熱端部件依賴進口。二是未形成完善的研發(fā)體系，更不具備G級/H級燃氣輪機以及未來級燃氣輪機產(chǎn)品研發(fā)能力和技術(shù)。

2.3輕型燃氣輪機研發(fā)技術(shù)較弱

微型燃氣輪機和中小型燃氣輪機研發(fā)和技術(shù)與國外相比，中小型工業(yè)燃氣輪機行業(yè)存在較大差距，具體表現(xiàn)：一是中小型燃氣輪機研制處于起步階段，雖然研制了幾型產(chǎn)品，市場尚未認可，國內(nèi)市場被國外燃氣輪機壟斷。二是尚未完全掌握工業(yè)燃氣輪機的關(guān)鍵技術(shù)，特別是低排放燃燒室、多種燃料燃燒室和高溫渦輪冷卻葉片等設(shè)計技術(shù)，未形成工業(yè)燃氣輪機研發(fā)體系。微型燃氣輪機還未完全建立設(shè)計、制造和運行的完整體系，微型燃氣輪機部分關(guān)鍵技術(shù)尚未取得突破，產(chǎn)品尚未開始應(yīng)用，高性能微型燃氣輪機目前完全依賴進口。

2.4燃氣輪機產(chǎn)業(yè)化能力相對較弱

燃氣輪機的開發(fā)需要具備一套完整的設(shè)計、制造和試驗體系。燃氣輪機輪機開發(fā)體系需要基礎(chǔ)科學能力、制造工藝水平、材料研發(fā)能力以及試驗技術(shù)的支撐。這些支撐，是燃氣輪機研發(fā)所必須具備的條件能力。我國發(fā)展燃氣輪機的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)力量相對薄弱，在設(shè)計能力、試驗?zāi)芰?、加工能力和材料四大要素中，薄弱的環(huán)節(jié)是設(shè)計能力、試驗驗證能力、高溫合金材料體系和能力，相對較好的是加工能力，但是也缺乏關(guān)鍵核心部件的加工能力。

2.5燃氣輪機產(chǎn)業(yè)配套體系不全

為滿足核心企業(yè)燃氣輪機產(chǎn)品制造的需求，我國對燃氣輪機產(chǎn)業(yè)部分配套能力進行了發(fā)展，主要集中于燃氣輪機制造配套能力建設(shè)方面，以冷端部件制造需求和輔助系統(tǒng)需求方面為主。但是已形成的配套能力中，均不具備關(guān)鍵核心熱部件原材料、鍛件、加工制造配套能力，不具備完整的燃氣輪機研發(fā)設(shè)計配套體系，不具備完整的燃氣輪機材料配套體系。與發(fā)達國家相比，存在巨大的差距。

3 燃氣輪機技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1燃氣輪機功率的發(fā)展趨勢

無論是簡單循環(huán)還是復(fù)雜循環(huán)，世界燃氣輪機的功率與效率逐步提高，耗油率不斷降低。簡單循環(huán)燃氣輪機主要通過提高壓比、提高渦輪進口溫度、提高部件效率等措施提高功率與熱效率并降低耗油率。

3.2燃氣輪機沿著適應(yīng)環(huán)保要求的趨勢發(fā)展

目前，燃氣輪機主要通過采用低污染物排放燃燒技術(shù)，新型低排放燃燒室的采用，將會大大降低NO x、CO、UHC和顆粒狀物等的排放量，隨著節(jié)能減排要求的提出也將會逐步應(yīng)用于艦船燃氣輪機上。

3.3燃氣輪機產(chǎn)品向系列化、譜系化發(fā)展

以基準航空發(fā)動機為基礎(chǔ)，燃氣輪機設(shè)計與制造商改型研制不同類型和不同功率的燃氣輪機，充分體現(xiàn)了“一機為本、衍生多型、滿足多用、形成譜系”的特點，不僅賦予航空發(fā)動機頑強的生命力，達成更新?lián)Q代的良性發(fā)展態(tài)勢，也保證了燃氣輪機的可靠性、先進性、周期短、風險低和成本低。

4 結(jié)語

就當前的發(fā)展情況來看，我國的燃氣輪機發(fā)展與國際發(fā)展水平依然具有一定差距，我國燃氣輪機的發(fā)展明顯滯后、燃機控制系統(tǒng)的研究更是基礎(chǔ)薄弱，開展我國燃氣輪機的控制技術(shù)和控制系統(tǒng)研究已經(jīng)迫在眉睫，這需要我國相關(guān)人員及部門的不斷努力，不斷探索更好地應(yīng)用技術(shù)，促使重型燃氣輪機走上自主研究、消化、吸收相結(jié)合的發(fā)展之路，促使我國燃氣輪機的發(fā)展越來越好。

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