重型燃气轮机工程

重型燃气轮机的研发制造水平代表了一个国家的重工业水平。作为迄今为止效率最高的热-功转换类发电设备，国内外科技界与产业界已认识到，重型燃气轮机将是 21 世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备。

国家“十五”“863”项目——R0110重型燃气轮机于2008年12月28日在沈阳顺利通过国家科技部阶段验收。R0110是中国自主研制的第一台重型燃气轮机，它的研制成功预示着中国将成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。

为提高燃气轮机叶片的抗高温氧化和抗腐蚀性能，延长其使用寿命，热障涂层最早由美国NASA-Lewis研究中心提出，在涂层材料选择和制备工艺上经过较长时间的探索后，80年代初热障涂层技术取得重大突破。

陶瓷是目前制备热障涂层最理想的材料，其厚度一般在100～500μm之间，隔热效果随着厚度的增加而增加，使燃气轮机的工作温度得到了极大提高，但是结合强度和抗热震性随着厚度的增加而下降。经过60多年的发展，实践证明在燃气轮机高温部件上涂覆热障涂层是行之有效的手段，它提高了燃气轮机高温部件的工作温度，从而提高了燃气轮机的效率，延长了使用寿命。其中，ZrO2因具有高熔点、良好的化学稳定性、较低的导热系数和优良的抗热震性等优点，并且其热膨胀系数接近金属材料，是最适合的陶瓷层材料之一，成为现今最为广泛应用的热障涂层材料。

希望继续深度了解陶瓷热障涂层技术的朋友，欢迎参加将在淄博举行的“2018年新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，我们邀请了权威专业的学者做与会报告，带您来一同探讨陶瓷热障涂层技术。

潘伟教授：博士生导师，教育部科技委员会委员，中国硅酸盐学会理事，中国硅酸盐学会特种陶瓷分会副理事长兼秘书长，中国复合材料学会理事，国家建材局科技教育委员会委员，全国工商联技术发展委员会委员，日本陶瓷协会学术论文志《Journal of The Ceramic Society of Japan》，《硅酸盐通报》，《复合材料学报》，《现代技术陶瓷》，《过程工程学报》，《Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition》等杂志编委。担任过第六至第十九届全国特种陶瓷学术年会秘书长、组委会主席，第一至第九届中国国际高性能陶瓷材料学术会议组委会主席，第7届国际梯度功能材料学术会议主席，第五届国际陶瓷大会组委会主席。2016年当选为世界陶瓷科学院院士。

主要从事材料物理化学、热障涂层材料、陶瓷基复合材料、梯度功能材料、材料界面现象、金属与陶瓷的连接、材料制备热力学、动力学、数理模型、高温材料热分析技术工作，并从事《材料化学》和《材料合成热力学》的教学工作。第7届国际梯度功能材料学术会议主席。到目前为止已发表100余篇论文，并申请了10项专利。

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重型燃气轮机作为能源高效、清洁利用的重大技术装备是“中国制造2025”重点突破和发展的大国重器，被列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。实现这项重大技术突破的任务落在了正在打造全球科创中心的上海。解放日报·上观新闻记者从上海市经信委获悉，作为“两机”（航空发动机及重型燃气轮机）专项中的重型燃气轮机项目已经落沪上海，目前中国联合重型燃气轮机技术有限公司上海总部正在加紧建设。

突破国外企业知识产权壁垒

2016年下半年，历时四年多的“航空发动机及重型燃气轮机”国家科技重大专项论证长跑结束，“两机”专项正式启动。

国务院副总理、“两机”专项领导小组组长马凯指出，“两机”代表着一个国家制造业的整体水平，是世界公认的制造强国的重要标志，是建设工业制造强国的需要，是科技强国的重要抓手。今年7月26日，原“中电联合重型燃气轮机技术有限公司”经国务院批准，正式更名为“中国联合重型燃气轮机技术有限公司”，总部设在上海，成为国家“重型燃气轮机型号和工程研制、关键技术研究与验证等项目”的具体实施单位。

重型燃气轮机广泛应用于燃气发电、联合循环分布式能源系统中，以超级高效、清洁、灵活的特点，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”，发达国家将其列为“保证能源安全、保持工业竞争力的战略产业”。

“重型燃气轮机产品的产业链很长，配套产业规模巨大，涉及机械、冶金、材料、电子等诸多工业部门，以及热力学、燃烧学、制造工艺、控制理论等众多基础学科和工程技术领域。自主研制重型燃机关系到我国贯彻新发展理念，建设现代化经济体系，对我国推进实施创新型国家、低碳能源革命、中国制造2025等战略具有重要价值。”

国家“两机”专项重型燃气轮机工程行政副总指挥、中国联合重型燃气轮机技术有限公司总经理仇明在接受记者采访时表示，目前世界上具有自主知识产权且能设计制造重型燃气轮机的仅有美国的通用、德国的西门子、日本的三菱等公司。

在哈电集团与美国通用电气、中国东方电气与日本三菱、上海电气与德国西门子公司的合作过程中，外方通过合作协议的约定，限制了重型燃气轮机制造企业的技术改进和品牌创造。

国内合资公司所做出的所有改进一般不允许申请专利，必须提前同外方协商并获得认可的“实质性改进”才能申请专利，而且要向外方提供技术细节，在产品上实施要经过外方的许可，而外方却可以直接获得永久的独占许可。国内重型燃气轮机制造企业在对外合作中，难以通过再创新建立自主品牌。

“可以说，我们既没有核心技术和设计、材料、试验等体系，也没有制造体系，与美德等国家差距非常大。”仇明说，通过重燃专项的实施，将建立起我国先进重型燃气轮机的自主研发体系，有利于掌握自主知识产权，突破国外企业设置的知识产权壁垒，形成自主品牌。

2030年进入世界燃轮机先进国家行列

在储能技术尚未大规模商业化的情况下，燃气发电成为不可或缺的最佳后备电源选项。根据我国《天然气发展“十三五”规划》，截至2015年底，中国天然气发电装机量为5700万千瓦；到2020年，天然气发电装机量将达到1.1亿千瓦以上，在发电总装机量中的比例将超过5%。国际能源署预计，2014年至2024年全球燃气轮机制造整体产值预计为3417亿美元。

“重型燃气轮机是能源动力装备领域的最高端产品，符合上海加快构建新型产业体系，推进经济结构优化升级要求。推进重型燃气轮机研发，将有力推动上海市工业强基工程，促进产业统筹，巩固提升实体经济能级，促进上海全球科创中心建设。”上海市经信委相关负责人说。

重燃项目能够落户上海，与上海对重大科技创新的敏锐嗅觉分不开。“早在重型燃气轮机国家科技重大专项论证之初，上海市委、市政府就组织力量积极参与到论证之中，并在重燃重大专项的论证、立项、评审等重要环节中给予大力支持，发挥了积极作用。”仇明说

重燃专项起步伊始，就确立了“小核心、大协作、专业化、开放式、轻资产”指导思想。目前，全国仅有数百人能够从事重型燃机研发，要想聚天下英才为我所用，必须打破国有企业体制机制的禁锢，以市场化方式吸引人才、留住人才，最大程度的调动研发队伍的积极性。仇明说，对于“高级专业技术人才”和“高级技术管理人才”两类人才完全按照市场化方式确定薪酬水平。同时，目前正在进一步研究和制定更加积极的创新人才引进政策。与此相适应，在制度设置上，重燃专项要“一切为了研发，一切围绕研发，一切服务于研发”。

据透露，中国重燃正在上海开展重型燃气轮机试验验证基地建设的可行性研究，预计将在2019年前全部建成投入使用。

中国重燃将通过重型燃气轮机国家科技重大专项的实施，突破重型燃气轮机设计技术、高温部件制造技术和运行维护技术，解决燃气发电项目设备瓶颈，在国内基本形成完整的重型燃气轮机产业体系。“

我们计划用6年时间走完发达国家20年走过的研发历程，到2023年完成300WM级F级重型燃气轮机产品研制和定型；到2030年，完成400MW级G/H级产品研制，并进入世界燃气轮机先进国家行列。”仇明说。

作者：刘锟