【文/观察者网专栏作家镭射】
12月26日，科技日报的一篇报道引起广泛关注：由中联重燃牵头的我国首台自主研发的300兆瓦F级重型燃机透平一级静叶铸件顺利通过25日进行评估。这是我国在重型燃气轮机热端核心部件方面的第一个重要突破，也是国家科技重大专项“航空发动机与燃气轮机”迄今为止最重要的里程碑式成果。
这里有必要说明一下，由于现代船舶大量使用燃气轮机作为动力装置，很多人看到这条新闻后，很容易将其用途与军事联系起来。事实上，中小型燃气轮机，包括船用燃气轮机和用于分布式发电的中小型燃气轮机，在结构上与重型燃气轮机有很大的不同。
两者最大的区别在于中小型燃气轮机在结构上分为燃气发电机和动力涡轮两部分。气体发生器在结构上相当于一台完整的涡轮喷气发动机，动力涡轮位于转子和气体发生器之间。驱动压缩机的转子不连接，它连接在气体发生器喷嘴的后面，由气体发生器产生的高温高压气体驱动，将气体的能量转化为机械功，驱动外部负载。
所以中小型燃气轮机都是多转子的，至少是两个转子（单转子燃气发电机+动力涡轮），比如国内的DC-70；三旋翼有很多（双旋翼燃气发电机+动力涡轮），比如052/055系列驱逐舰使用的GT-25000燃气轮机。
重型燃气轮机没有动力涡轮机。从结构上看，整个重型燃气轮机是一台单转子涡喷发动机。涡轮机用于驱动压缩机、输出功率和驱动外部负载。这种结构的重型燃气轮机显然不如多转子结构的中小型燃气轮机紧凑。因此，重型燃气轮机不适合在船舶上作为船舶动力使用，其唯一目的是发电。
GT-25000 三转子燃气轮机用于 052/055 系列驱逐舰。可以看出其动力涡轮的轴和前燃气发生器部分的轴是分开的
CGT-60F重型燃气轮机模型。可以看出，它没有单独的动力涡轮机。这是重型燃气轮机与中小型燃气轮机在结构上的最大区别。
说到燃气轮机发电厂，人们会想到天然气。事实上，燃气轮机可以使用多种燃料。除了天然气，也可以使用其他液体或气体燃料。例如，从煤气化获得的气体可以用作燃气轮机的燃料。综合气化联合循环（IGCC）是一种将煤气化技术与高效燃气轮机联合循环发电技术相结合的先进发电技术。
从结构上看，IGCC系统包括煤气化净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分两部分。其工作原理是：煤气化成中低热值气体，再经过净化系统净化世界重型燃气轮机排名，去除气体中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，成为清洁的气体燃料，供给燃气-蒸汽联合循环发电系统。因此，IGCC电厂也被称为“燃煤燃气电厂”。
此外，在IGCC系统中，通过气体净化，燃煤产生的硫化物、氮化物、飞灰等可以回收再利用，而不是作为污染物排放。IGCC发电技术这种优越的环保特性，使其成为现有发电技术减少二氧化碳温室气体排放的最可行、最经济的方法，为大规模、经济的二氧化碳减排创造了条件。因此，IGCC技术被认为是突破煤电发展瓶颈的重要技术途径。
IGCC发电工艺流程图：煤在气化炉内气化成中低热值气体，经脱硫除尘后成为清洁气体燃料，供给燃气-蒸汽联合循环发电系统。脱硫除尘产品可作为化工原料，实现煤炭资源的综合利用。
由于以上原因，IGCC是国际能源领域必须竞争的战略核心技术。美国、欧洲和日本在开发和应用上投入了大量的人力物力。自1984年美国10万千瓦冷水电站IGCC技术验证成功以来，IGCC的发展已有30多年的历史。目前，全球共有18座IGCC电厂，运行机组约4200兆瓦，供电效率达到设计值的43%，可用率达到85%。
众所周知，我国的自然资源具有“富煤、缺油、少气”的特点。这一特点决定了IGCC在我国的发展对能源可持续发展、能源安全、大气污染控制和气候变化具有重要的战略意义。
为此，早在2006年，自主研发IGCC技术就被列入《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）》、《十一五《国民经济和社会发展规划》、《我国要掌握具有自主知识产权的关键技术和产品目录》等。
作为“十一五”863重大工程“200MW IGCC关键技术研发与产业示范”的配套项目，华能天津IGCC电站示范工程（简称“天津IGCC电站”）正式开工建设2009年、2012年11月投入商业运营，成为全球第六座、中国第一座投入商业运营的IGCC电站。
天津IGCC电站鸟瞰图。图中的高楼是煤气发生炉。
然而，作为我国自主研发的IGCC技术的首次实践，天津IGCC电厂于2012年11月投入商业运行后，长期表现不尽如人意，主要问题是运行不稳定。这个问题的一个重要原因是它没有完全本地化。
如前所述，IGCC电厂可分为两部分，即煤气化系统和燃气-蒸汽联合循环发电系统。天津IGCC电站煤气化系统采用华能西安热工研究院自主研发的2000t/天两级干粉煤加压气化炉，但在燃气-蒸汽联合循环发电系统中，一台是西门子SGT5-2000E（LC）燃气轮机世界重型燃气轮机排名，是基于V94.2的改进型，适用于LGCC应用，轴功率为175MW。
由于气化炉和燃气轮机这两个核心设备在运行过程中会相互牵制，这样的“本地与国外结合”必然会导致系统匹配问题。由匹配问题引起的系统稳定性问题已成为天津IGCC电厂运行初期最为严重的问题。
天津IGCC电站在运营初期，大量的时间和人力都花在了这两项主要设备的逐步探索和调试上，导致电站运营成本增加。到2013年，天津IGCC电站上网电价在5分钱左右，但电价成本接近9分钱。直到2015年3月，天津IGCC电站才完成72小时满负荷试验，初步走上正轨。
天津IGCC电站使用的西门子SGT5-2000E(LC)燃气轮机是在V94.2基础上专门为LGCC应用设计的改进型
走上正轨后，IGCC技术优势立马体现——据报道，截至2018年9月23日0时18分，华能天津IGCC电站已连续运行3918小时，打破连续3917小时日本莫莱IGCC电站投产。世界上连续运行时间最长的IGCC机组的世界纪录。运行期间，机组污染物排放水平达到天然气排放水平，粉尘和二氧化硫排放量仅为国家燃煤标准排放量的3%以下，累计绿色发电58亿千瓦时向社会提供了电力。IGCC技术的优越性由此可见。
可以想象，如果中国有自己的重型燃气轮机技术，在设计之初就能做好燃气轮机和气化炉的匹配，在后续的运行调试中可以省去很多麻烦，从而大大降低了IGCC电厂的建设和成本。运营成本。中国是一个煤炭资源丰富的国家，煤炭资源不受他人控制。如果中国推动IGCC技术的应用，不仅可以减少污染，还可以保障能源安全。
同时，这种“以煤代气”也可以减少中国对天然气的需求，使油气价格保持在低位，对中国经济也有利。
从这个角度来看，我对中联重燃在F级重型燃机领域取得的突破以及未来的后续成果充满期待。
