簡(jiǎn)介:2025年1月,華天航空動(dòng)力與某能源央企簽署“2MW純氫燃機(jī)技術(shù)研究項(xiàng)目”協(xié)議,依托華天自研的HGT-2燃機(jī)開展純氫燃機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范驗(yàn)證。該項(xiàng)目在完成“擴(kuò)散型純氫燃燒室”一期工程基礎(chǔ)上,進(jìn)一步攻克整機(jī)純氫燃燒的技術(shù)難題,包括燃燒產(chǎn)物高含水量對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響,以及氫氣高火焰速度引發(fā)的熱聲振蕩和回火問題。通過微混燒氫技術(shù)和材料優(yōu)化,雙方已完成整機(jī)設(shè)計(jì)、控制技術(shù)研制及材料研發(fā),確保燃機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)行,推動(dòng)氫能發(fā)電技術(shù)邁向新高度。
2025年1月,華天航空動(dòng)力與某能源央企相關(guān)單位簽署了“2MW純氫燃機(jī)技術(shù)研究項(xiàng)目”協(xié)議,計(jì)劃依托華天自研的HGT-2燃機(jī)(青鳥15丙),開展純氫燃機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范驗(yàn)證。這不僅是雙方在完成“擴(kuò)散型純氫燃燒室”一期工程基礎(chǔ)上的進(jìn)一步合作,更是向整機(jī)純氫燃燒示范驗(yàn)證工程邁進(jìn)的重要一步。
氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)作為一種清潔、高效的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備,在全球能源轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、
碳中和目標(biāo)中扮演著關(guān)鍵角色。它具有快速啟動(dòng)、靈活調(diào)峰、低碳/零碳排放的特點(diǎn),能夠?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)提供最佳的系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定性。在新能源電力系統(tǒng)構(gòu)建的“可再生發(fā)電、電解水制氫、氫燃料發(fā)電”的新模式中,氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)能夠有效彌補(bǔ)可再生能源在時(shí)空分布上的波動(dòng)性,保障電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。
然而,燃?xì)廨啓C(jī)純氫利用面臨諸多技術(shù)難題。一方面,燃燒產(chǎn)物的高含水量影響混合物的分子量和比熱容,對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的布萊頓循環(huán)造成很大影響,主要表現(xiàn)為膨脹過程熵降的變化、渦輪入口流量的變化以及渦輪葉片外側(cè)傳熱系數(shù)的變化,給燃?xì)廨啓C(jī)性能參數(shù)和部件匹配帶來較大困難。另一方面,氫氣的火焰速度較其他燃料高一個(gè)數(shù)量級(jí),增加了火焰的不穩(wěn)定性,容易引發(fā)熱聲振蕩問題,同時(shí)氫氣的高傳輸特性使其極易出現(xiàn)回火現(xiàn)象。
為攻克這些難題,華天航空動(dòng)力采取了一系列創(chuàng)新技術(shù)。通過微混燒氫燃燒技術(shù),利用微混單元的換熱特性防止回火及預(yù)混氣在管內(nèi)自燃;通過火焰尺寸縮小和燃料分級(jí)供給的方式有效控制熱聲振蕩;采用多夾層結(jié)構(gòu)提高冷卻效果并降低火焰筒表面溫度,減少高溫引起的熱應(yīng)力和損壞風(fēng)險(xiǎn),從而徹底解決燃?xì)廨啓C(jī)純氫利用的技術(shù)難題。
在低排放純氫燃燒室開發(fā)的基礎(chǔ)上,雙方在整機(jī)研發(fā)層面確定了2MW級(jí)高效低排放純氫燃機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù),完成了方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)備選型工作。充分考慮氫氣燃燒特性和燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)整體影響,對(duì)機(jī)組整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),涵蓋軸系計(jì)算分析、流程設(shè)計(jì)、旁油管路設(shè)計(jì)、自控部分設(shè)計(jì)以及外圍設(shè)計(jì)等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),確保整機(jī)性能的可靠性和穩(wěn)定性。
在控制技術(shù)研制層面,開展摻氫/純氫燃料燃燒高精度控制參數(shù)匹配性研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過程的精確控制,確保燃機(jī)在不同工況下都能穩(wěn)定高效運(yùn)行。在材料研發(fā)層面,建立了完善的材料選材體系及工藝體系,針對(duì)純氫燃燒工況,對(duì)金屬和涂層進(jìn)行優(yōu)化研究,收集并優(yōu)化材料服役性能數(shù)據(jù),確保熱通道關(guān)鍵部件及其防護(hù)涂層能夠滿足純氫燃燒的嚴(yán)苛要求,實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化,提高整機(jī)的使用壽命和安全性。
此次合作標(biāo)志著華天航空動(dòng)力在氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域取得了重大突破,為未來氫能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷成熟和推廣,氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)有望在全球能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮更加重要的作用,助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。