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2023-03-10

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“爭(zhēng)氣機(jī)”：重型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)新突破

　　日前，首臺(tái)國(guó)產(chǎn)空氣冷卻最高能效等級(jí)的重型燃?xì)廨啓C(jī)在河北秦皇島順利下線，其機(jī)長(zhǎng)11米、總重達(dá)400噸，這是國(guó)內(nèi)重型燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)水平的新突破。

　　它是21世紀(jì)能源高效轉(zhuǎn)換與潔凈利用系統(tǒng)的核心動(dòng)力裝備，廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船舶等能源和國(guó)防領(lǐng)域，代表了多理論學(xué)科和多工程領(lǐng)域發(fā)展的綜合水平，是國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高技術(shù)核心動(dòng)力裝備，其地位之高與作用之重不言而喻。

01?工作原理——能量轉(zhuǎn)化

　　燃?xì)廨啓C(jī)是如何實(shí)現(xiàn)這么多功能的呢？我們需要先了解它的內(nèi)部構(gòu)造與簡(jiǎn)單的工作原理。燃?xì)廨啓C(jī)可以分為壓氣機(jī)（藍(lán)色）、燃燒室（紅色）和燃?xì)鉁u輪（黃色）這三大部件。

　　重型燃?xì)廨啓C(jī)從外界大氣環(huán)境吸入空氣，軸流式壓氣機(jī)的葉片不斷旋轉(zhuǎn)將氣流逐級(jí)壓縮使之增壓，空氣溫度也相應(yīng)提高；壓縮后的空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒，生成高溫高壓的氣體；然后再進(jìn)入渦輪中膨脹做功，實(shí)現(xiàn)了氣體或液體燃料的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，并輸出電功。

　　這樣，燃?xì)廨啓C(jī)就把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，又把部分熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。

02?研發(fā)背景——國(guó)際技術(shù)壟斷與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要

　　為何我國(guó)要重點(diǎn)研究重型燃?xì)廨啓C(jī)？

　　它作為當(dāng)今世界上效率最高的熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備，被冠以裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”的美名。受核心技術(shù)門(mén)檻、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)歷史性因素的作用，國(guó)際上形成了行業(yè)巨頭高度壟斷技術(shù)的發(fā)展格局，對(duì)我國(guó)技術(shù)發(fā)展造成威脅；同時(shí)我國(guó)需要持續(xù)推進(jìn)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展，電力行業(yè)在最為重要的清潔發(fā)電方向也對(duì)重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品需求迫切。

　　為了進(jìn)一步提高重型燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)效率，燃?xì)鉁囟缺仨毑粩嗵岣?。燃燒室溫度的升高使燃燒空氣需求量增加，參與冷卻的空氣量將會(huì)減少，壓縮機(jī)出口氣體溫度升高，這就要求科研人員要挖掘同流量下冷卻空氣的更高冷卻潛力。

　　針對(duì)這一系列問(wèn)題，我國(guó)以先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)氣動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)為重點(diǎn)研究對(duì)象，開(kāi)展高效氣動(dòng)與先進(jìn)冷卻技術(shù)研究，為燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

03?重要意義——當(dāng)今世界效率最高的熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備

　　國(guó)產(chǎn)空氣冷卻最高能效等級(jí)的重型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)了冷卻技術(shù)與生產(chǎn)效率的新突破，不僅可以將天然氣作為燃料，還可以摻入氫氣降低碳排放，同時(shí)還具有強(qiáng)大的調(diào)峰能力，可以在1分鐘內(nèi)快速提高發(fā)電出力，可以為風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源提供支撐電源。

　　重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率超過(guò)64%，最大超過(guò)83萬(wàn)千瓦，一臺(tái)機(jī)組年度運(yùn)行下來(lái)相比于煤電發(fā)電廠可實(shí)現(xiàn)超過(guò)150萬(wàn)噸的碳減排。

　　它不僅為河北省打造低碳產(chǎn)業(yè)鏈提供了設(shè)備保障，在全國(guó)能源裝備制造生產(chǎn)中也起到了突出示范作用，是先進(jìn)制造業(yè)加快推進(jìn)國(guó)內(nèi)能源轉(zhuǎn)型的先鋒代表。

? ? ? ?此次首臺(tái)國(guó)產(chǎn)HA級(jí)重型燃機(jī)的順利下線，為進(jìn)一步推進(jìn)重型燃機(jī)國(guó)產(chǎn)化、加快實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)"雙碳"目標(biāo)發(fā)揮重要作用，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)重型燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)前沿突破，它代表著當(dāng)前燃機(jī)發(fā)電行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)，是當(dāng)今世界效率最高的熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備。

【參考文獻(xiàn)】：

[1] “新突破！國(guó)內(nèi)首臺(tái)順利下線”-人民網(wǎng)

[2] 新時(shí)期我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2022,24(6):184-192

[3] 徐亮,孫子能,席雷等.先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)冷卻技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),2022,35(04):1-10

[4] “你應(yīng)該了解的國(guó)之重器：燃?xì)廨啓C(jī)，原理、結(jié)構(gòu)，哪家強(qiáng)？”-科研易通

撰 稿 人：科技協(xié)會(huì)科創(chuàng)部? ? 曹露 錢(qián)欣雨 陳逸凡

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