【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 鐳射】

12月26日，科技日報一則報道引起廣泛關(guān)注：由中國聯(lián)合重燃牽頭研制的我國首件自主化300兆瓦級F級重型燃?xì)廨啓C渦輪第一級靜葉鑄件，于25日順利通過鑒定。這是我國在重型燃機熱端核心部件上取得的第一個重要突破，也是國家科技重大專項“航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C”迄今最重要的里程碑式的成果。

這里有必要說明一下，由于現(xiàn)代艦船大量采用燃?xì)廨啓C作為動力裝置，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，中小型燃?xì)廨啓C，包括船用燃?xì)廨啓C和分布式發(fā)電使用的中小型燃?xì)廨啓C，與重型燃?xì)廨啓C，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在結(jié)構(gòu)上分為燃?xì)獍l(fā)生器和動力渦輪兩個部分，燃?xì)獍l(fā)生器在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一臺完整的渦噴發(fā)動機，動力渦輪所在轉(zhuǎn)子與燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)驅(qū)動壓氣機的轉(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，將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)換為機械功，用來驅(qū)動外部負(fù)載。

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

而重型燃機沒有動力渦輪這一部件，從結(jié)構(gòu)上說，整個重型燃機就是一臺單轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動機，渦輪既用來驅(qū)動壓氣機，也用來輸出功率，驅(qū)動外部負(fù)載。采用這種結(jié)構(gòu)的重型燃機，顯然不如采用多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的中小型燃?xì)廨啓C結(jié)構(gòu)緊湊。因此，重型燃?xì)廨啓C不適合上艦充當(dāng)艦船動力，它的用途只有一個，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?？梢钥闯?，它的動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模型。可以看出，它沒有獨立的動力渦輪。這是重型燃?xì)廨啓C和中小型燃?xì)廨啓C在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別。

提起燃?xì)廨啓C電廠，人們就會想起天然氣。其實，燃?xì)廨啓C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聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的先進發(fā)電技術(shù)。

從結(jié)構(gòu)上來說，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)濟的方法，為規(guī)模化、經(jīng)濟化減排二氧化碳創(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，從而實現(xiàn)煤炭資源的綜合利用。

由于以上原因，IGCC是國際能源領(lǐng)域必爭的戰(zhàn)略核心技術(shù)，美、歐、日均投入大量人力物力進行開發(fā)和應(yīng)用。從1984年美國冷水電廠10萬千瓦的IGCC技術(shù)驗證成功開始算起，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4200兆瓦機組在運，供電效率已達(dá)到設(shè)計值43%，可用率達(dá)到85%。