燃氣輪機產業(yè)現(xiàn)狀與技術發(fā)展趨勢

李康

摘 要： 燃氣輪機是一種可以對能源進行高效轉換的設備，隨著我國相關技術的發(fā)展以及生產行業(yè)的高效需求，燃氣輪機在我國的應用變得十分廣泛。利用燃氣輪機可以對能源進行高效的轉化，也能保證生產的效率較高、安全性較好，如果想要實現(xiàn)燃氣輪機產業(yè)的整體高速發(fā)展，相關人員就需要對其現(xiàn)狀和未來的技術趨勢進行分析，本文將對其進行簡要淺析。

關鍵詞： 燃氣輪機;技術;趨勢;現(xiàn)狀

【中圖分類號】TK263???? 【文獻標識碼】A???? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.235

引言：隨著社會的不斷發(fā)展，燃氣輪機的應用已經十分普遍，特別是在發(fā)電領域，體現(xiàn)了其自身獨特的優(yōu)勢[1]。有相關研究顯示，選擇燃氣輪機進行發(fā)電，發(fā)電效率可以至少提高65%左右，這也是目前效率最高的一種商業(yè)化發(fā)電模式[2]。燃氣輪機的系統(tǒng)構成內容較多，且對于技術有較高的要求，相關人員只有掌握其現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢，才能實現(xiàn)燃氣輪機的高效、穩(wěn)定、安全運行。

1 燃氣輪機產業(yè)現(xiàn)狀概述

隨著社會經濟的快速發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高，對于能源的需求量也在增加，這也給燃氣輪機產業(yè)的發(fā)展帶來了很多的挑戰(zhàn)。目前，燃氣輪機發(fā)電的造價較低，對于水資源的使用量也較少，且調峰性能很高，所以，燃氣輪機產業(yè)成為我國能源系統(tǒng)發(fā)展中的重要組成部分，可以為能源發(fā)展的安全性、高效性等做出貢獻。

目前，針對燃氣輪機產業(yè)發(fā)展，仍然是以西方國家的投入更多，很多發(fā)達國家的研發(fā)時間較長，技術積累程度也會更深，所以掌握了燃氣輪機的多種核心技術。針對燃氣輪機的產業(yè)發(fā)展，未來我國主要會朝著以下方向進行發(fā)展：第一就是E/F級燃氣輪機為主題的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，第二就是E/F級燃氣輪機衍生出的G/H級燃氣輪機，且未來的燃氣輪機產業(yè)發(fā)展很有可能會選擇氫氣作為燃料，這樣可以讓燃氣輪機產業(yè)實現(xiàn)零排放，在提高產業(yè)發(fā)展速度的同時，降低對于環(huán)境的污染。

2 燃氣輪機技術發(fā)展趨勢

2.1 高性能與高參數(shù)

對于燃氣輪機技術的發(fā)展趨勢而言，未來主要會向高性能及高參數(shù)技術發(fā)展，在燃氣輪機的產業(yè)發(fā)展中，不斷提高燃氣輪機的性能、單機功率以及熱力參數(shù)一直都是主要的發(fā)展目標。相關單位和人員會針對先進的材料進行分析、研究，并結合實際情況對加工工藝進行研發(fā)處理，選擇先進的冷卻技術等，這樣可以讓透平進口的燃氣溫度出現(xiàn)明顯的提高。相關人員也可以引進航空燃氣輪機的技術，選擇多級可調靜葉，這樣可以讓燃氣輪機的壓氣機內部壓縮比得到有效提高，也能提高壓縮效率。

2.2 冷卻技術

對于燃氣輪機的實際運行而言，提高燃氣輪機性能的最有效方式，就是不斷提高渦輪的燃氣溫度。如果想要實現(xiàn)渦輪進口溫度的顯著提高，單純利用材料自身的耐高溫特性無法實現(xiàn)，而需要相關人員合理使用冷卻技術，確保葉片在實際溫度高于許可范圍的的時候，自身溫度仍然低于材料許可值，這樣可以確保燃氣輪機運行的穩(wěn)定性、安全性。因此，對于冷卻技術的未來發(fā)展趨勢，需要不斷提高冷卻的效率，并且減少冷卻空氣的流量，這也是未來渦輪葉片空氣冷卻技術的發(fā)展重點。

2.3 主要方向分析

結合我國燃氣輪機技術發(fā)展的目標和發(fā)展現(xiàn)狀，相關技術的研究仍然以關鍵核心為基礎，相關單位需要不斷增加設備實驗方面的投入成本，并且不斷加快技術設計、優(yōu)化與集成技術的研究，還要不斷培養(yǎng)高素質、能力強的技術人才，這樣才能讓我國燃氣輪機技術發(fā)展的速度更快。

在未來的技術發(fā)展趨勢中，相關人員需要針對總能系統(tǒng)與相關技術的設計進行研究。目前，世界范圍內針對燃氣輪機都在對總能系統(tǒng)進行分析，包括卡琳娜循環(huán)或者濕空氣透平循環(huán)等，也要對磁流體發(fā)電循環(huán)等進行分析，這些技術的未來發(fā)展前景較好。

相關單位和人員需要針對高性能壓氣機的相關制造技術、設計技術進行分析，比如可控擴壓的跨音速、亞音速技術等，也需要對模擬放大技術進行分析。針對透平技術，相關單位需要針對幾何形狀葉片的效率和常規(guī)進行設計，并且做好部件性能的檢驗，對三維粘性流的計算方法等進行分析。

針對冷卻功能，相關人員需要不斷提高燃氣輪機的初溫，并且對冷卻技術進行進一步開發(fā)，不斷提高冷卻效率，確保相關技術可以燃氣初溫1500℃的具體要求。對于渦輪組件的初溫，相關人員也需要對具體材料進行技術革新，確保渦輪初溫得到提高。在幾十年的發(fā)展中，超高溫合金成為了渦輪組件的主要材料，包括鎳基與鈷基等，在未來的技術發(fā)展中，相關人員需要針對微量元素的含量進行更為有效的調整，對材料的性能進行改善，并且選擇新型的工藝、涂層實現(xiàn)性能的提高。

此外，為了滿足環(huán)保的要求，在燃氣輪機技術的未來發(fā)展當中，也需要做好污染排放的控制。我國燃氣輪機設計、研發(fā)和生產企業(yè)等，需要認識到燃氣輪機可能存在的環(huán)境污染，并且選擇低污染燃燒室，選擇適應性較好的燃料。在燃氣輪機燃燒運行的過程當中，需要確保穩(wěn)定性較好，也要滿足環(huán)保的實際需求。

針對燃氣輪機機組的整體運行，相關人員也需要不斷對運行方案進行調整和優(yōu)化，對預混燃燒模式的穩(wěn)定性進行分析，并且針對燃氣輪機機組的快速啟動、快速停止進行針對性分析。在機組的技術研發(fā)中，也需要選擇結構強度更高、耐久性更好的技術。

結束語：我國燃氣輪機雖然得到了較為廣泛的應用與推廣，但是，其產業(yè)現(xiàn)狀與其它發(fā)達國家相比仍然存在一些差距。燃氣輪機對于我國社會發(fā)展、經濟建設、工業(yè)生產等有重要的作用，所以，對其實際技術進行進一步研究、更新勢在必行。相關單位和人員需要把握燃氣輪機的產業(yè)現(xiàn)狀和相關問題，并進一步總結燃氣輪機技術的未來發(fā)展趨勢，實現(xiàn)燃氣輪機運行能力的提高。

參考文獻

[1] 閆偉華，彭恒.燃氣輪機發(fā)電技術發(fā)展動態(tài)與趨勢[J].電站系統(tǒng)工程，2020（01）：1-6.

[2] 屠力升.淺談燃氣輪機的優(yōu)勢與發(fā)展[J].機電信息，2020（06）：99+101.

[3] 伍賽特.重型燃氣輪機研究現(xiàn)狀與技術發(fā)展趨勢展望[J].機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2019，32（02）：65-67.

[4] 楊強.中小型雙燃料燃氣輪機發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景分析[J].艦船科學技術，2019，41（03）：1-8.

[5] 翁一武，聞雪友，翁史烈.燃氣輪機技術及發(fā)展[J].自然雜志，2017，39（01）：43-47.