简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展

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文件编号：KG-AO-2497-54 简析燃气轮机发电机组的现状及未

来发展

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火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重视。

1.燃气轮机及其发电机组现状浅析

1.1.燃气轮机浅析

作为旋转式动力机械，气体以连续流动的方式在

燃气轮机中通过热能向机械能的转化，进而推动发电机组旋转。从世界范围来看，第一台燃气轮机由瑞士一家企业制造，时间为1939年。经数十年发展，机车与坦克动力、舰船动力、管线动力与发电等都有燃气轮机的身影。从结构上划分，轻型与重型燃气轮机为工业燃气轮机类型。当前，俄、英、美等发达国家已经将燃气轮机完全应用到了水面舰艇上。此外，海上采油、输油输气的管线加压装置也由轻型燃气轮机构成，实现了41.6%的热效率（简单循环）。高度垄断是重型燃气轮机制造领域的特点，重要的核心企业为ABB、西门子/西屋、GE、三菱等。轻型燃气轮机制造领域中主导企业为P&W、R.R与GE，其他国家也不甘落后，正在紧锣密鼓的航机改型。

上世纪五十年代末，国内开始制造重型燃气轮机。当时的上汽厂、南汽厂、哈汽厂身肩国家工业复兴的大任，在“厂校结合”形式下，自主研发出的燃气轮机位列世界领先，如3500hp机车用机组，1MW、3MW发电机组。近年来，随着我国工业化的不断升级，重型

燃气轮机也在不断的改造升级。为实现利用冶金企业的高炉煤气，美国GE与南汽厂通过技术交流，立足于MS6001B，6B-L型燃气轮机研发成功，实现再利用高炉煤气的环保要求。从科研实力分析，国内研究所或高校储备着大量科研设施与科研人员，如哈尔滨工业大学、清华大学、国家电网热工研究院、中科院工程热物理研究所等，研究出的一批批优秀成果（红旗360、东风I型叶型）。当然，设备不够集中，先进性尚待提高，完善工作仍需继续。

国内航空系统是轻型燃气轮机的集结地，在航空发动机领域，研究设计院、制造厂数量众多，职工数量上万。在上世纪70年代，邮电、石化、油田等企业都应用到了331厂、410厂研发的WZ-6G、WJ-6G、WJ-5G等产品型号。在技术改造与创新实践中，燃气轮机的制造工艺已经掌握成熟，精密机加设备成套，特种工艺设备应有尽有，气冷涡轮叶片制作方便，喷嘴、内外套、火焰筒以及燃烧室的制造也较为常见，可以说，我国有强大的生产轻型燃气轮机系统优势。

总的说来，燃气轮机工业的产业集聚性不强，起步晚，基础优势明显，发展迟缓，产业分散。虽然存在诸多的薄弱缺点，但缺口尚可快速弥补。从设计、实验、材料与加工分析，加工能力最佳，材料与设计尚待提升。国内除了对大型轮盘快速应力处理、定向结晶片等设备与工艺的加工存在难度外，现有设备是可以完成其他产品加工的。

1.2.燃气轮机发电机组浅析

燃气轮机发电机组主要功能在于驱动发电机正常发电，联合蒸汽燃气循环为常见的发电机组，相比于通常的燃煤发电，采用联合蒸汽燃气循环具备环保节能、安装时间短、高效率、投入成本低、装置整体体积不大以及迅速启停的优势。所以，联合式的蒸汽燃气循环，在减排节能、机组调峰、谷峰差问题解决等方面，应该成为各工业领域重点发展方向。

2.燃气轮机发电机组的未来走向浅析

沿海经济发达区为分布燃气轮机发电机组的主要区域，另外，油气田、大中城市也有零星分布。进口

机组是国内燃气轮机发电机组的主要来源，功能在于发电，其余少数用在坦克、舰船动力、增压、注气与注水。立足发电千瓦做统计，仅有7%为国产。

所以，在将来的燃气轮机发电机组发展中，要坚持自主创新的道路，增强自主研发能力，只有自己掌握了核心技术，方能实现工业的完全独立。相关工业领域应该走校企联合、产学研相结合的道路，利用高校优秀人才，结合企业生产实际，研发出新一代燃气轮机技术。当前，新材料为燃气轮机技术研发方向，想要实现发动机的理想工作水平，有必要做到>1600-1800℃的透平初温，排除冷却系统。淘汰现用的合金材料，以高温性能加、密度小的材料为选择方向，那么陶瓷可能成为首选。

分析国家工业政策，能源市场变动，加上环保理念的深入，燃气轮机及其发电机组的应用领域也将不断扩展。目前,国内由南京汽轮电机（集团）有限责任公司与GE公司合作生产的40MW（6B）和125MW（9E）等级的燃机已经应用于生产领域。同时正在和GE公司

完成了70MW（6FA）等级的燃机合作生产计划。需要构建联合蒸汽/燃气循环发电机组，打造系列产品，为国内发电服务。在舰用燃气轮机方面，有必要制造多样化档次功率，为现代化海军服务。在高原机车以及输油输气管线的动力上，制造的燃气轮机机械驱动力应在10-25MW，满足资源利用。

最后，燃气轮机发电机组还要走符合中国能源国情的道路，作为煤炭利用大国，天然气在能源利用比重上占有量非常少，煤炭依然是我国重要能源。所以，燃气轮机的制造有必要考虑煤炭的燃烧实际，以上情况在短时间内并不会改变。但是，国家政策正偏向于降低煤炭利用比重，逐渐提高天然气的消费比例。为此，各生产企业也应加紧生产新能源利用发电机组。

走规模化、系列化以及集成化的燃气轮机的生产道路，实现压比高、效率高、功率高的目标还需要较长时间努力。所以，未来燃气轮机及其发电机组的升级改造，应该根据燃气轮机的运行实际、技术掌握力度基础上，做好技术完善工作。中国是能源利用大国，