張文毓

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司 第七二五研究所　河南洛陽(yáng)　471023

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燃?xì)廨啓C(jī)的市場(chǎng)分析

張文毓

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司 第七二五研究所河南洛陽(yáng)471023

發(fā)展集新技術(shù)、新材料、新工藝于一體的燃?xì)廨啓C(jī)，是國(guó)家高技術(shù)水平和科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。概述了燃?xì)廨啓C(jī)，分析了燃?xì)廨啓C(jī)民用和軍用市場(chǎng)，以及國(guó)內(nèi)大型民用工程燃?xì)廨啓C(jī)葉片的現(xiàn)狀，并介紹了我國(guó)目前燃?xì)廨啓C(jī)的研究進(jìn)展。

燃?xì)廨啓C(jī)； 葉片； 市場(chǎng)； 分析

燃?xì)廨啓C(jī)是繼蒸汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之后的新一代動(dòng)力裝置，具有熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好、機(jī)動(dòng)性好、可靠性高、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)40年代問(wèn)世以來(lái)，燃?xì)廨啓C(jī)獲得了飛速發(fā)展，在發(fā)電、管線動(dòng)力、艦船動(dòng)力、坦克和機(jī)車(chē)動(dòng)力等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

1　燃?xì)廨啓C(jī)概述

燃?xì)廨啓C(jī)的定義為： 由壓氣機(jī)、加熱工質(zhì)設(shè)備(如燃燒室)、透平、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備組成，將氣體壓縮、加熱后送入透平中膨脹做功，把一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)。

燃?xì)廨啓C(jī)分為三類(lèi)： ① 微型燃?xì)廨啓C(jī)，功率為幾百瓦，主要替代柴油機(jī)用于機(jī)車(chē)和坦克；② 輕型燃?xì)廨啓C(jī)，功率在1MW以上、50MW以下，應(yīng)用于循環(huán)發(fā)電、石油和天然氣的管道運(yùn)輸，鋼廠的焦?fàn)t廢氣再次燃燒，以及艦船等，歐美艦艇燃?xì)廨啓C(jī)裝配率在50%以上；③ 重型燃?xì)廨啓C(jī)，功率在50MW以上，主要用于大型艦船和區(qū)域發(fā)電。

1939年，瑞士BBC公司制成世界上第一臺(tái)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)是航空史上的一次動(dòng)力革命，以燃?xì)廨啓C(jī)作為原動(dòng)機(jī)的發(fā)電裝置首先在美國(guó)得到應(yīng)用，不少通信局站都采用了燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組作為交流備用電源，如美國(guó)索拉公司及DreeSser公司等生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組已成系列。

日本在20世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)，據(jù)介紹，因?yàn)槿毡臼且粋€(gè)多地震國(guó)家，為保證安全可靠，大部分通信局站都采用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組作為備用電源。川崎重工業(yè)株式會(huì)社于1970年完成第一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，現(xiàn)已生產(chǎn)固定備用式、車(chē)載式及拖車(chē)式多種容量和多種用途的系列產(chǎn)品。

挪威、意大利、法國(guó)等不少歐洲國(guó)家也都有自己的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品，并得到較普遍的應(yīng)用，如法國(guó)電信公司在20世紀(jì)90年代初開(kāi)始采用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組作為通信交流備用電源。

我國(guó)在20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始仿制蘇制軍用燃?xì)廨啓C(jī)，并逐步形成了燃?xì)廨啓C(jī)制造工業(yè)體系，以滿足我國(guó)航空工業(yè)的需要。

2　燃?xì)廨啓C(jī)民用市場(chǎng)分析

燃?xì)廨啓C(jī)體積小、質(zhì)量輕、啟動(dòng)快、安裝快，用水少或不用水，能使用多種液體和氣體燃料，在發(fā)電上多用于調(diào)峰。此外，燃?xì)廨啓C(jī)在油氣開(kāi)采輸送、交通、冶金、化工、艦船等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。

就西氣東輸管網(wǎng)主干管道而言，由新疆輪南氣田到上海市區(qū)，全長(zhǎng)4000km，沿線約40個(gè)增壓站。由此可見(jiàn)，天然氣長(zhǎng)距離輸氣管線將是燃?xì)廨啓C(jī)的最大用戶之一。

西氣東輸管道工程燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)組是國(guó)內(nèi)目前功率級(jí)別和壓力等級(jí)最高的機(jī)組，綜合技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，效率高，可靠性高，支持快速維修，控制系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。機(jī)組由RB211-24G燃?xì)獍l(fā)生器、RT62自由動(dòng)力渦輪、RF3BB36離心壓縮機(jī)、PIC控制系統(tǒng)、附屬支持系統(tǒng)組成。燃?xì)獍l(fā)生器是整套機(jī)組的核心部件，屬于航空改型產(chǎn)品，具有高可靠性，其工業(yè)機(jī)型從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研發(fā)，20世紀(jì)80年代開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于油氣生產(chǎn)領(lǐng)域。目前該機(jī)型已有近400臺(tái)在世界各地服役，總運(yùn)行時(shí)間接近1300萬(wàn)h[1]。

QD128燃機(jī)是中國(guó)研制生產(chǎn)的第一種輕型燃?xì)廨啓C(jī)，已成功打入國(guó)際市場(chǎng)。2011年7月，經(jīng)過(guò)激烈角逐，兩臺(tái)套QD128燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組及安裝調(diào)試工程中標(biāo)伊拉克米桑油田自備電站項(xiàng)目。QD128燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組還通過(guò)了伊朗能源部首批核心設(shè)備技術(shù)確認(rèn)書(shū)的審批，與伊朗一化工廠的8臺(tái)套聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目合同正在簽署中。此外，澳大利亞調(diào)峰發(fā)電項(xiàng)目目前處于投標(biāo)中。緬甸、伊朗、古巴、孟加拉國(guó)等國(guó)也對(duì)該燃?xì)廨啓C(jī)表現(xiàn)出濃厚的興趣，多次派人與中國(guó)洽談。伊拉克為建設(shè)N0 EPC/G/IS半移動(dòng)式12MW燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電項(xiàng)目，以及阿富汗、巴基斯坦、土庫(kù)曼斯坦為建設(shè)天然氣輸氣管線工程，都對(duì)應(yīng)用該燃?xì)廨啓C(jī)非常感興趣，目前正在與中國(guó)商談之中。

QD128燃?xì)廨啓C(jī)成功在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)銷(xiāo)售，使我國(guó)躋身國(guó)際燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)商行列，是一個(gè)歷史性的突破，具有里程碑式的意義，實(shí)現(xiàn)了中航工業(yè)為世界貢獻(xiàn)動(dòng)力的諾言。

小型燃?xì)廨啓C(jī)主要是400kW～15MW采用渦流式技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)，標(biāo)志性產(chǎn)品是美國(guó)索拉公司的星座系列和加拿大普拉特·惠特尼公司的ST系列，前者是專(zhuān)為地面應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)型燃機(jī)，后者為小型航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的地面改型產(chǎn)品，或稱(chēng)輕型燃?xì)廨啓C(jī)。

微型燃?xì)廨啓C(jī)主要是25kW～300kW并采用軸流技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)，標(biāo)志性產(chǎn)品主要是英國(guó)寶曼公司的TG系列微燃機(jī)和美國(guó)卡伯斯通公司的產(chǎn)品等。

世界重型燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)經(jīng)過(guò)60多年的研制、發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，目前已形成了高度壟斷的局面，即以通用電氣(GE)、西門(mén)子/西屋、原ABB等公司為主導(dǎo)核心，其它制造公司多數(shù)與主導(dǎo)公司結(jié)成伙伴關(guān)系，合作生產(chǎn)或購(gòu)買(mǎi)制造技術(shù)生產(chǎn)。

目前，世界輕型燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)也形成了GE、羅爾斯·羅伊斯、普·惠三大主導(dǎo)企業(yè)。近年來(lái)，俄羅斯、烏克蘭等國(guó)借助前蘇聯(lián)強(qiáng)大的航空工業(yè)基礎(chǔ)，也在加緊進(jìn)行航機(jī)改型工作，推出了一批輕型燃?xì)廨啓C(jī)。

美國(guó)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)在總體上處于世界領(lǐng)先地位，已開(kāi)發(fā)出FA型產(chǎn)品，正在開(kāi)發(fā)G型和H型(透平初溫1430℃，單機(jī)功率280MW，單機(jī)聯(lián)合循環(huán)功率480MW，系統(tǒng)效率突破60%)，并實(shí)施多項(xiàng)大發(fā)展計(jì)劃，如先進(jìn)動(dòng)力透平系統(tǒng)(ATS)等。美國(guó)還和歐洲合作執(zhí)行將高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型為先進(jìn)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)合作計(jì)劃(CAGT)。歐洲在發(fā)電用大型燃?xì)廨啓C(jī)方面不比美國(guó)遜色，德國(guó)、瑞士和瑞典有自己研制的高性能燃?xì)廨啓C(jī)。英國(guó)、意大利、法國(guó)等國(guó)都生產(chǎn)出當(dāng)今世界性能最好的FA型燃?xì)廨啓C(jī)。英國(guó)和法國(guó)在航機(jī)陸用領(lǐng)域也有很大進(jìn)展，日本在開(kāi)發(fā)高溫陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)方面進(jìn)展也很迅速。

國(guó)際燃?xì)廨啓C(jī)的主要生產(chǎn)企業(yè)有美國(guó)GE公司、法國(guó)阿爾斯通公司、美國(guó)索拉燃?xì)廨啓C(jī)公司、英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司、美國(guó)西屋電氣公司、德國(guó)西門(mén)子公司等。

國(guó)內(nèi)發(fā)電企業(yè)采購(gòu)商有上海閘電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電有限公司和中山嘉明電力有限公司等。

船舶企業(yè)采購(gòu)商有大連船舶重工集團(tuán)有限公司、上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船(集團(tuán))有限公司等。

航空企業(yè)采購(gòu)商有中國(guó)航空科技工業(yè)股份有限公司、西安飛機(jī)國(guó)際航空制造股份有限公司、成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司等。

燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)有東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司、上海汽輪機(jī)有限公司、西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司、杭州汽輪機(jī)股份有限公司、哈爾濱汽輪機(jī)廠有限公司、南京汽輪電機(jī)(集團(tuán))有限公司、青島捷能汽輪機(jī)集團(tuán)股份有限公司、勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械有限公司等。

近年來(lái)，中船重工集團(tuán)和中航工業(yè)集團(tuán)公司通過(guò)消化吸收烏克蘭UGT25000燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，已經(jīng)初步掌握了工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，有能力研制與管道壓縮機(jī)配套的高速燃?xì)廨啓C(jī)。

自20世紀(jì)50年代末以來(lái)，燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)成為中大功率天然氣管道增壓用途中最廣泛的驅(qū)動(dòng)機(jī)。截至2011年底，我國(guó)(包括中亞管道)安裝投產(chǎn)的長(zhǎng)輸天然氣管道壓縮機(jī)組近200臺(tái)，總裝機(jī)功率達(dá)4335MW，其中燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)組為146臺(tái)，ISO條件下裝機(jī)總功率已達(dá)3549MW。2015年，我國(guó)管道用燃?xì)廨啓C(jī)的保有數(shù)量超過(guò)200臺(tái)，總裝機(jī)功率超過(guò)5000MW。

華電分布式能源工程技術(shù)有限公司已與美國(guó)GE公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，在上海成立華電通用輕型燃機(jī)設(shè)備有限公司，生產(chǎn)航改型燃?xì)廨啓C(jī)，拓展中國(guó)分布式能源市場(chǎng)。GE將轉(zhuǎn)移部分部件在我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，并逐步提高國(guó)產(chǎn)化率。

我國(guó)將是世界上最大的燃?xì)廨啓C(jī)潛在市場(chǎng)。在美國(guó)，分布式能源已占全部能源總量的30%，而我國(guó)在這方面剛剛起步，市場(chǎng)潛力巨大。

3　燃?xì)廨啓C(jī)軍用市場(chǎng)分析

艦船動(dòng)力裝置主要有蒸汽動(dòng)力裝置、柴油機(jī)動(dòng)力裝置、核動(dòng)力裝置、燃?xì)鈩?dòng)力裝置和聯(lián)合動(dòng)力裝置。前兩種裝置發(fā)展得比較早，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)艦船，后三種系近十多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型動(dòng)力裝置。艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置是指以燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的全燃化動(dòng)力裝置，它自20世紀(jì)50年代末期起，尤其是60年代中期以來(lái)，已得到了極其廣泛的應(yīng)用，功率總數(shù)日益增長(zhǎng)，裝艦使用范圍日益擴(kuò)大，已由快艇發(fā)展到了護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、巡洋艦和直升機(jī)航空母艦等。

目前世界上燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)強(qiáng)國(guó)有兩派四國(guó)，兩派指以英美為代表的歐美西方流派和以前蘇聯(lián)為代表的東方流派，四國(guó)指英國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭，這些國(guó)家的代表性燃?xì)廨啓C(jī)有奧林巴斯、斯貝、LM2500、FT8、UGT-25000、WR-21、MT30等[2]。

英國(guó)是第一個(gè)將燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船動(dòng)力的國(guó)家，也是第一個(gè)將航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改為艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)家。1968年，英國(guó)海軍決定之后發(fā)展的大中型水面艦艇全部以燃?xì)廨啓C(jī)為主動(dòng)力，英國(guó)具有代表性的燃?xì)廨啓C(jī)有奧林巴斯、斯貝、WR-21和MT-30型號(hào)，分別用在護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、巡洋艦甚至是航母上，英國(guó)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)始終處于世界領(lǐng)先水平。

美國(guó)的燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)建立在英德兩國(guó)的基礎(chǔ)上，其中最具代表性的就是GE公司的LM-2500燃?xì)廨啓C(jī)。普·惠公司是美國(guó)的第二大航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商，主要從事軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)。普·惠公司于20世紀(jì)80年代末在成熟的JT8D發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了FT-8燃?xì)廨啓C(jī)，該機(jī)以單機(jī)功率大、質(zhì)量輕、尺寸小、機(jī)動(dòng)性好、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、可靠性好、振動(dòng)噪聲小等突出特點(diǎn)在工業(yè)應(yīng)用方面占據(jù)很大的份額。

早在1957年前蘇聯(lián)就制定了艦船燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展規(guī)劃，是世界上首先采用全燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置技術(shù)的國(guó)家。到1960年，蘇聯(lián)已先后完成第一代M-1、M-2、M-3，及第二代M-5、M-6、M-7兩代艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的研制生產(chǎn)，并大量裝艦。

烏克蘭因前蘇聯(lián)時(shí)代的工業(yè)布局原因，繼承了安東諾夫設(shè)計(jì)局等前蘇聯(lián)遺產(chǎn)，在研制燃?xì)廨啓C(jī)方面實(shí)力雄厚。烏克蘭除了繼續(xù)生產(chǎn)前蘇聯(lián)時(shí)代的UGT-8000、UGT-16000、UGT-15000等燃?xì)廨啓C(jī)外，還自主研制了UGT-25000燃?xì)廨啓C(jī)。

中航工業(yè)動(dòng)力所近年來(lái)發(fā)展了QD128、QC185、QC70、R010四款燃?xì)廨啓C(jī)，其中R010為重型燃?xì)廨啓C(jī)，QD128和QC185是中檔功率燃?xì)廨啓C(jī)，QC70是小功率燃?xì)廨啓C(jī)。QC185可用于大型驅(qū)逐艦，QC70則可用于氣墊船，這標(biāo)志著我國(guó)在裝備自主研制生產(chǎn)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)道路上邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。

目前，全世界從事燃?xì)廨啓C(jī)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的著名企業(yè)有28家，全世界使用的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)約有5萬(wàn)臺(tái)，而且全球的燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)幾乎被歐美公司所壟斷。

由于不同的歷史背景，燃?xì)廨啓C(jī)形成了不同的技術(shù)發(fā)展道路，一條是以羅爾斯·羅伊斯、普·惠、GE為代表的航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司用航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型成工業(yè)和船用航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)的道路，另一條是以西門(mén)子、ABB為代表遵循傳統(tǒng)蒸汽輪機(jī)理念發(fā)展出工業(yè)重型燃?xì)廨啓C(jī)的道路。工業(yè)機(jī)主要用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)和大型電站。

目前，在研制、生產(chǎn)輕型燃?xì)廨啓C(jī)的同時(shí)，沈陽(yáng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所、沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司和有關(guān)單位已著手開(kāi)發(fā)新型燃?xì)廨啓C(jī)，不久，擁有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型、輕型和微型三大系列燃?xì)廨啓C(jī)將陸續(xù)走向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。

4　國(guó)內(nèi)大型民用工程燃?xì)廨啓C(jī)葉片現(xiàn)狀

高溫材料是先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵材料，用以生產(chǎn)重型燃機(jī)氣缸和壓氣機(jī)動(dòng)靜葉片、環(huán)形件、燃?xì)鈱?dǎo)管等零件。無(wú)論是重型還是輕型燃?xì)鈾C(jī)，制約發(fā)展的關(guān)鍵部件仍舊是燃機(jī)葉片部件，目前重型燃機(jī)葉片全部采用進(jìn)口，每年葉片備件費(fèi)用在l億美元以上。為滿足工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的要求，渦輪葉片和導(dǎo)向葉片的要求更高。為進(jìn)一步提高渦輪入口溫度，導(dǎo)向葉片目前使用定向凝固柱晶和單晶高溫合金，國(guó)際上已使用第五代單晶合金制造導(dǎo)向葉片。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)葉片存在工藝穩(wěn)定性差、成品率低、表面防腐、耐高溫涂層工藝配套性能不夠等問(wèn)題。

目前一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中工作葉片分為3級(jí)，每級(jí)有92片工作葉片，共計(jì)276片。導(dǎo)向葉片也分為3級(jí)，共計(jì)108片。由于工作條件比較惡劣，燃?xì)廨啓C(jī)的各級(jí)葉片工作壽命平均為15000～24000h，也就是說(shuō)一臺(tái)新機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行約2a后，其工作葉片及導(dǎo)向葉片將進(jìn)入更新周期。按照燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片的總量，一臺(tái)正常運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)每年需要工作葉片備件110片、導(dǎo)向葉片備件60片。

從目前已運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)情況看，小型燃?xì)廨啓C(jī)每年需要?jiǎng)尤~片備件13200片、導(dǎo)向葉片備件7200片；中型燃?xì)廨啓C(jī)每年需要工作葉片備件3200片、導(dǎo)向葉片備件1740片。僅從葉片需求量上就反映出高溫合金的市場(chǎng)還是很大的，隨著今后燃?xì)廨啓C(jī)裝機(jī)容量的增加，葉片備件的市場(chǎng)需求更將逐年增加。

燃?xì)廨啓C(jī)是現(xiàn)代制造業(yè)的動(dòng)力之源，其中的渦輪高溫葉片是燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件之一，上海市科委重大專(zhuān)項(xiàng)課題“高溫合金葉片制造技術(shù)研究”在上海大學(xué)通過(guò)專(zhuān)家驗(yàn)收，這標(biāo)志著該領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)技術(shù)已接近國(guó)際最高水平。該項(xiàng)目的成功，不僅有助于我國(guó)在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵部件方面突破國(guó)外封鎖，對(duì)于國(guó)內(nèi)發(fā)電廠來(lái)說(shuō)也是重大利好消息。以重型燃機(jī)的1級(jí)渦輪為例，一共有96片高溫合金葉片，如果采用國(guó)外廠商的產(chǎn)品，一片葉片的制造成本在40萬(wàn)元左右，市場(chǎng)售價(jià)達(dá)100萬(wàn)元；但如果采用國(guó)產(chǎn)葉片，制造成本只有10萬(wàn)元左右，僅為國(guó)外價(jià)格的1/4，這無(wú)疑將大大降低電廠、大型客機(jī)、特種船舶等使用燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的成本。當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)單晶葉片投入市場(chǎng)還有3～5a的路程要走。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界每年需葉片約3500套，而目前的產(chǎn)能約2000套，存在市場(chǎng)空缺，空缺市值30億美元以上。亞太地區(qū)目前每年需求約700套，約有300套的市場(chǎng)空缺，市值9億美元，而且以10%～15%的速度增長(zhǎng)。

燃?xì)廨啓C(jī)葉片的制造公司主要有無(wú)錫鼎元精工機(jī)械有限公司、四川成發(fā)航空科技股份有限公司、通華燃?xì)廨啓C(jī)服務(wù)有限公司。上海電氣已制造出國(guó)際上最先進(jìn)的F級(jí)256MW重型燃?xì)廨啓C(jī)渦輪高溫葉片。

定向凝固鎳基柱晶高溫合金DZAl7G是我國(guó)先進(jìn)的第三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓一、二級(jí)渦輪葉片材料，DZ417G合金是在K417G合金基礎(chǔ)上研發(fā)成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利合金。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所高溫合金研究部研制了K444、K435、K452、K446和GH4413等5種抗熱腐蝕高溫合金，其最大特點(diǎn)是抗熱腐蝕性能優(yōu)異，力學(xué)性能穩(wěn)定性良好，適于制造艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)(如R0110重型燃?xì)廨啓C(jī))用渦輪葉片、導(dǎo)向葉片和整流支柱等高溫結(jié)構(gòu)件。這5種合金在微量元素的種類(lèi)和數(shù)量控制上具有創(chuàng)新，且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。此外，科研機(jī)構(gòu)還研制了高強(qiáng)抗熱腐蝕定向合金DZ411，用于10MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)和300MW級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)的高壓渦輪葉片；研制了目前國(guó)內(nèi)強(qiáng)度水平最高的抗熱腐蝕單晶合金DD10，正在準(zhǔn)備進(jìn)行20MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的葉片考核；發(fā)展了磷和硼復(fù)合強(qiáng)化的GH4169G合金，并已經(jīng)在航空工業(yè)中獲得了重要應(yīng)用[3]。

5　我國(guó)目前燃?xì)廨啓C(jī)的研究進(jìn)展

21世紀(jì)，發(fā)電設(shè)備和重要軍事設(shè)備動(dòng)力以燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)為主，未來(lái)艦船動(dòng)力和坦克動(dòng)力均采用燃?xì)廨啓C(jī)將是趨勢(shì)，燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)水平將成為一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)先進(jìn)程度的標(biāo)志。發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的銷(xiāo)售額比例為2∶3，而工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)中航空改型的輕型燃?xì)廨啓C(jī)所占比例不斷上升，即使是重型燃?xì)廨啓C(jī)也正在逐步采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)。目前我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的比例還很小。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域微型燃?xì)廨啓C(jī)重點(diǎn)項(xiàng)目課題“1MW級(jí)微型燃?xì)廨啓C(jī)及其供能系統(tǒng)研制”已在株洲通過(guò)了國(guó)家科技部組織的課題驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)首臺(tái)高性能1MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)研制成功。

我國(guó)管道用燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)如下[4-6]：

(1) 以進(jìn)口機(jī)組為主，型號(hào)集中。目前管道應(yīng)用較多的主要有GE、羅爾斯·羅伊斯公司的航改型燃?xì)廨啓C(jī)，索拉、西門(mén)子等公司的中小型重型燃?xì)廨啓C(jī)，以及烏克蘭、俄羅斯等國(guó)家的一系列燃?xì)廨啓C(jī)。目前國(guó)內(nèi)管道用燃?xì)廨啓C(jī)全部為進(jìn)口機(jī)組，市場(chǎng)被GE、羅爾斯·羅伊斯和索拉三家供應(yīng)商所占有，PGT25+和RB211兩款航改型燃?xì)廨啓C(jī)分享了30MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)，而索拉公司則壟斷了20MW以下級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)。因此，國(guó)內(nèi)管道應(yīng)用中保有機(jī)組型號(hào)比較集中，目前數(shù)量最多的為PGT25+、RB211和Titanl30三種機(jī)型。

(2) 以機(jī)組備用方式為主。

(3) 以大功率機(jī)組為趨勢(shì)。根據(jù)天然氣管道運(yùn)行的特點(diǎn)，適用燃?xì)廨啓C(jī)的功率等級(jí)大致可分10MW以下、15MW、20MW～30MW等幾個(gè)等級(jí)。近年來(lái)，效率更高、驅(qū)動(dòng)功率更大的燃?xì)廨啓C(jī)也開(kāi)始在天然氣管道，特別是海底管道中得到了應(yīng)用。

我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了一批中小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，主要以美國(guó)GE公司的6B、瑞士ABB的13D等燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為主。

石油化工行業(yè)包括油田、海上平臺(tái)、氣田的發(fā)電、增長(zhǎng)、注水、注氣，已經(jīng)開(kāi)工的西氣東輸管線增壓站需要2萬(wàn)kW等級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)作為壓縮機(jī)的動(dòng)力。

艦船用燃?xì)廨啓C(jī)總量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，未來(lái)主要有4000kW、10000kW、25000kW、33000kW等4種功率等級(jí)的燃機(jī)，4000kW和33000kW功率等級(jí)已有WJ6G型和FF8型，其余兩種功率等級(jí)產(chǎn)品有待研發(fā)。

隨著西氣東輸工程的實(shí)施，以小型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組和余熱鍋爐等設(shè)備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在廠礦企業(yè)、辦公樓、賓館、商場(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校等較分散而有一定規(guī)模的建筑群中逐步推廣使用，其功率為1000kW～5000kW。

當(dāng)前我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品的主要發(fā)展目標(biāo)如下： 重型燃?xì)廨啓C(jī)在批量生產(chǎn)40MW等級(jí)的基礎(chǔ)上，爭(zhēng)取近期內(nèi)能批量生產(chǎn)100MW和200MW等級(jí)的大功率、高效率燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組，并組成相應(yīng)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站，初步形成燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品，滿足我國(guó)發(fā)電市場(chǎng)的需要；爭(zhēng)取在5～10a內(nèi)批量生產(chǎn)7MW、15MW～20MW和25MW三種功率等級(jí)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)，以滿足我國(guó)海軍現(xiàn)代化的需要；爭(zhēng)取近期內(nèi)批量生產(chǎn)10MW～25MW的機(jī)械驅(qū)動(dòng)用燃?xì)廨啓C(jī)，以滿足輸氣輸油管線和高原機(jī)車(chē)動(dòng)力市場(chǎng)的需求。

6　結(jié)束語(yǔ)

在“西部大開(kāi)發(fā)”國(guó)家戰(zhàn)略的指引下，西氣東輸工程全面啟動(dòng)，被譽(yù)為綠色電力的燃?xì)廨啓C(jī)日益受到重視，特別是燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)逐漸成熟，再加上世界范圍內(nèi)天然氣資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以及世界范圍內(nèi)水資料的緊缺，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)在世界電力系統(tǒng)中的地位已發(fā)生了明顯的變化。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電行業(yè)必定會(huì)促使電力系統(tǒng)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和長(zhǎng)足的發(fā)展，我國(guó)將成為世界上最大的燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)。

[1] 孫啟敬.燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)組在西氣東輸管道上的應(yīng)用[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2006，19(1): 30-32.

[2] 火心.世界燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)巡禮[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊,2012(18)： 85-87.

[3] 郭建亭，周蘭章，袁超，等.我國(guó)獨(dú)創(chuàng)和獨(dú)具特色的幾種高溫合金的組織和性能[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2011,21(2): 237-250.

[4] 徐鐵軍.燃?xì)廨啓C(jī)在我國(guó)天然氣管道行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),2012，25(1): 12-16.

[5] 施培麗，李海偉.燃?xì)廨啓C(jī)鼓筒的熱應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].上海電氣技術(shù)，2015，8(1)： 31-35.

[6] 沈永根，蔡振銘.燃?xì)廨啓C(jī)中間缸制造技術(shù)的研究[J].裝備機(jī)械，2015(3)： 21-27.

The development of the gas turbine industry integrating new technologies, new materials and new process in onepiece is an important symbol to show national high-tech level and the strength of science and technology. An overview of the gas turbine was gived with an analysis on civil and military markets as well as the status of gas turbine blades applied to domestic large-scale civil engineering and an introduction on the progress of current development of the gas turbine.

Gas Turbine； Blade; Market； Analyses

2015年11月

張文毓(1968—)，女，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事情報(bào)研究工作，

E-mail： ZWY68218@163.com

TM611.24；TK471

A

1674-540X(2016)02-078-05