工業(工業行業分析報告)燃氣輪機是國之重器,是涉及國家能源、動力及國防安全的戰略性高端裝備,在船舶動力、工業驅動、海洋工程、分布式能源等領域有著不可替代的地位和作用。但其核心技術受到發達國家的嚴密封鎖,導致我國工業燃氣輪機采購、維護和維修長期受制于人,成本居高不下,不僅制約了我國工業燃氣輪機及上下游產業鏈的發展,而且嚴重威脅到我國能源戰略安全。
工業燃氣輪機是知識密集、技術密集、資本密集型產業,產業鏈長。作為當代先進技術的集大成者,工業燃氣輪機不僅涉及氣動熱力學、工程熱力學、傳熱學、燃燒學等眾多基礎學科,而且其制造涉及機械、冶金、材料、化工等諸多工業部門。
工業燃氣輪機具有高溫、高轉速、高功率密度、低排放等“三高一低”的特點。其渦輪入口燃氣溫度已達1600攝氏度,超過了大多數金屬的熔點;高速旋轉的轉子葉尖速度高達1800千米/時;單支250克的葉片需承受12噸的離心載荷,相當于葉片自身重量的4.8萬倍,已達到材料的強度極限;功率密度是柴油機的5倍、蒸汽動力裝置的10倍;其污染物排放是所有動力裝置中最低的。
中國船舶集團有限公司第七〇三研究所通過十余年研究、試驗和工程驗證,突破了工業燃氣輪機總體設計、先進低排放燃燒系統、先進雙燃料燃燒系統、長壽命高效動力渦輪、多模式多參數耦合控制及核心零部件數字化制造等一系列核心關鍵技術,解決了工業燃氣輪機低排放與機組穩定性相互制約、燃料在線快速切換機組功率波動受限、渦輪高效氣動設計及長壽命設計、機組多參數耦合控制等重大難題,全面掌握了先進工業燃氣輪機正向設計技術,成功研制了低排放及雙燃料工業燃氣輪機。該工業燃氣輪機累計運行20余萬小時,實現了沙漠、極地、海洋等不同環境下長期、可靠運行。研發團隊獲得發明專利授權51項,發表論文32篇。該項目成果首次實現了國內工業燃氣輪機批量出口,成功構建了我國工業燃氣輪機研制及試驗驗證體系,實現了國家能源關鍵核心裝備自主化。
本項目研究成果在天然氣輸送、油氣開采、分布式能源、應急供電等領域實現成功應用,推動了國內工業燃氣輪機技術進步,并首次進入國際市場,具有巨大的經濟和社會效益。該成果解決了能源動力領域工業燃氣輪機設計、制造、維修等核心技術問題,有力保障了國家能源戰略安全。