先进微型燃气轮机技术进展及其在我国的研发应用前景

丰镇平


 
    本文介绍国际上先进微型燃气轮机(mictoturbunes)的进展,同时结合西部大开发的背景,着重论述我国微型燃气轮机研发的必要性、可行性及其广阔的应用.

    微型燃气轮机是一类新型发动机,其功率范围在30-300kW或更小。近年来随着全球范围内的能源与动力需求结构以及环境保护等要求的变化,微型燃气轮机得到了电力、动力等有关部门的高度关注。1998年12月美国能源部(DOE)主持召开了微型燃气轮机技术高峰会(microturbine technology summit),专门讨论有关微型燃气轮机技术研发及与政策和市场相关的问题,为制订微型燃气轮机研发计划提供思路和建议。美国ASME副主席Langston在1999年度燃气轮机工业回顾中指出:微型燃气轮机在未来的电力工业中的地位犹如微机(PC)在计算机工业中的地位,由此可见其重要性。

    微型燃气轮机应用很广,最具代表性的是热电联产机组,系统总效率可达80%以上。用于混合动力汽车的微型燃气轮机新近也得到了发展。微型燃气轮机的市场很具潜力,但其应用将取决于对其一系列关键技术的攻克和发展。首先,微型燃气轮机的小型化及其高负荷、高效率要求使得其气动部件的设计具有挑战性;其次,需要发展低NOx燃烧技术以满足环保要求;同时为提高其热效率需要采用回热循环,因此高效紧凑的回热器设计十分重要,这是目前一个薄弱的技术环节。此外新型陶瓷材料的研发,也将促进陶瓷部件在微型燃气轮机上的应用,从而使其在未来某些特殊领域如国防军用方面更具竞争力和吸引力。对此,我们需要充分关注。

    先进燃气轮机技术是21世纪能源动力系统中的核心关键技术。西部大开发的“西气东输”工程将对我国燃气轮机技术的发展起到重要的推动作用,其中微型燃气轮机作为其沿线区域和边远地区的分布式电源也将得到极大发展,鉴于微型燃气轮机在未来我国电力和动力系统中的重要作用以及研发经费较低、周期较短,并且可为大型燃气轮机研发提供技术储备和经验(我国燃气轮机技术研发由于历史原因落后很多),我们应该首先大力发展微型燃气轮机技术。

作者简介:丰镇平,男,1956年11月1日生。西安交通大学热动力工程系主任,叶轮机械研究所所长,教授,博士士生导师,校学术委员会委员,发表论文60余篇,获省部级奖2项。
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