《中國航空報》：燃氣輪機國產化進入衝刺期

來源：中國航空報

7月19日，國家能源局綜合司發佈關於第一批燃氣輪機創新發展示範項目的公示，擬就哈爾濱汽輪機廠有限責任公司、東方汽輪機有限公司、南京汽輪機有限公司等單位申報的22個燃機型號和兩個運維服務項目共24個項目開展示範，加快推進燃氣輪機創新發展。緊接着，7月29日，國內首台自主研發F級重型燃機（5萬千瓦重型燃機）正式進入安裝試驗階段，下一步即將進行整機點火試驗。

兩個月前，由國家電投牽頭的國家科技重大專項──F級30萬千瓦重型燃機已完成主要設計工作，壓氣機、燃燒室和透平等關鍵零部件試製和試驗正在開展，尤其是透平完成第一級靜、動葉鑄件首件鑑定，實現了重型燃機大尺寸高温透平葉片的自主設計及材料、冶煉、製造等國產化。燃氣輪機國產化進入關鍵時期。

構建完整的重型燃機產業體系

燃氣輪機技術被譽為“皇冠上的明珠”，其核心技術包括設計能力和試驗能力，必須靠自己研發。2002年以來，我國通過政府主導、打捆招標的方式引進了E、F級重型燃機的製造技術，目前基本都實現了主要部件的國內製造。但國內主機廠商僅僅取得了裝配製造技術的國產化，其核心技術還是掌握在國外企業手中。

2016年底，國家能源局印發《能源技術創新“十三五”規劃》指出，掌握微型、小型燃氣輪機設計、試驗和製造技術，實現中型和重型燃氣輪機的設計、試驗和製造自主化。通過引進、消化、吸收、再創新的技術途徑，開展30萬千瓦級重型燃氣輪機整機裝備研製，完成整機設計、關鍵部件試驗及工業考核，完成樣機制造以及試驗驗證；完成F級5萬~10萬千瓦重型燃氣輪機設計和樣機制造，完成全尺寸燃燒室的全温全壓性能試驗、透平葉片冷卻效果試驗、整機空負荷試車；實現百千瓦級微型燃氣輪機和兆瓦級小型燃氣輪機分佈式發電系統的應用和大規模推廣應用。

“雖説目前F和F+燃機實現了國產化製造，但有四個問題仍普遍存在。一是製造技術不完整，例如包括鑄件毛坯在內的高温葉片技術。二是服務技術不自主。三是出口權限被控制。四是研發技術不掌握，這嚴重製約了整個燃機工業鏈條的上下游各個產業的健康發展，也與我國製造強國的發展目標有巨大差距。”上海電氣燃氣輪機有限公司副董事長陳學文説。

2017年，國家能源局發佈了《依託能源工程推進燃氣輪機創新發展的若干意見》重申，到2020年，結合引進技術消化吸收，我國將突破重型燃氣輪機設計技術、高温部件製造技術和運行維護技術，解決燃氣發電項目設備瓶頸，國內基本形成完整的重型燃氣輪機產業體系。各部門、企業要根據能源市場需求，在消化吸收引進技術基礎上，加快發展具備自主知識產權的30萬千瓦級燃氣輪機，並繼續推動5~7萬千瓦等級原型機自主開發、製造和試驗。在開展F級燃機技術研究的同時，推動G/H級先進高效率燃氣輪機的自主研製工作。以熱部件為標誌，進一步完善和提升重型燃機關鍵部件製造技術和能力。

掌握高温葉片材料和製造技術

在第一批燃氣輪機創新發展示範項目公示名單中可以看出，重型燃氣輪機核心熱端部件高温材料與製造技術成為燃氣輪機國產化亟待突破的關鍵問題。

如哈爾濱汽輪機廠有限責任公司依託江蘇華電贛榆海頭3台25兆瓦級燃氣分佈式能源創新發展示範項目，推進燃燒器、透平葉片等毛坯鑄造、自主加工製造；上海電氣依託望亭發電廠二期F級燃氣-蒸汽聯合循環發電工程燃氣輪機示範項目，推進全部四級靜/動葉、燃燒器、持環、密封環等的毛坯鑄造及加工製造以及控制系統自主化設計；東方汽輪機有限公司依託四川華電內江白馬兩台40萬千瓦級重型調峯燃機項目，推進第三級靜葉、第四級動/靜葉的毛坯鑄造（含認證）及加工製造。

《能源技術創新“十三五”規劃》強調，掌握F級重型燃氣輪機高温材料與製造技術，未來突破G/H、J級重型燃氣輪機葉片材料及製造關鍵技術。研究內容包括開展抗熱腐蝕等軸晶鑄造高温合金及大型渦輪葉片工程化應用技術研究、高強抗熱腐蝕定向合金及定向空心渦輪工作葉片工程化應用技術研究，完成F級重燃用一、二級和G/H級重燃二級渦輪動葉片的研製與考核驗證。突破抗熱腐蝕單晶高温合金和大型單晶空心葉片製造技術，形成製造規範和驗收標準。開展超級氣冷葉片製造技術研究、高温長壽命50攝氏度和100攝氏度熱障塗層材料及應用技術研究，發展渦輪葉片用長壽命高温防護熱障塗層成套技術及塗層使役評估方法和壽命預測模型。建立燃機葉片使役損傷檢測評價標準和基於組織損傷的壽命評估技術。

從全球重型燃機研發的趨勢看，要進一步提高功率和效率參數、降低氮氧化物排放水平、提升運行靈活性包括啓停機組的速度和部分負荷下的效率。進一步延長熱部件壽命和降低全生命週期的使用成本，進一步增加燃料適應性。