燃气轮机产业现状与技术发展趋势

李康

摘 要： 燃气轮机是一种可以对能源进行高效转换的设备，随着我国相关技术的发展以及生产行业的高效需求，燃气轮机在我国的应用变得十分广泛。利用燃气轮机可以对能源进行高效的转化，也能保证生产的效率较高、安全性较好，如果想要实现燃气轮机产业的整体高速发展，相关人员就需要对其现状和未来的技术趋势进行分析，本文将对其进行简要浅析。

关键词： 燃气轮机;技术;趋势;现状

【中图分类号】TK263     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.235

引言：随着社会的不断发展，燃气轮机的应用已经十分普遍，特别是在发电领域，体现了其自身独特的优势[1]。有相关研究显示，选择燃气轮机进行发电，发电效率可以至少提高65%左右，这也是目前效率最高的一种商业化发电模式[2]。燃气轮机的系统构成内容较多，且对于技术有较高的要求，相关人员只有掌握其现状和技术发展趋势，才能实现燃气轮机的高效、稳定、安全运行。

1 燃气轮机产业现状概述

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平也在不断提高，对于能源的需求量也在增加，这也给燃气轮机产业的发展带来了很多的挑战。目前，燃气轮机发电的造价较低，对于水资源的使用量也较少，且调峰性能很高，所以，燃气轮机产业成为我国能源系统发展中的重要组成部分，可以为能源发展的安全性、高效性等做出贡献。

目前，针对燃气轮机产业发展，仍然是以西方国家的投入更多，很多发达国家的研发时间较长，技术积累程度也会更深，所以掌握了燃气轮机的多种核心技术。针对燃气轮机的产业发展，未来我国主要会朝着以下方向进行发展：第一就是E/F级燃气轮机为主题的联合循环发电，第二就是E/F级燃气轮机衍生出的G/H级燃气轮机，且未来的燃气轮机产业发展很有可能会选择氢气作为燃料，这样可以让燃气轮机产业实现零排放，在提高产业发展速度的同时，降低对于环境的污染。

2 燃气轮机技术发展趋势

2.1 高性能与高参数

对于燃气轮机技术的发展趋势而言，未来主要会向高性能及高参数技术发展，在燃气轮机的产业发展中，不断提高燃气轮机的性能、单机功率以及热力参数一直都是主要的发展目标。相关单位和人员会针对先进的材料进行分析、研究，并结合实际情况对加工工艺进行研发处理，选择先进的冷却技术等，这样可以让透平进口的燃气温度出现明显的提高。相关人员也可以引进航空燃气轮机的技术，选择多级可调静叶，这样可以让燃气轮机的压气机内部压缩比得到有效提高，也能提高压缩效率。

2.2 冷却技术

对于燃气轮机的实际运行而言，提高燃气轮机性能的最有效方式，就是不断提高涡轮的燃气温度。如果想要实现涡轮进口温度的显著提高，单纯利用材料自身的耐高温特性无法实现，而需要相关人员合理使用冷却技术，确保叶片在实际温度高于许可范围的的时候，自身温度仍然低于材料许可值，这样可以确保燃气轮机运行的稳定性、安全性。因此，对于冷却技术的未来发展趋势，需要不断提高冷却的效率，并且减少冷却空气的流量，这也是未来涡轮叶片空气冷却技术的发展重点。

2.3 主要方向分析

结合我国燃气轮机技术发展的目标和发展现状，相关技术的研究仍然以关键核心为基础，相关单位需要不断增加设备实验方面的投入成本，并且不断加快技术设计、优化与集成技术的研究，还要不断培养高素质、能力强的技术人才，这样才能让我国燃气轮机技术发展的速度更快。

在未来的技术发展趋势中，相关人员需要针对总能系统与相关技术的设计进行研究。目前，世界范围内针对燃气轮机都在对总能系统进行分析，包括卡琳娜循环或者湿空气透平循环等，也要对磁流体发电循环等进行分析，这些技术的未来发展前景较好。

相关单位和人员需要针对高性能压气机的相关制造技术、设计技术进行分析，比如可控扩压的跨音速、亚音速技术等，也需要对模拟放大技术进行分析。针对透平技术，相关单位需要针对几何形状叶片的效率和常规进行设计，并且做好部件性能的检验，对三维粘性流的计算方法等进行分析。

针对冷却功能，相关人员需要不断提高燃气轮机的初温，并且对冷却技术进行进一步开发，不断提高冷却效率，确保相关技术可以燃气初温1500℃的具体要求。对于涡轮组件的初温，相关人员也需要对具体材料进行技术革新，确保涡轮初温得到提高。在几十年的发展中，超高温合金成为了涡轮组件的主要材料，包括镍基与钴基等，在未来的技术发展中，相关人员需要针对微量元素的含量进行更为有效的调整，对材料的性能进行改善，并且选择新型的工艺、涂层实现性能的提高。

此外，为了满足环保的要求，在燃气轮机技术的未来发展当中，也需要做好污染排放的控制。我国燃气轮机设计、研发和生产企业等，需要認识到燃气轮机可能存在的环境污染，并且选择低污染燃烧室，选择适应性较好的燃料。在燃气轮机燃烧运行的过程当中，需要确保稳定性较好，也要满足环保的实际需求。

针对燃气轮机机组的整体运行，相关人员也需要不断对运行方案进行调整和优化，对预混燃烧模式的稳定性进行分析，并且针对燃气轮机机组的快速启动、快速停止进行针对性分析。在机组的技术研发中，也需要选择结构强度更高、耐久性更好的技术。

结束语：我国燃气轮机虽然得到了较为广泛的应用与推广，但是，其产业现状与其它发达国家相比仍然存在一些差距。燃气轮机对于我国社会发展、经济建设、工业生产等有重要的作用，所以，对其实际技术进行进一步研究、更新势在必行。相关单位和人员需要把握燃气轮机的产业现状和相关问题，并进一步总结燃气轮机技术的未来发展趋势，实现燃气轮机运行能力的提高。

参考文献

[1] 闫伟华，彭恒.燃气轮机发电技术发展动态与趋势[J].电站系统工程，2020（01）：1-6.

[2] 屠力升.浅谈燃气轮机的优势与发展[J].机电信息，2020（06）：99+101.

[3] 伍赛特.重型燃气轮机研究现状与技术发展趋势展望[J].机电产品开发与创新，2019，32（02）：65-67.

[4] 杨强.中小型双燃料燃气轮机发展现状及应用前景分析[J].舰船科学技术，2019，41（03）：1-8.

[5] 翁一武，闻雪友，翁史烈.燃气轮机技术及发展[J].自然杂志，2017，39（01）：43-47.