火狐体育压注:剖析GH级燃气轮机燃烧室技术研发

　　从 2002 年开始，我国通过引进国外先进的 F/E级重型燃气轮机制造技术，成功实现了国产化制造; “十五”国家高技术探讨研究发展计划实施的“R0110 重型燃气轮机研制与调试”代表我国已开始做自主重型燃气轮机核心部件和关键技术的研发。通过对三大燃气轮机公司的 G/H 级燃烧室研发思路的分析，提出我国 G/H 级燃烧室自主研发的几点建议。

　　( 1) G/H 级燃烧室的研发要立足于一套成熟可靠的 F 级天然气燃烧室方案; E 级燃气轮机的燃烧室参数与G/H 级有较大差异，E 级燃烧室技术需要较大的革新才能用于 G/H 级，这将给 G/H 级燃烧室研发带来较大的技术风险。G/H 级燃烧室方案应在成熟的 F 级燃烧室基础上进行升级、优化。在 G/H 级燃气轮机的预研阶段，将 G/H 级燃烧室技术在 F 级燃气轮机上进行实际运行验证。如有可能，最好能先研发更高参数的 F+ 级燃气轮机，装配 G/H 级燃烧室进行实际运行验证。因此，要自主研发 G/H 级燃烧室，首先要有自主的、成熟可靠的F 级天然气燃烧室。

　　( 2) 燃烧室的研发大量依靠试验验证，尤其是全压下的全尺寸燃烧室燃烧试验，这也代表着需要巨大的财力、物力及人力投入。为降低研发的技术风险和投入风险，应考虑在设计阶段就进行中低压下的喷嘴级试验研究，某些特定的程度验证设计的可行性。为了可以在喷嘴级试验中更大程度地获得燃烧室的性能参数，天然气燃烧室的喷嘴方案应第一先考虑自稳火的设计理念，即采用 GE 公司的自稳火单元喷嘴概念，这样将使喷嘴试验更有效地为燃烧室设计提供依据。

　　( 3) 准确定位 G/H 级燃气轮机的功能。如果燃气轮机用于长期稳定的发电，对机组启动性要求较低，可考虑闭环蒸汽冷却方式，无论从提高循环效率、常规使用的寿命的角度还是降低燃烧室研发难度的角度，都有较大的技术优势，基本上可以将 F 级的天然气燃烧室方案直接用于 G/H 级燃气轮机中，三大燃气轮机公司的研发路线也证明了这一点。如果燃气轮机定位为电网调峰，机组快速启动性要求设计全空冷的燃气轮机，这需要对燃烧室进行较多的喷嘴气动特性及金属壁面冷却的优化设计。

　　( 4) 无论将 F 级的天然气燃烧室技术直接用于G / H 级还是进行局部优化后再用于 G / H 级，需要确定一个应用准则。F 级燃烧室的参数如进口压力、温度、当量比、空气流量均与 G/H 级有明显差异，F 级燃烧室的大小、尺寸如不调整可能并不适用于 G/H 级燃气轮机; GE 公司的传统燃烧室在从低等级向高等级升级时，保证单个火焰筒的空气流量与压比的比值近似相等; 因此，在 G/H 级燃烧室研发的初级阶段，也需要确定 F 级天然气燃烧室应用到 G/H 级的准则。

　　( 5) 由于 G/H 级燃烧室参数的提升，对 F级天然气燃烧室方案的气动优化应主要从以下几个方面做: 提升预混喷嘴内的燃料/空气混合效果，提高预混喷嘴的回火裕度，增加喷嘴的稳火边界。为实现上述气动优化，不可避免要增加结构及制造复杂性，如采用透平叶片的设计方法设计喷嘴旋流叶片，将旋流叶片与喷嘴外环壁面做成整体结构，增加单独的扩散燃料路等; 因此要在设计阶段权衡好二者之间的利弊关系。

　　( 6) G/H 级燃烧室的研发应紧紧结合多学科的技术发展，而不能只试图从气动设计的角度解决所有技术难点，如壁面冷却应结合先进的高温合金、TBC 涂层的技术发展，火焰稳定能结合局部的催化燃烧技术等。除了燃烧室本体的优化设计，还要关注燃烧室其他组件的优化设计，如扩压器、导流衬套、密封等，挖掘一切可优化的潜力。

　　重型燃气轮机的单机容量及循环效率指标逐步的提升，要求发展更先进的 G/H 级燃气轮机，从部件的角度提出了一些 G/H 级燃烧室研发的思路。

　　对三大燃气轮机公司已有的 G/H 级燃气轮机的燃烧室的研发过程进行了调研、分析，并通过总结共同性，提出了我国自主研发 G/H 级燃烧室的若干建议。首先应研发出成功的 F 级天然气燃烧室，并以此作为 G/H 级燃烧室研发的基础; 要对自主的 G/H级燃气轮机的功能有明确定位; 制定合理的 F 级天然气燃烧室方案应用于 G/H 级的准则; 结合多学科的技术发展及挖掘燃烧室外围组件的优化潜力; 最后总结了燃烧室具体的气动优化方向，以期能够对我国自主 G/H 级燃气轮机的研发提供一些参考。

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