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摘要：笔者长期从事新能源热电的工作，本文主要论述燃气轮机的发展概况和我国燃气轮机的研发基础等内容，本文旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：燃气轮机；设计；研发基础
近年来，随着全球范围内的能源与动力需求以及环境保护等要求的变化，燃气轮机得到了动力、电力等有关部门的高度重视，欧、美、日等国先后制定了先进燃气轮机技术研究发展计划，以极大的热情推动着燃气轮机的发展。
先进燃气轮机技术具备低噪音、高效率、低排放等一系列先进技术特点，是提供可靠、清洁、高质量发电及热电联供的最佳方式。鉴于我国西部目前的电力发展状况及其自然环境和燃气轮机的技术特点，燃气轮机将在西部开发中得到广泛的重视与应用。除了发电领域以外，燃气轮机在航海、航空、陆用动力方面也发挥着重要作用，俄罗斯和美国的主战坦克也都采用了燃气轮机作为动力，所以发展先进燃气轮机技术对国防建设也是非常重要的。事实上，燃气轮机作为一种涉及航空、航海、陆用等国家安全的热力发动机，历来受到美国、前苏联两个军事大国以及西欧、日本等高度工业化国家的关注。
一、技术发展的趋势
过去几十年燃气轮机技术取得了引人注目的进展，燃气轮机的性能不断地得到改进。一方面在燃气轮机热力循环方面进行开发研究，其中最重要的一个方向是利用嫩气轮机排气的余热、回收其部分能量产生燕汽或回注入燃气轮机，即构成双工质平行复合循环燃气轮机，或供给汽轮机，即构成燃族联合循环动力装置。另一方面通过先进航空技术的移植、不懈地完善燃气轮机零部件设计来改善简单循环燃气轮机的性能。
二、燃气轮机的发展概况
燃气轮机自20世纪40年代问世以来，作为节能、高效、低污染的新型动力装置，经过战争需要的刺激和大批专家的努力，这一技术得到了高度发展并广泛应用于电力、能源、航空、舰船、航天、车辆、军事等领域。六十多年来，燃气轮机的发展取得了引人注目的进步，燃机的性能不断提高，发电用燃气轮机技术的发展可以简单归纳以下几个方面：
（1）微型燃机的发展。近年微型、小型燃气轮机也得到迅速发展，如Capstone公司、Bowman公司推出的微型燃机和Solar公司发展的小型燃机。
（2）单机性能的提高。由于高温材料和冷却技术的不断发展，透平前燃气的进口温度不断提高，从而使单机效率明显提高，初期燃气进口温度为600～700℃，目前相应提高到了1100℃级、1288℃级、1430℃级甚至1700℃水平；从而使简单循环的热效率已由初期的不足20%相应提高到现在的36%～40%，甚至超过50%；单机功率由初期的几千千瓦发展到100MW以上等级的大机组，近年来250～300MW的机组已投入商用。
（3）热力循环的发展。发展了利用燃机排气余热的燃气-蒸汽联合循环技术及其动力装置，一些装置的热效率已达到50%～60%；发展了燃煤的燃机联合循环技术，如IGCC和PFBC-CC技术，现在，PF-BC-CC系统的效率已接近45%，IGCC的效率达到42%～45%。
随着燃气轮机技术的不断成熟，燃气轮机在世界电力生产中的作用越来越重要。据美国能源部能源信息局（DOEEIA）预测，1998年～2007年十年内计划新装机组52044MW，其中燃煤机组2559MW（4.9%），燃油机组1444MW（2.8%），燃气机组46181MW（88.7%），燃油及燃气机组大部分是燃气轮机及联合循环机组。随着高温燃料电池等新一代发电技术的发展，以燃气轮机为主体的发电技术及设备将成为21世纪世界各国电力生产的主流。
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三、我国燃气轮机的研发基础
我国在50年代末开始引进和仿制燃气轮机，最早引进的是瑞典的STAL-LAVAL3轴燃气轮机，因为在设计、制造上不很成熟而没能很好投入运行，同时我国仿制或自制的机组性能比较落后，其功率都在几千千瓦以内，燃气初温一般为600～700℃，热效率仅为16%～25%。这些机组由于技术上的问题没有长期运行，也没有形成批量生产。
我国的燃气轮机工业发展到今天已有相当长的时间，但与国外发达国家相比差距还在拉大。50年代开始发展燃气轮机时与国外的差距并不大，但由于在70年代期间停止了燃气轮机的研发，而这正是世界燃气轮机飞速发展的时期。从那时起，我国燃气轮机的水平开始落后于工业发达国家，主要表现在：（1）国外燃煤联合循环发电从开发研究到示范工程和商业运行，已经过很长时期，取得很大进展并日趋成熟，而我国至今仍处于研发时期，在应用上还属于空白。（2）我国燃气轮机发电容量占全国发电总容量的2.4%，远比国外工业发达国家的比例低，这说明我国燃气轮机的应用仍不普遍。（3）我国现有的燃气轮机和联合循环机组基本上都是从国外进口的，仅有部分同国外合作生产的燃机投入运营，其性能仅是国外七八十年代的水平，与国外单机功率300～400MW、简单循环效率38%～39%、联合循环效率57%～59%的性能水平相比还差得很远。
四、我国发展燃气轮机技术的可行道路
通过对国外燃气轮机技术发展和国内燃气轮机工业的现状分析，建议我国燃气轮机工业从以下两条平行的技术途径发展：
（1）与国外大公司合作生产成熟机组以提高我国重型燃气轮机制造能力，目前已在实施中。但在合作中，要不断扩大合作生产的机型和零部件种类，逐步学习国外先进的技术、制造和管理经验。我国未来的电力生产将逐步走向汽、燃并举，甚至以燃为主，为满足未来需求，这种国际合作是必需的。
（2）我国开展微型燃气轮机的研发和研制已具备较好工作基础和条件。微型燃气轮机尺寸小，部件少，材料消耗少，试验台建设等研发费用投入相对较低，而且研发周期短，研发队伍规模相对较小，人员相对集中，便于进行组织集中攻关。所以建议应在有关高等院校组织力量攻克并发展微型燃气轮机技术，解决燃气轮机发展的一些关键技术，一方面为重型燃气轮机的研发建立技术储备；另一方面可使国家燃气轮机工业的发展以微型燃机为突破口。
发展燃气轮机是事关我国能源、环境可持续发展的重大国际目标，是一项、艰巨及长期的工程，必须总体规划，统一安排。将研究所、高校、航空部门和机械部门联合起来，组成“产、学、研”联合体，制定中国的ATS计划。在一段时间内由国家和公司进行大规模投资，进行科技攻关，并在研发过程中保持一定的延续性，结合未来国家经济和国防需求，最终建立我国的燃气轮机工业。
五、结束语
在新世纪，燃气轮机作为一种节能、高效、低污染的发动机将在动力工程中得到日益广泛的应用，燃机联合循环作为提供可靠、清洁、高质量发电及热电联供的最佳方式也将得到广泛应用。燃气轮机在促进我国电力、动力等国民经济领域发展和国家安全等方面具有着重要作用和战略意义，特别是随着西部大开发“西气东输”工程的实施以及能源供应多样化的发展趋势，国内对燃气轮机具有强劲的需求，所以，对先进燃气轮机的应用和发展应予以高度重视。
参考文献：
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[2]丰镇平．先进微型燃气轮机技术进展及其在我国的研发应用前景[A]．周光召．西部大开发科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C]．中国科学技术出版社，2000．
[3]朱成章．燃气轮机发电在我国电网中的地位和作用[A]．中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会成立大会论文集[C].1998．
论文作者:李兵臣
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/1
标签：燃气轮机论文; 技术论文; 我国论文; 机组论文; 国外论文; 动力论文; 性能论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;