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【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 鐳射】

12月26日，科技日?qǐng)?bào)一則報(bào)道引起廣泛關(guān)注：由中國(guó)聯(lián)合重燃牽頭研制的我國(guó)首件自主化300兆瓦級(jí)F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)渦輪第一級(jí)靜葉鑄件，于25日順利通過(guò)鑒定。這是我國(guó)在重型燃機(jī)熱端核心部件上取得的第一個(gè)重要突破，也是國(guó)家科技重大專項(xiàng)“航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)”迄今最重要的里程碑式的成果。

這里有必要說(shuō)明一下，由于現(xiàn)代艦船大量采用燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力裝置，因此很多人看到這條新聞后，很容易將其用途往軍事上聯(lián)想。其實(shí)，中小型燃?xì)廨啓C(jī)，包括船用燃?xì)廨啓C(jī)和分布式發(fā)電使用的中小型燃?xì)廨啓C(jī)，與重型燃?xì)廨啓C(jī)，在結(jié)構(gòu)上是有很大區(qū)別的。

二者最大的差異在于：中小型燃?xì)廨啓C(jī)在結(jié)構(gòu)上分為燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪兩個(gè)部分，燃?xì)獍l(fā)生器在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一臺(tái)完整的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力渦輪所在轉(zhuǎn)子與燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子不相連，它接在燃?xì)獍l(fā)生器的噴口后面，由燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)，將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)換為機(jī)械功，用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

因此，中小型燃?xì)廨啓C(jī)都是多轉(zhuǎn)子的，至少是兩個(gè)轉(zhuǎn)子（單轉(zhuǎn)子燃?xì)獍l(fā)生器+動(dòng)力渦輪），比如國(guó)產(chǎn)的DC-70；還有很多是三轉(zhuǎn)子（雙轉(zhuǎn)子燃?xì)獍l(fā)生器+動(dòng)力渦輪），比如用于052/055系列驅(qū)逐艦的GT-25000燃?xì)廨啓C(jī)。

而重型燃機(jī)沒有動(dòng)力渦輪這一部件，從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，整個(gè)重型燃機(jī)就是一臺(tái)單轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪既用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，也用來(lái)輸出功率，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。采用這種結(jié)構(gòu)的重型燃機(jī)，顯然不如采用多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的中小型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。因此，重型燃?xì)廨啓C(jī)不適合上艦充當(dāng)艦船動(dòng)力，它的用途只有一個(gè)，就是發(fā)電。

應(yīng)用于052/055系列驅(qū)逐艦的GT-25000型三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)。可以看出，它的動(dòng)力渦輪的軸和前面燃?xì)獍l(fā)生器部分的軸是分開的

CGT-60F重型燃?xì)廨啓C(jī)模型。可以看出，它沒有獨(dú)立的動(dòng)力渦輪。這是重型燃?xì)廨啓C(jī)和中小型燃?xì)廨啓C(jī)在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別。

提起燃?xì)廨啓C(jī)電廠，人們就會(huì)想起天然氣。其實(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)可以使用的燃料范圍很廣泛，除了天然氣，還可以使用其它液態(tài)或氣態(tài)燃料。比如，由煤炭氣化制得的煤氣，就可以作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC），就是一種將煤氣化技術(shù)和高效的燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)發(fā)電技術(shù)。

從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，IGCC系統(tǒng)包括兩部分，即煤氣化與凈化部分，和燃?xì)猢ぉふ羝?lián)合循環(huán)發(fā)電部分。它的工作原理是：煤炭經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，再經(jīng)由凈化系統(tǒng)凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物后，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，供給燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。因此，IGCC電廠又被稱為“燒煤的燃?xì)怆姀S”。

另外，在IGCC系統(tǒng)中，通過(guò)煤氣凈化，煤炭燃燒產(chǎn)生的硫化物、氮化物、粉煤灰等都可以得到回收利用，而不再被作為污染物被排放。IGCC發(fā)電技術(shù)所具備的這一優(yōu)越的環(huán)保特性，使之成為現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)減排二氧化碳溫室氣體最可行、最經(jīng)濟(jì)的方法，為規(guī)?；?、經(jīng)濟(jì)化減排二氧化碳創(chuàng)造了條件。因此，IGCC技術(shù)被認(rèn)為是突破煤電發(fā)展瓶頸的重要技術(shù)途徑。

IGCC發(fā)電工藝流程圖：煤炭在氣化爐中氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)脫硫、除塵后成為清潔的氣體燃料，供給燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。脫硫和除塵的產(chǎn)物都可以成為化工原料，從而實(shí)現(xiàn)煤炭資源的綜合利用。

由于以上原因，IGCC是國(guó)際能源領(lǐng)域必爭(zhēng)的戰(zhàn)略核心技術(shù)，美、歐、日均投入大量人力物力進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用。從1984年美國(guó)冷水電廠10萬(wàn)千瓦的IGCC技術(shù)驗(yàn)證成功開始算起，IGCC的發(fā)展已有三十多年的歷史。目前世界范圍內(nèi)有18座IGCC電廠，約4200兆瓦機(jī)組在運(yùn)，供電效率已達(dá)到設(shè)計(jì)值43%，可用率達(dá)到85%。