蒋洪德院士-重型燃气轮机发展历程和我国发展战略探讨_868706341

〈先

重型

我国发展战略探讨

蒋洪德

热能工程系动力机械及工程研究所

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燃气轮机热力循环：压缩-加热-膨胀-冷却

燃气轮机三大部件：压气机、燃烧室、透平

热能工程系动力机械及工程研究所

空军/海军/民用航空

核心动力装备

全球发电量1/5来自燃气轮机与联合循环,热效率高达60%

重型燃气轮机发展历程和我国发展战略探讨

1930-1937年间，英国人Whittle 获得燃气轮机专利, 发明离心压气机+ 单管/多管燃烧室

喷气发动机和喷气式飞机的诞生地：德国1930年代德国也申报了燃气轮机专利，1942年发明第一台喷气发动机Junkers Jumo

装备Junkers Jumo

(纳粹德国空军)，二战时期生产约500架

1939年BBC公司研制出世界第一台发电用重型燃气轮机（1.6MW）

多级轴流压气机+单管

燃烧室+多级轴流透平

成

重型燃气轮机基本结构

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2. 五十年来世界重型燃气轮机

全球1MW以上发电用重型燃气轮机销售量总台数：1.95万台

全球发电总量近1/5来自燃机和联合循环

多级轴流压气机燃烧室多级轴流透平

控制系统

辅机系统

代表燃气轮机技术档次的标志：燃气初温（T3）

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五十年来重型燃气轮机技术有了革命性进步

五十年来重型燃气轮机技术有了革命性进步（续）燃气初温

当代级、先进级、未来级重型燃气轮机主要性能投产年代

多级轴流压气机：

3D设计技术、高效

率、高稳定性

多级轴流透平：综合空气冷却技术（气膜、冲击、带肋

多级轴流压气机：

3D设计技术、高效

率、高稳定性，

多级轴流透平：蒸汽/综合空气冷却技术（气膜、冲击、

多级轴流压气机：

3D设计技术、高效

率、高稳定性、

多级轴流透平：新一代蒸汽/空气综合冷却技术+新一代

关键技术：干式低污染燃烧技术(扩散、预混、分级)、燃烧稳定性、冷却技术、密封技术、试验技术

当代F级空气冷却（开式）多级轴流透平

先进G/H级蒸汽冷却（闭式）多级轴流透平

三代镍/钴基超级合金精密铸造透平叶片

常规（多晶）定向结晶单晶

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《碳捕获煤基动力系统先进燃气轮机计划总体目标(2005-2015，政府投资$1.3亿)

《碳捕获煤基动力系统先进燃气轮机计划先进燃气轮机开发与验证目标

GE公司合成气/氢燃气轮机开发目标

GE公司合成气

•IGCC系统集成:

以7FA基础开发(合成气7FB已完成、燃氢7FB开发中)

GE公司7FB/9FB燃气轮机主要研发内容

•加大透平通流能力+透平叶片材料与TBC涂层改进

•多喷嘴燃烧室(MNQC)

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以SGT6-6000G(W501G)为基础开发燃氢/合成气燃机

Siemens公司燃氢燃气轮机主要新技术压气机加末级、部分

压气机排气去空分

重型燃气轮机发展历程和我国发展战略探讨3. 五十年来我国重型燃气轮机

1。早期(1950-1970s):以前苏联技术为基础，自主研发阶段•自主设计、实验、制造200-25000kw 燃气轮机

3。近期(2000以来):引进当代先进F/E级技术、消化吸收再创新•以西气东输和进口液化天然气（LNG）为标志，为燃气轮机提供

我国燃气轮机产业正在实现本地化制造

热能工程系动力机械及工程研究所

热能工程系动力机械及工程研究所

十五期间我国海军燃气轮机研制的主要进展•海军全套引进乌克兰设计舰用燃气轮机

级参数）设计资料和加工工艺，国产化率接近

已小批投产并装备国产驱逐舰

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十五期间科技部燃气轮机重大专项（863项目）主要进展•中国一航采用乌克兰技术研制

轮机（E+级参数），现已完成样机厂内空负荷试车

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燃气轮机的

技术问题研究（

清华大学工程热物理研究所

上海交通大学西安交通大学

北京航天航空大学哈尔滨工业大学

中船重工第703研究所东南大学

首席科学家：蒋洪德黄伟光

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《国家自主创新基础能力建设•2008年国家发改委批准组建

4.

我国重型燃气轮机产业市场现状与前景分析•现状：燃气轮机联合循环发电装机约3000万千瓦，为全国总装机（2008年底）的4.2%

•具有F/E级重型燃气轮机大型部件（非热端部件）加工、整

我国重型燃气轮机自主研发面临的几个重大问题

总原则：消化吸收再创新

•执行中几个重大问题