燃氣輪機國產(chǎn)化進入沖刺期

7月19日，國家能源局綜合司發(fā)布關(guān)于第一批燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范項目的公示，擬就哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)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(wù)項目共24個項目開展示范，加快推進燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展。緊接著，7月29日，國內(nèi)首臺自主研發(fā)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(shè)計工作，壓氣機、燃燒室和透平等關(guān)鍵零部件試制和試驗正在開展，尤其是透平完成第一級靜、動葉鑄件首件鑒定，實現(xiàn)了重型燃機大尺寸高溫透平葉片的自主設(shè)計及材料、冶煉、制造等國產(chǎn)化。燃氣輪機國產(chǎn)化進入關(guān)鍵時期。

構(gòu)建完整的重型燃機產(chǎn)業(yè)體系

燃氣輪機技術(shù)被譽為“皇冠上的明珠”，其核心技術(shù)包括設(shè)計能力和試驗?zāi)芰?，必須靠自己研發(fā)。2002年以來，我國通過政府主導(dǎo)、打捆招標(biāo)的方式引進了E、F級重型燃機的制造技術(shù)，目前基本都實現(xiàn)了主要部件的國內(nèi)制造。但國內(nèi)主機廠商僅僅取得了裝配制造技術(shù)的國產(chǎn)化，其核心技術(shù)還是掌握在國外企業(yè)手中。

2016年底，國家能源局印發(fā)《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》指出，掌握微型、小型燃氣輪機設(shè)計、試驗和制造技術(shù)，實現(xiàn)中型和重型燃氣輪機的設(shè)計、試驗和制造自主化。通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)途徑，開展30萬千瓦級重型燃氣輪機整機裝備研制，完成整機設(shè)計、關(guān)鍵部件試驗及工業(yè)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(shè)計和樣機制造，完成全尺寸燃燒室的全溫全壓性能試驗、透平葉片冷卻效果試驗、整機空負荷試車；實現(xiàn)百千瓦級微型燃氣輪機和兆瓦級小型燃氣輪機分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用和大規(guī)模推廣應(yīng)用。

“雖說目前F和F+燃機實現(xiàn)了國產(chǎn)化制造，但有四個問題仍普遍存在。一是制造技術(shù)不完整，例如包括鑄件毛坯在內(nèi)的高溫葉片技術(shù)。二是服務(wù)技術(shù)不自主。三是出口權(quán)限被控制。四是研發(fā)技術(shù)不掌握，這嚴重制約了整個燃機工業(yè)鏈條的上下游各個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，也與我國制造強國的發(fā)展目標(biāo)有巨大差距。”上海電氣燃氣輪機有限公司副董事長陳學(xué)文說。

2017年，國家能源局發(fā)布了《依托能源工程推進燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》重申，到2020年，結(jié)合引進技術(shù)消化吸收，我國將突破重型燃氣輪機設(shè)計技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運行維護技術(shù)，解決燃氣發(fā)電項目設(shè)備瓶頸，國內(nèi)基本形成完整的重型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)體系。各部門、企業(yè)要根據(jù)能源市場需求，在消化吸收引進技術(shù)基礎(chǔ)上，加快發(fā)展具備自主知識產(chǎn)權(quán)的30萬千瓦級燃氣輪機，并繼續(xù)推動5萬~7萬千瓦等級原型機自主開發(fā)、制造和試驗。在開展F級燃機技術(shù)研究的同時，推動G/H級先進高效率燃氣輪機的自主研制工作。以熱部件為標(biāo)志，進一步完善和提升重型燃機關(guān)鍵部件制造技術(shù)和能力。

掌握高溫葉片材料和制造技術(shù)

在第一批燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范項目公示名單中可以看出，重型燃氣輪機核心熱端部件高溫材料與制造技術(shù)成為燃氣輪機國產(chǎn)化亟待突破的關(guān)鍵問題。

如哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司依托江蘇華電贛榆海頭3臺25兆瓦級燃氣分布式能源創(chuàng)新發(fā)展示范項目，推進燃燒器、透平葉片等毛坯鑄造、自主加工化制造；上海電氣依托望亭發(fā)電廠二期F級燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程燃氣輪機示范項目，推進全部四級靜/動葉、燃燒器、持環(huán)、密封環(huán)等的毛坯鑄造及加工制造，以及控制系統(tǒng)自主化設(shè)計；東方汽輪機有限公司依托四川華電內(nèi)江白馬兩臺40萬千瓦級重型調(diào)峰燃機項目，推進第三級靜葉、第四級動/靜葉的毛坯鑄造（含認證）及加工制造。

《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》強調(diào)，掌握F級重型燃氣輪機高溫材料與制造技術(shù)，未來突破G/H、J級重型燃氣輪機葉片材料及制造關(guān)鍵技術(shù)。

研究內(nèi)容包括開展抗熱腐蝕等軸晶鑄造高溫合金及大型渦輪葉片工程化應(yīng)用技術(shù)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(yīng)用技術(shù)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制與考核驗證。突破抗熱腐蝕單晶高溫合金和大型單晶空心葉片制造技術(shù)，形成制造規(guī)范和驗收標(biāo)準(zhǔn)。開展超級氣冷葉片制造技術(shù)研究、高溫長壽命50攝氏度和100攝氏度熱障涂層材料及應(yīng)用技術(shù)研究，發(fā)展渦輪葉片用長壽命高溫防護熱障涂層成套技術(shù)及涂層使役評估方法和壽命預(yù)測模型。建立燃機葉片使役損傷檢測評價標(biāo)準(zhǔn)和基于組織損傷的壽命評估技術(shù)。

從全球重型燃機研發(fā)的趨勢看，要進一步提高功率和效率參數(shù)、降低氮氧化物排放水平、提升運行靈活性包括啟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周期的使用成本，進一步增加燃料適應(yīng)性。