中国燃气轮机动力装置技术发展计划分析

     导读：当前人类面临着能源与环境的双重压力。在能源力一面，化石燃料属不可再生资源，将逐渐耗尽；在环境力一面，酸雨、温室效应和臭氧层破坏这三大问题严重威胁着人类的生存环境。面对不堪重负的环境压力和有限的化石能源，迫使人类开发和建立更加清洁、高效的能源系统，这已成为人类社会的共识。由于燃气轮机动力装置作为动力装置和发电设备在上一世纪所表现出的优异性能和巨大的发展潜力，发展先进燃气轮机动力装置及其联合循环技术将成为新世纪能源动力发展的主要方向，我国也提出了先进燃气轮机动力装置技术发展计划。

     1、高温燃气轮机动力装置技术

     燃气初温决定了燃气轮机动力装置的效率和比功，计算和实践表明，燃气初温提高100℃，可使燃机效率增加2%-3%，进一步提高燃气初温将是未来燃气轮机动力装置发展的力一向，这就需要发展以下技术：

     （1）高温材料技术。随着材料科技的发展，先进的高温材料（定向结晶和单晶高温合金材料）开始逐步应用于燃气轮机动力装置。

     （2）蒸汽冷却技术。同空气冷却相比，蒸汽冷却可显著减少压缩功的消耗，并且可提高透平进口温度，降低NOx排放。

     （3）热涂层技术。燃气轮机动力装置的发展需要不断提高透平进口温度，但口前用于透平的合金材料最高只能承受1204℃。为了进一步提高透平进口温度，在叶片表面应用热涂层技术是一种有效的力一法，等离子喷涂和电子束物理蒸汽沉积是目前投入应用的热涂层技术，陶瓷热障涂层技术将是未来的发展力一向。

     （4）陶瓷燃气轮机动力装置。由于陶瓷具有金属材料无可比拟的高温特性，长期以来，研制陶瓷燃气轮机动力装置一直是燃气轮机动力装置技术发展目标之一。

     2、低污染燃烧技术

     对燃气轮机动力装置而言，降低环境污染排放是一个突出的问题，这就必然要求发展先进的低污染燃烧技术。

     在低污染燃烧技术的研究力一面，美、英、德等国已进行了多年的研究，先后发展了变几何燃烧室技术、分级燃烧室技术、贫油预混合预蒸发燃烧技术、催化燃烧技术、直接喷射燃烧室技术、可变驻留时问燃烧室技术、富油燃烧快速淬熄贫油燃烧室的燃烧技术。其中贫油预混合预蒸发燃烧技术、富油燃烧快速淬熄贫油燃烧室燃烧技术以及可变驻留时问燃烧室技术有可能成为下一代高效低污染燃烧技术，但仍有大量的研究工作有待完成。

     3、微型燃气轮机动力装置技术

     微型燃气轮机动力装置是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25-300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）以及回热循环。

     4、燃气-蒸汽联合循环技术

     燃气轮机动力装置作为动力装置与其它类型的发动机相比具有许多优点，应用燃气轮机动力装置技术的联合循环由于综合考虑了能量的有效利用，在电力生产上更具优越性。

     5、燃料电池一燃气轮机动力装置联合循环

     燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的一种装置，同常规发电技术相比，其发电效率不受卡诺循环的限制，转换效率高达60%以上。另一方面，燃料电池在高温和加压下运行，使得燃料电池一燃气轮机动力装置联合循环发电系统成为可能。目前正在研究和发展的燃料电池主要有碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池由于电解质材料各不相同，其性能各异，只有高温燃料电池可以与燃气轮机动力装置组成联合循环发电系统，但组成的系统具有更优良的性能。

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