太行110重燃會用於航母動力嗎_風聞

“太行110”重型燃氣輪機通過產品驗證鑑定了。看來已經量產、發運了。

太行110重燃

已經發運了

“太行110”設計功率110兆瓦，可使用燃油、天然氣等多種燃料，適合熱電聯產、天然氣調峯、聯合循環發電等，還可配合風電、光伏、水電等作為調峯電力。與同等功率的火電相比，一年可減少碳排100萬噸，聯合循環一小時發電超過15萬千瓦-小時，可滿足15000個家庭一天的用電。

“太行110”在2019年獲得國家能源局列為首批燃氣輪機創新發展示範項目，2020年改進型重燃總裝下線，2022年在中海油深圳電廠氣動示範運行，目前已累計運行超過14000當量小時，其中單台運行時數超過7000當量小時。

從一開始，人們就對“太行110”是否會上艦有濃厚的興趣。作為驅護艦的動力，“太行110”嫌大了，但用於航母動力，在功率級上正合適。美國“小鷹”級航母用8台鍋爐，產生210兆瓦的功率。兩台“太行110”正好合適。

根據“小鷹”級運作經驗，在中速巡航時，4台鍋爐停爐節油，餘下4台鍋爐就足夠航行動力和一般電力需要了。問題是剩餘功率很少，加速時間很長，從10節加速到20節需要150-300秒，加速到30節需要所有8台鍋爐一起出力才可能，只有4台鍋爐的極限速度為28節，另外4台鍋爐從升火到全功率則需要1-2小時。

相比之下，核動力反應堆是常年運轉的，沒有升火時間的問題，從10節加速到20節只需要60-90秒，加速到30節則在10分鐘以內完成。加速性是航母使用核動力的原因之一。最大功率、油彈載量、補給頻次、在航率、全壽命使用成本等方面，核動力實際上並無特殊優勢。

中國海軍見識燃氣輪機是從美國LM2500開始的，裝在052級112艦（“哈爾濱”號）和113艦（“青島”號）上。LM2500體積小、功率大、耗油低、啓動快，據説90年代中國工程師首次接觸時，驚歎“此物只應天上有”。

當然，見少識寡的年代早都過去了，中國海軍也解決了燃氣輪機動力問題。這是1993年中國從烏克蘭引進的UGT25000（也稱DA80），人稱“狗頭兩萬五”。國產化後，也稱AGT25000，更多時候直接簡稱為GT25000。

烏克蘭的Zorya-Mashproekt及其前身研發和製造了前蘇聯所有的艦用燃氣輪機，UGT25000是在90年代設計的第三代。有意思的是，UGT25000誕生時，烏克蘭和俄羅斯已經漸行漸遠，而且烏克蘭和俄羅斯都沒有相應的造艦需求，UGT25000意外地成為“中國特供”。

國產化並解決了最初的技術問題後，GT25000已經成為中國海軍的主力燃氣輪機，裝用052x級和055級驅逐艦。

和“太行110”相比，UGT25000有點傻大黑粗

LM2500要細巧一點，但也沒有差太多，畢竟是60年代設計的

受限於母體基本技術，GT25000比較“傻大黑粗”，不過熱效率和LM2500相當，都在36-38%範圍。

“太行110”與UGT25000或者LM2500相比，明顯短粗。短是因為壓氣機效率大大提高，用較少的級數達到更高的壓縮比。粗是因為更大的空氣流量，畢竟這是110兆瓦，UGT25000和LM2500都是25兆瓦級的。

這也意味着“太行110”不可能直接替換GT25000，功率太大了。但用於航母呢？這是一個有趣的問題。

“尼米茲”級2台威斯汀豪斯A4W反應堆提供194兆瓦的功率。也就是説，兩台“太行110”就超過“尼米茲”的功率了。如果説“尼米茲”級的功率受到反應堆的限制，“小鷹”級的8台鍋爐提供210兆瓦功率，和兩台“太行110”更加接近。

“小鷹”級的航速達到32節，“尼米茲”級只有“30+”節。在設計的時候，“尼米茲”級稍低的航速還引起過擔憂，因為當時美國海軍艦載機的起飛是按照“小鷹”級的航速設計的，此前的“福萊斯特”級是34節，“中途島”級是33節，戰時的“埃塞克斯”級也是33節，“小鷹”級已經降低了。

據報道，“遼寧”號和“山東”號也是31-32節，8台鍋爐提供164兆瓦功率，但排水量比“小鷹”級要低很多。

不管“太行110”是否最終上艦，“福建”號是肯定用不上了。未來中國航母也可能更大，達到10萬噸滿載排水量，兩台“太行110”還是核動力？

核動力有很多好處，但全球航程實際上並不重要，因為護航艦隊還是需要加油的，艦載機的航空燃油也需要途中補給。核動力航母最大的好處是自己不需要加油，降低艦隊的加油負擔。至於核動力才能提供充足的蒸彈或者電彈動力，在蒸彈時代是有意義的，在電彈時代未必。電力就是電力，用什麼原動力發電並不重要。

而且從中國海軍現實的作戰半徑出發，加油負擔並不突出。“小鷹”級的航程達到19300公里，中國常規動力航母也達到相應航程的話，夠用了。

重要的是，“太行110”提供了全新的艦船動力可能。

艦船燃機已經發展到第四代，採用中冷和回熱，簡稱ICR，以羅爾斯-羅伊斯WR21為代表。中冷是在中壓和高壓壓氣機之間對進氣水冷，降低進氣温度，降低進氣背壓，提高進氣密度，提高進氣質量流量。回熱是用廢氣餘熱預熱高壓壓氣機出氣，提高燃燒室進氣温度，增加燃燒室出力。

ICR比一般燃氣輪機增加了中冷（intercooler）和回熱（recuperator），用中冷提高進氣密度，用回熱提高進氣温度，達到增加出力、降低油耗的目的

羅爾斯-羅伊斯WR21

這樣一冷一熱貌似多此一舉，其實不然。

燃氣輪機是外燃機，儘量增加空氣流量才能增加燃油流量，提高出力。同時，更大的燃氣流量也提供更大的功率，吹動動力渦輪，最終轉化成機械能。所以中冷是必要的。先進的汽油發動機也用中冷，對渦輪增壓後的空氣冷卻，提高最終進入燃燒室的空氣密度，使得單位體積氣缸裏能注入更多的空氣和燃料，提供更大的出力。

燃燒室的功用是提高燃氣温度。用同樣多的燃料，當然進氣温度越高，即使燃燒温升不變，出口温度也越高。進氣温度提高後，當然空氣密度下降，這裏就是一個優化問題了。

ICR燃氣輪機的油耗與中速柴油機相當，對於艦船動力來説，很省油了。柴燃聯合裏的柴油機就是中速柴油機，甚至高速柴油機。也就是説，ICR可以用054A的油耗，達到055的動力。烏克蘭號稱也在研製ICR燃機，但資金、應用和戰爭使得這一夢想可能永遠停留在夢想裏。更加省油的低速柴油機太大太重，一般只用於大型低速民船。

ICR燃氣輪機的優點在於高度整合的熱力學循環，缺點也在於高度整合的熱力學循環。中冷器和回熱器要小心翼翼地啓動、併入，否則可能造成燃氣輪機工況異常，嚴重的時候可能會停車。

英國45型驅逐艦用羅爾斯-羅伊斯WR21作為主要動力，但諾斯羅普在設計中冷器的時候，對熱帶海水温度較高考慮不足，導致燃燒室工作異常，嚴重時中冷器本身也可能過熱損壞。

另一種聯合循環是廢熱循環，燃氣輪機在機械出力、直接驅動發電機的同時，高温排氣通入廢熱鍋爐，產生高温蒸汽，推動汽輪機發電。燃氣輪機的排氣温度高達600C以上，足夠產生高温蒸汽。“太行110”的設計功率是110兆瓦，但聯合循環時每小時發電15萬千瓦。推算下來，聯合循環可以增加出力4萬千瓦，超過一台GT25000的功率了。

燃蒸聯合循環

核反應堆的一回路在150大氣壓下，蒸汽只能達到342C的温度，真正用於產生動力的二回路只能達到70大氣壓、260C，二回路蒸汽才驅動汽輪機。燃氣輪機的廢熱鍋爐的熱工參數大大高於二回路，達不到超臨界熱電機組的水平，但熱力學效率比艦船核動力更高是肯定的。

燃蒸聯合在發電廠常用，但在艦船上還沒有使用，原因在於鍋爐的體積和重量較大。既然用上體積小、重量輕的燃氣輪機了，就不會再用鍋爐。

但航母上不一樣。8台鍋爐降低到2台燃氣輪機和2台鍋爐，體積和重量上還是有利的。重要的是，熱效率比單純鍋爐還要高，而加速性大大高於鍋爐動力。不過對於中國航母來説，

在中速巡航的時候，一台燃氣輪機的功率就夠用。但廢熱鍋爐需要兩台全時工作，避免升温循環所需的時間，需要工作中的燃氣輪機的排氣同時通入兩個廢熱鍋爐。待機燃氣輪機的啓動和加速很快，需要全功率的時候，再啓動就可以。

燃蒸聯合循環也是天然的綜合電推（IEP）的原動力，電推進和系統用電一體化，特別適合航母上的用電大户如電磁彈射、電磁攔阻、有源相控陣雷達，以及未來的能量束武器。航母的主要武器依然是艦載飛機（包括有人和無人），未必會用能量束武器作為主要進攻武器，但用於防禦還是很給力的。

按照中國的航母建造模式，004很可能是003的小改，依然採用傳統的鍋爐動力。一般期望005開始將為全新設計，電彈、電攔已經在003/004上驗證過了，核動力還是常規動力將是全新設計設計的核心部份。

兩台“太行110”可提供的功率已經超過“尼米茲”的核動力，而且具有加速性和經濟性好的特點。也就是説，常規動力、10萬噸級航母在動力上已經準備好了。燃蒸聯合循環會是選擇嗎？兩台聯合循環的燃蒸機組達到300兆瓦功率，説不定太大了。另一方面，電彈、電推、雙波段雷達的耗電很大，説不定還要為未來的能量束武器預留空間，這樣的功率還是需要的。“小鷹”級和“尼米茲”級時代沒有那麼高的用電需求。但最低限度，兩台單純的“太行110”夠推進動力和基本耗電了。