前不久，GE發(fā)電集團發(fā)布了HA級燃?xì)廨啓C取得的成績，GEHA級燃?xì)廨啓C已經(jīng)在全球累計銷售76臺套，足跡遍布全球超過15個國家和地區(qū)，惠及超過25個發(fā)電客戶。H級燃?xì)廨啓C是世界上初溫最高、功率最高以及效率最高的燃?xì)廨啓C，GE9HA燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)效率突破了64%。

目前，H級燃?xì)廨啓C也是世界設(shè)備巨頭在天然氣發(fā)電領(lǐng)域爭相研發(fā)的焦點。

那么，H級燃機輪機究竟有何技術(shù)先進性？近日，中國電力報記者跟隨GE發(fā)電集團走進了其在美國的H級燃?xì)廨啓C先進制造中心、測試臺和監(jiān)測與診斷中心，探索H級燃?xì)廨啓C背后的先進技術(shù)。

H級燃機成新技術(shù)催化劑

“H級燃?xì)廨啓C研發(fā)項目本身會促成新技術(shù)的誕生，它像是新技術(shù)的催化劑，我們在H級燃機項目的推進過程中，融入了許多新技術(shù)�！盙E燃?xì)獍l(fā)電副總裁兼首席技術(shù)官約翰˙拉馬斯說。

眾所周知，國際上通常根據(jù)透平進口燃?xì)鉁囟劝阎匦腿細(xì)廨啓C分為E級、F級和H級。與E級重型燃?xì)廨啓C透平進口約1200攝氏度的溫度相比，H級透平進口溫度達(dá)到1430攝氏度～1600攝氏度，約1600攝氏度的透平進口溫度可以融化絕大多數(shù)金屬。透平進口溫度越高，技術(shù)難度越大。

“與之前的燃?xì)廨啓C產(chǎn)品相比，H級重型燃?xì)廨啓C采用了更高效的空氣冷卻結(jié)構(gòu)、更先進的材料技術(shù)，以及經(jīng)過驗證的運行靈活性和可靠性�！盙E工程師說。

在參觀燃?xì)廨啓C的核心部件———燃燒室技術(shù)中心實驗室時，該工程師介紹說，GE9HA燃機的DLN2.6+燃燒系統(tǒng)中實現(xiàn)了微孔預(yù)混和全預(yù)混燃燒。利用微孔預(yù)混燃燒器則可以實現(xiàn)燃料與空氣的微控混合，這種低氮燃燒技術(shù)可以保證燃料與空氣以更好的比例混合，提升混合均勻性，實現(xiàn)啟停過程全預(yù)混燃燒模式，不存在擴散火焰，滿足超低氮氧化物排放。

據(jù)悉，首臺套為客戶生產(chǎn)的微孔預(yù)混燃燒室已在美國南卡羅萊納州格林維爾工廠生產(chǎn)制造完畢，很快將發(fā)至法國貝爾福工廠，并裝配到GE9HA.01重型燃?xì)廨啓C上。工廠測試結(jié)束后，該燃機將發(fā)往中國華電天津軍糧城客戶現(xiàn)場。這是首臺套應(yīng)用到GE9HA機組上的微孔預(yù)混燃燒室。

其中的一個最大的創(chuàng)新點，在于GE9HA的燃燒室燃料噴嘴和預(yù)混器運用了3D打印技術(shù)。為什么想到與3D打印技術(shù)結(jié)合？“有三個原因，一是節(jié)省生產(chǎn)制造時間，相比傳統(tǒng)工藝制造周期短；二是性能好，通過3D打印技術(shù)杜絕燃料泄漏從而提高產(chǎn)品的可靠性，將原來66個部件嚴(yán)絲合縫形成一個部件。如果通過傳統(tǒng)制造工藝，在機械加工廠生產(chǎn)這個噴嘴，將會用到數(shù)千個焊接頭，而3D打印技術(shù)生產(chǎn)則可免去這個麻煩；三是縮減成本，簡化供應(yīng)鏈�！盙E工程師指告訴中國電力報記者說。

“在燃燒冷卻技術(shù)方面，HA燃機僅利用空氣冷卻就可以取得很高的燃機效率，其奧妙在于數(shù)個領(lǐng)域尖端技術(shù)的運用：葉片空氣動力學(xué)，對傳熱機理更為透徹的理解，改善熱通道部件的設(shè)計以減少溫度和熱應(yīng)力分布的梯度，使用更為復(fù)雜的冷卻通路實現(xiàn)更為有效的空氣分布，使用更好的隔熱涂層，以及通過現(xiàn)有的空冷燃機機隊獲得的豐富運行經(jīng)驗。在零部件材料方面，也在考慮運用陶瓷零件代替金屬零件�！奔s翰˙拉馬斯說。

此外，GE9HA燃?xì)廨啓C研發(fā)中的另一重要環(huán)節(jié)是要通過嚴(yán)格的測試。在格林維爾工廠，GE共建有10組燃機測試臺，其中的全轉(zhuǎn)速全載荷測試臺投資總額已超過2.3億美元。它可以在離網(wǎng)的條件下應(yīng)用天然氣或液體燃料對新型燃機進行全負(fù)荷運行測試，工程師在測試的燃機上加裝了多達(dá)6000個測點和傳感器。

先進技術(shù)加速在中國本土化

“我們的目標(biāo)是，以兩到三年為一個周期，在這個周期內(nèi)推出更新版本的GE9HA機組。比如，在為天津軍糧城項目提供的機組中就使用了最新的燃燒技術(shù)，這些技術(shù)已經(jīng)在GE7HA機組中得到驗證，它可以為中國客戶帶來附加的價值�！奔s翰˙拉馬斯給出了技術(shù)研發(fā)預(yù)期。

不僅如此，GE的黑科技還包括數(shù)字化技術(shù)，通過Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用到了GE9HA燃機電廠上，可以對燃機的全壽命周期提供預(yù)警，對機組故障進行診斷和分析以及對機組的檢修進行優(yōu)化等功能。

“今年天津軍糧城項目就將投運，GE9HA即將在中國市場落地。近期，廣東省也宣布了新的能源規(guī)劃，加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，提高天然氣利用水平。GE9HA級燃機和6F.03燃機從經(jīng)濟性、靈活性和排放指標(biāo)上都能夠很好地滿足區(qū)域能源建設(shè)的需求。中國的‘煤改氣’計劃將帶來巨大的正面環(huán)境影響，我認(rèn)為燃?xì)獍l(fā)電和可再生能源相結(jié)合是中國未來解決能源需求的答案�！奔s翰˙拉馬斯這樣看待中國天然氣發(fā)電市場。

“我們對氣電未來的發(fā)展很有信心，在中國市場，我們會與哈爾濱電氣、南汽輪、華電等合作伙伴開展多維度合作，同時在中國以外的氣電市場上也扮演著重要角色�！盙E燃?xì)獍l(fā)電總裁兼首席執(zhí)行官查克˙紐金特說。

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