原林

（深圳市能源環(huán)保有限公司，廣東 深圳 518000）

燃氣輪機是與國家能源相關的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是能源動力設備領域最高端的產(chǎn)品。燃氣輪機的發(fā)展對先進生產(chǎn)和能源技術的研究具有重要意義，在促進國民經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。燃氣輪機應用廣泛。它不僅是國防裝備中的關鍵裝備，而且在電力、能源開發(fā)與輸送、分布式能源系統(tǒng)等領域發(fā)揮著不可替代的戰(zhàn)略作用。燃氣輪機投入使用已有幾十年的時間，在不斷的創(chuàng)新與研發(fā)中已達到了較高的水平。目前，先進的J 級燃氣輪機最大功率460MW，初始溫度1600℃，單循環(huán)效率接近41%，聯(lián)合循環(huán)效率超過60%。由于重型燃氣輪機產(chǎn)品體系的特殊性，在行業(yè)中逐漸形成了通用電氣、阿爾斯通、西門子、三菱等幾個著名企業(yè)壟斷的局面。中國三大電力集團的哈爾濱電氣、上海電氣（上海）通三菱（日本）、東方電氣（東方）和西門子（德國）共同生產(chǎn)重型燃氣輪機，但他們并沒掌握核心設計技術。由于我國燃氣輪機起步較晚，因此，總體與重型燃氣輪機三大巨頭的水平差距較大。嚴格意義上的燃氣輪機產(chǎn)業(yè)還沒有形成，所以我國還不具備自主創(chuàng)新與研發(fā)的能力，總體水平落后20 ～30 年。

1 采用高循環(huán)參數(shù)

改變?nèi)細廨啓C參數(shù)是提高燃氣輪機性能的有效途徑。其主要參數(shù)有熱功率、比功率、壓比、渦輪進口溫度等，各參數(shù)的變化對燃氣輪機的性能有一定的影響。特別是高循環(huán)參數(shù)下，渦輪進口溫度的升高對燃氣輪機的燃點有一定的影響。渦輪進口溫度需要達到溫度定值，如62℃是民航發(fā)動機發(fā)展所需要的渦輪進口溫度。高循環(huán)參數(shù)渦輪進口溫度與燃氣輪機的應用有一定的關系。要根據(jù)實際應用性能，科學有效地調(diào)整高周參數(shù)汽輪機進口溫度，以適應燃氣輪機的應用，推動現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，提高燃氣輪機的性能，可以保證現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的質量。當機組轉速與電網(wǎng)頻率一致時，不管燃油量如何變化，對轉速都不會產(chǎn)生影響。但是，隨著燃料量的波動，燃氣輪機的負荷輸出也會發(fā)生變化，導致spref的波動。在一定的燃料量下形成spref 的自循環(huán)，從而影響波動。隨著燃氣輪機本身的熱容量，在此過程中的緩沖算法就會減弱波動。因此，余熱鍋爐的熱容對負荷波動有較強的抑制作用。綜上所述，加載階段的燃料體積波動小于加速階段，特別是聯(lián)合循環(huán)機組。

2 改善部件結構及性能

2.1 壓氣機部件

燃氣輪機最重要的部件就是壓氣機部件。在燃氣輪機工作過程中，壓縮機通過壓縮空氣來提高燃氣輪機的做功。如果能減小壓縮，則可以提高工作的機械效率。機械效率越高，燃氣輪機的性能越好，在實際工作中能更好地發(fā)揮燃氣輪機的作用。有些燃氣輪機（如船用燃氣輪機和發(fā)電用應急燃氣輪機）對機動性要求很高，因此，需要對喘振裕度較高的壓縮機進行計算，否則，在加減速時會發(fā)生喘振。超跨音速壓氣機最重要的工作特性是“強三維效應”，也就是說，通過壓縮機工作輪的氣流形成了一個復雜的三維流動場，工作熵沿葉片高度下降，增加了二次流動損失和新的沖擊波損失。燃氣輪機有著廣泛的應用。壓縮機部件有一定的使用壽命，因此，需要根據(jù)其運行強度進行更換。例如，一些重型燃氣輪機在航海等領域的壓縮比也在不斷提高，提高了三維流動的相應效果，促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，滿足了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。

2.2 渦輪部件

改變渦輪部件是燃氣輪機的另一重要部件，其參數(shù)是提高燃氣輪機性能的重要指標之一。所有燃氣渦輪機部件的效率對整個燃氣渦輪機至關重要，因此，必須盡可能提高其參數(shù)。在參數(shù)改進過程中，必須根據(jù)燃氣輪機的應用情況，科學有效地改變了參數(shù)。與此同時，由于蒸汽渦輪機的部件是非常昂貴的耐熱合金和復雜的生產(chǎn)技術的熱部件，減少蒸汽渦輪機部件的數(shù)量可能會大大降低成本。從改進性能的角度來看，燃燒室的主要目的是減少減壓、提高燃燒效率、提高溫度和減少冷空氣量。然而，減少污染物排放是對當前燃氣輪機機房更重要的技術指標?，F(xiàn)代工業(yè)在生產(chǎn)過程中應注重生態(tài)環(huán)境的保護。目前，國家對企業(yè)環(huán)境評價基本實行一票否決制，環(huán)境評價不合格的企業(yè)不能生產(chǎn)。

3 采用先進的熱力循環(huán)

3.1 回熱循環(huán)

回熱循環(huán)是一種熱循環(huán)方式，是提高機組效率的有效途徑。通常，余熱用于完成再生循環(huán)。因此，在一個簡單的循環(huán)中，我們必須決定是否要增加熱交換器。通過從渦輪機排出的排氣，進入燃燒室的高壓空氣升溫，高壓空氣進入燃燒室進一步燃燒，溫度上升。提高溫度可以保證燃氣輪機的性能，有助于提高其效率。在相同的渦輪進口溫度下，可以降低油耗，提高熱效率15%～20%。熱效率的提高提高了燃氣輪機的機械效率，而高的排氣溫度對其影響更為顯著。燃氣輪機排氣溫度高，對溫度有一定要求?；責嵫h(huán)能更科學、有效地提高高溫汽輪機的排氣溫度，有利于提高工作效率。

3.2 再熱循環(huán)

再熱循環(huán)也是一種熱循環(huán)，對提高燃機效率起著重要作用。再熱循環(huán)是通過增加燃氣輪機的膨脹功來增加燃氣輪機的比功。比功率的增加促進了整個再熱循環(huán)。通常在高壓渦輪機和低壓渦輪機之間增加燃燒室，在高壓渦輪機中燃燒氣體，然后，進入低壓渦輪機，稱為再熱循環(huán)。再熱循環(huán)的應用提高了燃氣輪機的性能，有效地提高了工作效率，保證了工作質量。

3.3 間冷循環(huán)

中冷循環(huán)是一種熱循環(huán)。燃氣輪機通常分為高壓和低壓壓縮機的兩部分，低壓壓縮機通過水或其他媒介冷卻空氣，然后，進入低壓壓縮機形成中間冷卻周期(或冷卻周期)。

3.4 蒸汽回注循環(huán)

這個循環(huán)，也被稱為長度循環(huán)，使用氣體將熱交換器中的回收水加熱成過熱蒸汽。不同部分的蒸汽量（從燃燒室噴到汽輪機前面的一個地方），與壓縮機提供的空氣一起加熱到汽輪機的進口溫度，然后，一起流過汽輪機進行膨脹工作。總之，F(xiàn) 型燃氣渦輪機及其改造是我們?nèi)細鉁u輪機的主要部件。燃氣渦輪驅動調(diào)制的靈活性也意味著燃料波動引起的輸出能量波動也很明顯。結合燃氣渦輪機管理的原則和邏輯，分析不同階段的“靈活性”氣體渦輪機，指導和建議評估功能和故障，以及進一步提高人們對燃氣渦輪機的某些特性的認識。

4 燃氣輪機發(fā)展建議

4.1 驅動燃氣輪機產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新

搭建燃氣輪機產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新平臺，整合工業(yè)開發(fā)、研發(fā)和生產(chǎn)資源。大力推動燃氣輪機企業(yè)從引進、消化、吸收、再創(chuàng)新向自主、綜合創(chuàng)新轉型和現(xiàn)代化，支持配套企業(yè)密切參與發(fā)動機關鍵產(chǎn)品的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化過程。逐步建立以企業(yè)為導向、以市場為導向的創(chuàng)新體系，鼓勵企業(yè)和高校職工建立生產(chǎn)、教學、研究、使用、投資相結合的研究平臺，加快高校科技成果的轉化和產(chǎn)業(yè)化。支持企業(yè)、高校和研究機構向社會開放資源，將一套內(nèi)部平臺轉變?yōu)樾袠I(yè)共同技術研發(fā)平臺和行業(yè)測試驗證平臺。鼓勵各類技術創(chuàng)新主體在一系列關鍵領域探索共同的關鍵技術，形成自主知識產(chǎn)權體系，為產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展提供動力。

4.2 構建燃氣輪機領域協(xié)同技術開發(fā)

鼓勵企業(yè)研發(fā)的燃氣輪機、研究機構和大學的制造系統(tǒng)研發(fā)更狹窄和協(xié)作，積極鼓勵和支持研發(fā)力量,強烈的結合，積極引進國內(nèi)外研發(fā)力量，支持跨區(qū)域協(xié)同研發(fā)，提高燃氣輪機行業(yè)的技術創(chuàng)新能力。

4.3 重視燃氣輪機創(chuàng)新要素的保障與協(xié)調(diào)

促進的注意力和保證各類文體的創(chuàng)新研發(fā)單位的燃氣渦輪機，以及協(xié)調(diào)和支持的政策研究和發(fā)展的投資，建設研發(fā)機構和研發(fā)平臺，高級研發(fā)和建立團隊。綠色通道的應用系統(tǒng)主要的研究和發(fā)展項目，加強協(xié)調(diào)和支持，并優(yōu)先考慮建筑的土地形成大示范項目的研發(fā)領域的燃氣輪機的企業(yè)和研究機構從事燃氣輪機的發(fā)展。

4.4 強化燃氣輪機行業(yè)人才培養(yǎng)和管理機制

建立人才培養(yǎng)機制的燃氣輪機產(chǎn)業(yè)優(yōu)化配置高校學科和專業(yè)的制造設備，完善的職業(yè)培訓和繼續(xù)教育制度，提高學生有效的培訓機制，以滿足工業(yè)氣體行業(yè)人才需求的渦輪機。加強企業(yè)人才合作，開辟人才共享渠道。完善與市場經(jīng)濟相適應的人力資源管理機制和政策，滿足燃氣輪機發(fā)動機研發(fā)人員的多種需求，為實施以創(chuàng)新為導向的發(fā)展戰(zhàn)略提供智力支持。

5 結語

由于諸多歷史原因，我國燃氣輪機技術與世界領先水平還有一定差距。鑒于燃氣輪機在經(jīng)濟建設和國防工業(yè)中的重要作用，進一步發(fā)展燃氣輪機技術勢在必行。目前，我們還需要繼續(xù)學習國外先進技術經(jīng)驗，同時提高自身的研發(fā)能力，正所謂“百尺竿頭更進一步”!