中国大学top10-
沈阳航空航天大学
航空航天工程学部
热能工程
我国燃气轮机工业现状
1
、我国重型燃气轮工业的现状
我国重型燃气轮 机制造业始于五十年代末。
六十年代至七十年代初，
上海汽
轮机厂股份有限公司（原上汽厂）
、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（原哈汽厂）
、
东方汽轮机厂和南京汽轮电机（集团）有限责任公司（原南汽厂）都曾以厂所校
联合的方式，
自行设计和生产过燃气轮机，
透平进气初温为
700
℃等级，
与当时
的世界水平差距不大。
典型机型有
1MW
、
1.5MW
、
3MW
、
6MW
发电机组，
6MW
船用机组，
3500hp
、
4500hp
机车用机组。
七十年代中期，
为配合川沪输气管线的建设，
由 国家计委批准，
以南汽为基
础，投资
1.4
亿，并将各地燃机专业人员
200
余人调入南汽，建设了我国重型
燃气轮机科研生产基地。
并由原第一机械工业部负责在南汽组织了由全国近百个
单位参加的“
2
万
3
千千瓦燃机 ”大会战，透平进气初温
990
℃等级。于
1978
年成功地完成了第一台全国产化样机的试制工作并通过了国家鉴定，
这是我国当
时最大功率的燃气轮机。之后，共生产同型号机组
3
套用于发电 ，目前仍在役。
“
2
万
3
燃机大会战”
充实和壮大了重型燃气轮机设计和科研队伍，
到目前为止，
仍是我国重型燃气轮机工业的技术基础。
70
< p>年代后期，哈汽厂、
上汽厂、
东汽厂和南汽厂按国家川沪输气 管线计划，
联合设计了
17.8MW
驱动用燃气轮机。由 于国家能源政策的调整，未能投入生
产。
八十年代南汽厂 在原机械电子工业部的主持下，
与美国
GE
公司合作生产透
平进气初温
1100
℃等级的
MS6001B< /p>
型燃气轮机，
单机功率
40MW
，
效 率
32%
，
是世界上该功率等级的主力机型，国产化率约
60%-70%
。该
品于
198 8
年通
过国家鉴定，
迄今已生产
22
套，
其中出口国外占一半，
实现了替代进口的目标，
< br>其合作生产的方式是：
（
1
）燃机核心部件由美国
GE
公司提供，如：
a.
压气机—
透平转子；
b.
燃机控制系统；
c.
燃烧室和喷嘴 ；
d.
静叶及压气机可转导叶。
（
2
）
国内生产有困难的配套件可向
GE
公司采购。
（
3
）
由南汽生产的燃机的其余部分
部件和零件按
GE
公司提供的图纸、标准进行生产，组装和试车。
< p>（4
）整机性能
参数经
GE
公司认可后出厂。
（
5
）技术改进产品更新与
GE
公司同步。由此保证
了该合作生产产品的质量和性能与美国
GE
公司产品相当。
近年来，为解决冶金企业高炉煤气的利用， 南汽厂与美国
GE
公司合作，在
MS6001B
的基础上，
开发了以高炉煤气为主要燃料的低热值
6B-L
型燃气轮机，
可
3
低热值燃料。
大卡以烧
1300/NM
36
在科研能力方面，
南京燃气轮机研究所、
上海发电设备成套设计研究所 、
国
电公司热工研究院、中国船舶工业总公司
703
研究所、中科院工程热物理研究
所、清华大学、西安交通大学、上海交通大学
、哈尔滨工业大学等单位都有一定
数量的科研人员和试验研究设备，
取得 了一些科研成果，
如东风Ⅰ型、
红旗Ⅰ型
和
360
等叶型，低热值煤气燃烧室等。但设备比较分散，多数性能现在已不太
< br>先进。
虽然取得了一些成果，
但要形成设计先进燃机的完整资料，
还需要进行大
量的工作。
在制造能力方面 ，
机械系统的企业以南汽厂为代表经八五、
九五改造，
拥有
大型制造厂房，大型数控加工设备和精密测试设备，除高温合金叶片、燃烧室、
特殊涂层等少数关键设备、工艺外，生产大型燃气轮机的能力缺口不大。
六、
七十年代我国自行研制燃气轮机取得了一些成功的经验，
主要有：
国家
领导部门的支持；
产学研联合科研和设计；
许 多单位的联合攻关和协作等。
这些
都可供今后自主开发燃气轮机时借鉴。
2
、我国轻型燃气轮机工业的现状
我国轻型燃气轮机工业主要集中在航空系统，
40
多年来航空发动机工业已
经建成了
7
个制造厂和
4
个研 究设计所，拥有
14
万职工的航空发动机产业。研
制生产
了
20
多个型号的航空发动机，
5
万多台。七十年 代开始，
410
厂、
331
厂、
120
厂等在航空发动机基础上改型生产了
WJ-5G
、< /p>
WJ-6G
、
WP-6G
、
WZ-6 G
等型号的工业燃气轮机
100
多台套，用于油田、石化 、邮电等部门。
1983
年国家经委等下达由中船总
703
所与航空部
614
所、
430
厂跨部联
合，承担斯贝航机舰改任务，并确定今后轻型燃气轮机走航改道路。
19 85
年国
家计委、经委批准在航空部成立“中国轻型燃气轮机开发中心”
，统一归口轻型
燃气轮机的规划、研制、生产、成套和引进工作。
< /p>
1986
年国家计委、经委批准航空部与美国普惠公司合作开发
FT -8
燃气轮
机，功率
25MW
，效率
38.4%
，是世界上同功率等级中效率最高的。我国负责
制
造低压压气机、动力涡轮、燃烧室、机匣、成套件等零部件，约占整机工作量
的
30%
。到目前为止，该机组在国内销售
9
套，国外销售的
100
多台机组中也
有我国生产的零部件，主要用于发电
和管线驱动。
90
年代，国家决定引进乌克兰的
GT2500 0
舰用燃气轮机，由
430
厂负责
燃气发
生器国产化，
哈汽厂制造动力透平，
703
所负责成套，
目前正在试制过程
中。
目前，
606
所与
410
厂合作，
在先进航空发动机基础上，
改型研制功率为
7MW
，
< p>热效率为
31%
的轻型燃气轮机。
航空发动机工业 在研究开发能力方面，
有一个部件预研所、
两个型号设计所
和一个电子调节监控系统研究设计所。
有成套的部件性能、
强度和整机试验设备 ，
可以满足航空及轻型燃气轮机的试验需要。
两个型号设计所具备了开发 现代航空
燃气轮机的能力，正在开制的有
A
型、
WPX
和
40
号等先进航空发动机和燃气
< br>轮机。
在制造方面，
经过了近几年来的技术改造，
已经 掌握了制造先进燃气轮机的
工艺技术，
除有成套的精密机加设备外，
还配齐了现代燃气传输线机的特种工艺
37
设备，
可以制造各种压气机和内腔较复杂的定 向结晶、
单晶等气冷涡轮叶片。
还
可制造先进的燃烧室、
火焰筒、
内外套及喷嘴等零部件，
以及重型燃气轮机的部
分核心零部件。我国航空和轻型燃气轮机系统的制造能力是比较强大的。
3
、对我国燃气轮机工业现状的评价
由于近
20
年来组织不力，缺乏投入，我国的燃气轮机工业可以说至今未形
成严格意义上的产业。
我国燃气轮机技术的现状可以归结为：
起步不晚，
进展缓
慢，基础尚可，力量分散，面对机遇，亟待突破。
我国发展燃气轮机的基础力量虽然相对薄弱，但认真分析，缺口不是很大，
尤其是综合
了机械和航空两个部门的能力后。
在设计能力、
试验能力、
加工能 力
和材料四大要素中，
基础最好的是加工能力，
最薄弱的 环节是设计能力和高温材
料。
在加工能力方面，
除大型定 向结晶叶片的工艺和设备、
大型轮盘超速应力处
理工艺和设备尚不具备能
力外，
其它均可使用现有设备制造。
其中：
航空部门在
< p>叶片、火焰筒、过渡段、一次测控元件、液压件制造及特殊工艺（例如特殊形面
成型、特种焊接、激光加工、涂镀）方面拥有优势，机械部门在大型轴类件、盘
类件
、缸体、焊接结构件制造、装配及成套能力方面拥有优势。如果可以成功地
组织起全国的
力量，
完成样机试制应只需添加有限的设备。
其次是试验能力。
综
合两部及科研院所、
大专院校现有的试验设备，
部件试验 多数可以进行，
包括研
究性试验及工业性试验。
需增加的 主要是压气机整机模化试验台、
燃烧室全尺寸
高参数试验台、燃气轮机辅
机
/
整机试车台等工业性试验台位。这也是机械部门
关五
五期间未完成的建设项目。在设计能力中，机械部门、航空部门和中科院、
有关院所拥有
先进的热力、气动、强度、振动计算方法和手段，在结构设计、系
统设计、
工艺方法方面拥有一定的能力。
目前最缺乏的是独立设计经验、
先进的
设计数据库和资金投入，
其次是人才流失和不能很好地组织各方面的力量，
取长
补短，有效地开展工作。
我国工业燃气轮机的发展前景
1
、我国燃气轮机的应用现状
近年来，由于我 国经济快速发展，燃机的应用已经起步并较快增长。截止
1999
年底， 我国燃气轮机的装机总容量为
5939MW
（不包括港澳台地区）
，占
当年全国发电装机容量的
1.99%,
其中，重型燃 气轮机
4734.6MW,
占
79.7%
。
并且，
已从八十年代的简单循环为主逐步过渡到联合循环为主。
据初步统计，
在
发电用重型燃气轮机中，已有
77.5%
组成了联合循环发电机组。其中，
30MW
以上的联合循
环发电机组有
42
套，
有
4
套已达
300MW
等级，
标志着我国燃气
轮机电
站已迈入大容量高效率的发展阶段。
我国现有的燃气轮发电机组主要分布在沿海 经济高速发展的地区、
大中城市
和油气田等处。
38
我国现有燃气轮 机绝大多数为进口机组，
主要用于发电，
少部分用于油气田
的注水、
注气、
增压以及舰船和坦克动力。
按发电千瓦计，
国产部分只占约
7%
。
2
、可供燃气轮机使用的能源状况
以煤为主的能源 结构使我国的环境污染日趋严重，
目前，
酸雨覆盖区已占国
土面积约
40%
。因此，国家正采取积极措施改变我国的能源结构和减少燃煤电
厂的污染，主要措施有：
（
1
）
加强国内天然气的勘探和开发。
据专家预测，
我国天然气总储量约
38
33
，
主要分布在四川
、
陕甘宁、
新疆、
青
m
年探明储量
22495
万亿
m
亿。
截止
1995
3
。
亿
m2010
年可达
700
～
8 00
海、海南等地。我国天然气产量近年来增长较快，
（
2
）从周边国家进 口天然气：主要从俄罗斯或中亚诸国（土库曼、乌兹别克、
哈萨克斯坦等）
进口管道天然气和从印尼、
马来西亚和澳大利亚等国进口液化天
3
。计划中的
m600
亿
2010
年我国进口管道天然气将达
400
～然气（
LNG
）
。预
计至
3
；
m
②俄罗①俄罗斯西西伯利亚或中亚诸国到上海，年供气量
300
亿输气
管道有
:
3
< br>；③俄罗斯远东地区（萨亿
m
斯东西伯利亚到山东（分输至韩国）
，年
供气量
300
3
。
我国东南沿海
LNG
一期工程初步选定深
1 50
亿
m
哈林）
到沈阳，
年供气量
100
～圳大鹏湾，容量
300
万吨
/
年，预计
2005
年建成。二期工程约
600
万吨
/
年，
2010
< p>年前后建成。
⑶开发利用煤层气：煤层气是煤层中伴生的可燃气体，俗称“ 瓦斯”
，主要
成份为甲烷，
是一种较好的气体燃料，
许多国家已较好地利用。
我国是世界第一
产煤大国，但煤层气
的利用率比较低，只占世界总利用量的
4.81%
。据估计，
我国
3
埋深
2000
米以浅 范围的煤层气总量约
30
～
35
万亿
m
，大体与我国天然
气总储量相当，有较大的开发利用潜力。
⑷发展洁净燃煤技术：
IGCC
电厂的建设投资、发电成本等已接近常规汽轮机电
厂的水平，并有更好的环保性和节能
性。我国已立项建造大型
IGCC
和
PFBC
示< /p>
范电厂，
一旦示范成功，
加上预期的这类电厂造价大幅度下 降，
这两类洁净燃煤
的电厂将会在我国迅速推广。
3
，亿
m2010< /p>
年，估计我国天然气消费可达
1200
由于我国能源结构调整，
至假设
1/3
用于发电，可增加燃气轮发电机组
26900MW
，或联合循环发 电机
组
41900MW
，用作电网调峰和基本负荷发电。 推广洁净燃煤发电技术可增加
IGCC
和
PFBC
机组约
3100MW
。这些多数是大功率高效率的重型燃气轮发电
机组。此外，石油、天然气开采和输送需要约
3000MW
燃气 轮机，以中、小型
驱动用燃气轮机为主。还将需要约
100MW
的舰船和机车燃气轮机。
总之，
未来
10
年我国对燃气轮机的需求数量比较大，
总数达
34000MW
左
右，市值约
100
亿美元，平均每年约
1 0
亿美元。需求的高峰期将在
2005
年左
右到来。
能源和动力是国民经济发展的基础，
每一代动力机械的兴起，< /p>
都直接促进人
类社会生产和科学技术的发展。
18
世纪末蒸汽机的出现带动了世界第一次产业
革命；
往复式内燃机、
放置式汽轮机的发展，
为二十世纪初开始的现代交通和电
气
39
化创造了
条件；
二十世纪中叶开始的燃气轮机喷气发动机和火箭的发展，
则为高
< p>速航空和宇航年代奠定了基础。
大量研究表明，
燃气轮机及其总能系 统将成为跨
世纪的主要动力。
3
、我国燃气轮机的发展前景和动态
随着国内能源市 场的发展与变化，
国家对环保的日益重视，
以及燃气轮机技
术的进步，燃气轮机的市场前景十分广阔。
石油化工行业包括油田、海上平台、气田的 发电、增长、注水、注汽，已经
开工的西气东输输气管线增压站需要
2< /p>
万千瓦等级燃气轮机作为压缩机的动力。
舰船用燃机呈增 长的趋势，主要为
4000
、
10000
、
25000
、
33000
马力等
4
种功率等级的燃机，
大小二头已有
WJ-6G
和
FF8
，
中间两种功率的有待开发。
发电领域不论是调峰还是基本负荷，
不论是纯发电还是热电联产，
随着天然
气的开发和煤气化技术的发展将会得到快速的发展。主要的需要品种为
4
万和
10
万、
20
万千瓦功率 等级的重型燃机产品。
另外，
随着西气东输工程的实施，
< p>以小型燃气轮发电机组和余热锅炉等设备
组成的小型热电联产系统，
在天然气到达城市的厂矿企业、
办公楼、
宾馆、
商场、
< p>医院、
学校等较分散而有一定规模的建筑群中逐步推广使用。
其品种 应在
1000
～
5000
千瓦。
当前我国燃气轮机产品的主要发展目标是：
⑴重型燃气轮机 在已经能批量生产
40MW
等级的基础上，争取在近期内能
批量生产
100MW
和
200MW
等级的大功率 、高效率的燃气轮发电机组，并组
成相应的燃气
/
蒸汽联 合循环电站，初步形成燃气轮发电机组的产品系列，满足