燃气轮机国产化进入冲刺期

7月19日，国家能源局综合司发布关于第一批燃气轮机创新发展示范项目的公示，拟就哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、东方汽轮机有限公司、南京汽轮机有限公司等单位申报的22个燃机型号和两个运维服务项目共24个项目开展示范，加快推进燃气轮机创新发展。紧接着，7月29日，国内首台自主研发F级重型燃机（5万千瓦重型燃机）正式进入安装试验阶段，下一步即将进行整机点火试验。

两个月前，由国家电投牵头的国家科技重大专项──F级30万千瓦重型燃机已完成主要设计工作，压气机、燃烧室和透平等关键零部件试制和试验正在开展，尤其是透平完成第一级静、动叶铸件首件鉴定，实现了重型燃机大尺寸高温透平叶片的自主设计及材料、冶炼、制造等国产化。燃气轮机国产化进入关键时期。

构建完整的重型燃机产业体系

燃气轮机技术被誉为“皇冠上的明珠”，其核心技术包括设计能力和试验能力，必须靠自己研发。2002年以来，我国通过政府主导、打捆招标的方式引进了E、F级重型燃机的制造技术，目前基本都实现了主要部件的国内制造。但国内主机厂商仅仅取得了装配制造技术的国产化，其核心技术还是掌握在国外企业手中。

2016年底，国家能源局印发《能源技术创新“十三五”规划》指出，掌握微型、小型燃气轮机设计、试验和制造技术，实现中型和重型燃气轮机的设计、试验和制造自主化。通过引进、消化、吸收、再创新的技术途径，开展30万千瓦级重型燃气轮机整机装备研制，完成整机设计、关键部件试验及工业考核，完成样机制造以及试验验证；完成F级5万~10万千瓦重型燃气轮机设计和样机制造，完成全尺寸燃烧室的全温全压性能试验、透平叶片冷却效果试验、整机空负荷试车；实现百千瓦级微型燃气轮机和兆瓦级小型燃气轮机分布式发电系统的应用和大规模推广应用。

“虽说目前F和F+燃机实现了国产化制造，但有四个问题仍普遍存在。一是制造技术不完整，例如包括铸件毛坯在内的高温叶片技术。二是服务技术不自主。三是出口权限被控制。四是研发技术不掌握，这严重制约了整个燃机工业链条的上下游各个产业的健康发展，也与我国制造强国的发展目标有巨大差距。”上海电气燃气轮机有限公司副董事长陈学文说。

2017年，国家能源局发布了《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》重申，到2020年，结合引进技术消化吸收，我国将突破重型燃气轮机设计技术、高温部件制造技术和运行维护技术，解决燃气发电项目设备瓶颈，国内基本形成完整的重型燃气轮机产业体系。各部门、企业要根据能源市场需求，在消化吸收引进技术基础上，加快发展具备自主知识产权的30万千瓦级燃气轮机，并继续推动5万~7万千瓦等级原型机自主开发、制造和试验。在开展F级燃机技术研究的同时，推动G/H级先进高效率燃气轮机的自主研制工作。以热部件为标志，进一步完善和提升重型燃机关键部件制造技术和能力。

掌握高温叶片材料和制造技术

在第一批燃气轮机创新发展示范项目公示名单中可以看出，重型燃气轮机核心热端部件高温材料与制造技术成为燃气轮机国产化亟待突破的关键问题。

如哈尔滨汽轮机厂有限责任公司依托江苏华电赣榆海头3台25兆瓦级燃气分布式能源创新发展示范项目，推进燃烧器、透平叶片等毛坯铸造、自主加工化制造；上海电气依托望亭发电厂二期F级燃气—蒸汽联合循环发电工程燃气轮机示范项目，推进全部四级静/动叶、燃烧器、持环、密封环等的毛坯铸造及加工制造，以及控制系统自主化设计；东方汽轮机有限公司依托四川华电内江白马两台40万千瓦级重型调峰燃机项目，推进第三级静叶、第四级动/静叶的毛坯铸造（含认证）及加工制造。

《能源技术创新“十三五”规划》强调，掌握F级重型燃气轮机高温材料与制造技术，未来突破G/H、J级重型燃气轮机叶片材料及制造关键技术。

研究内容包括开展抗热腐蚀等轴晶铸造高温合金及大型涡轮叶片工程化应用技术研究、高强抗热腐蚀定向合金及定向空心涡轮工作叶片工程化应用技术研究，完成F级重燃用一、二级和G/H级重燃二级涡轮动叶片的研制与考核验证。突破抗热腐蚀单晶高温合金和大型单晶空心叶片制造技术，形成制造规范和验收标准。开展超级气冷叶片制造技术研究、高温长寿命50摄氏度和100摄氏度热障涂层材料及应用技术研究，发展涡轮叶片用长寿命高温防护热障涂层成套技术及涂层使役评估方法和寿命预测模型。建立燃机叶片使役损伤检测评价标准和基于组织损伤的寿命评估技术。

从全球重型燃机研发的趋势看，要进一步提高功率和效率参数、降低氮氧化物排放水平、提升运行灵活性包括启停机组的速度和部分负荷下的效率。进一步延长热部件寿命和降低全生命周期的使用成本，进一步增加燃料适应性。