SGT-800燃气轮机是德国西门子公司研发的工业燃气轮机，其前身是瑞士ABB公司的GTX100燃气轮机 。该机型经历了多次技术升级，功率从最初的43MW逐步提升至2025年的62MW。
SGT-800燃气轮机宣传视频
发展历史
1994年：瑞士ABB公司开始研制GTX100燃气轮机，以补充功率等级产品目录。
1997年：GTX100燃气轮机完成第一台产品，最初额定功率为43MW。
1999年：ABB公司将燃气轮机业务整体转让给法国阿尔斯通公司。
2003年：SGT-800简单循环机组的输出功率提升至45MW。
2004年：阿尔斯通公司将小型工业燃气轮机业务出售给德国西门子公司，GTX100燃气轮机更名为SGT-800。
SGT-800燃气轮机
2006年：第一台47MW额定功率的SGT-800燃气轮机成功测试。
2007年：西门子公司推出功率为47.5MW的SGT-800燃气轮机。
2010年：SGT-800燃气轮机升级到50.5MW。
2015年：8月，泰国TPS公司与西门子公司签署了18台SGT-800的购买及长期服务协议，其中6台额定功率为53MW，12台额定功率为50.5MW。这18台燃气轮机被用于9座燃气蒸汽联合循环热电联产电厂中。
SGT-800燃气轮机转子部件
2016年：2月，西门子在中国获得了首份4台SGT-800订单，用于山西国新能源在保德和昔阳的分布式能源项目。
2017年：SGT-800功率输出进一步升级到57MW，简单循环效率超过40%，联合循环配置下功率输出为163MW，净效率超过58.5%。8月，西门子公司与杭州汽轮机股份有限公司签订了SGT-800技术转移协议。
2022年：12月23日，杭汽轮首台套国产化SGT-800燃气轮机机组完工。
2023年：1月5日，杭汽轮首套国产化SGT-800燃气轮机发货。3月3日，京能集团小溪塔项目首套SGT-800国产化燃机实现交付。
2025年：SGT-800燃气轮机简单循环功率可达62MW。
西门子燃气轮机产品体系
系统结构及选材
SGT-800燃气轮机主要由15级轴流式压气机、环形燃烧室及3级轴流式透平组成。
SGT-800燃气轮机结构
压气机
压气机采用最新空气动力学跨声速设计，受控扩散叶型（CDA），压比为20∶1，具有15级，前3级采用了可变导流叶片设计，设置放气孔来确保机组在不同负荷范围和环境工况下能够稳定运行。为了使叶顶漏气降低至最小，叶顶气缸镶嵌可磨蚀密封材料，使间隙降至最小。压气机转子通过电子束焊接，将所有轮盘焊接在一起，具有轻巧坚固的结构。
SGT-800燃气轮机压气机前三级为可变导叶
燃烧室
燃烧室采用环形结构。燃烧室衬板的内表面和前面板设置TBC热障涂层，可以降低传热水平，延长燃烧室的寿命。燃烧室配置第三代DLE（Dry Low Emission，干式低排放）设计的30个燃烧器，燃烧天然气时氮氧化物的排放量控制在15ppm (15% O2)以内，无需注水或蒸汽，燃烧器可按单燃料或双燃料设计提供。
SGT-800燃气轮机燃烧室
透平段
采用三级反动式透平，通过先进的空气动力学设计和基于3D分析的通流部分优化设计，使得各级叶顶间隙控制在最小水平。一级和二级静叶和动叶带空气冷却。第一级叶片采用单晶材料制作，以确保耐久性和长寿命。涡轮静子采用压气机空气进行冷却，使轴系的热膨胀量及轴向排气压损降至最小。
SGT-800燃气轮机三级透平
SGT-800燃气轮机一级透平叶片，单晶高温合金铸造，采用气膜冷却技术
减速齿轮箱
燃气轮机通过双螺旋平行轴式齿轮减速器与发电机相连，齿轮箱能将透平轴的速度由6600rpm降至发电机速度1500/1800rpm (50/60Hz)。燃机采用变频启动电机启动，通过自动同步及脱开的SSS离合器与齿轮箱相连，实现机组启机及高速盘车。
SGT-800燃气轮机
润滑油及顶轴油系统
燃气轮机、齿轮箱及发电机共用一套润滑油及顶轴油系统。润滑油由3×70%交流变频离心泵供应（2台运行，1台备用），油泵电机采用静态变频器（SFC）与UPS直流蓄电池相连。当1台泵出现故障时，备用泵自动启动保持轴承油压供应，当2台泵故障时，剩余1台泵可提供足够的油压和流量使机组停机及冷却，当外部交流电失电时，润滑油泵通过静态变频器转换为直流油泵工作，确保机组停机冷却。
模块化布置
SGT‐800燃机的设计及安装遵循布置紧凑、安装调试周期短及易于维护等要求。燃气轮机及润滑油站采用撬装结构，齿轮箱及发电机装于混凝土基础上，燃机岛设备外采用防雨罩壳屏蔽，满足室外布置要求，罩壳设置进气过滤、通风、消防等系统，现场电气及控制设备装设于就地控制小间内。
SGT-800燃气轮机成套方案
性能参数
SGT-800不仅具备非常高的简单循环效率，而且由于出口扩压器的排气温度较高，尤为适合联合循环和热电联产。在联合循环下，SGT-800与可利用废气热量的余热锅炉（HRSG）一起组合使用，由双压的余热锅炉向蒸汽轮机供汽。对于较大的功率，可安排2台SGT-800，每台燃气轮机均连接一台余热锅炉，为一个公用的蒸汽轮机供汽。
SGT-800燃气轮机简单循环发电的性能数据（所有性能值均基于标准设计、ISO 环境条件和天然气燃料，无进气或排气损失）
SGT-800燃气轮机技术优势
SGT-800燃气轮机优异的排放特性
SGT-800燃气轮机维护特点
应用领域
SGT-800燃气轮机适用于工业发电、石油和天然气等领域，在联合循环和热电联产安装中表现出色，也可用于分布式能源项目、区域供热以及炼油厂等石油和天然气相关行业。截至目前已有超过370台套机组销往世界各地，累计等效运行时间超过700多万小时。而在亚太地区，SGT-800的业绩最为突出，有超过100台SGT-800的用户位于亚太地区。其中泰国成为最大市场，有超过70台SGT-800在泰国服役。
SGT-800工业燃气轮机应用行业
燃气轮机掺氢燃烧
迄今为止，重型以及航改型燃气轮机（用于发电）主要使用的燃料多为天然气或轻油等。近些年来，越来越多燃气轮机方面的专家与学者对拓宽燃气轮机多燃料的适应性进行了深入的研究。其中，对燃气轮机进行掺氢燃烧直到燃用纯氢和集成气化联合循环（IGCC）是拓宽燃料性能的重点方向。
燃气轮机氢燃烧技术相较于传统燃料具有的技术优势
高质量热值：氢气的质量热值高于天然气，这意味着单位质量的氢气能够释放更多的能量。
甲烷和氢气混合物的能量含量
低碳排放：氢燃烧不产生二氧化碳排放，因此对于减少温室气体排放和应对气候变化具有重要意义。
灵活性和兼容性：氢气可以与天然气混合使用，或通过燃烧室改造实现氢燃烧，这为现有的燃气轮机提供了一定程度的互换性和灵活性。
甲烷/氢气混合物中的碳含量
高效率：氢燃烧技术可以实现氢-电-热联用效率超过60%，这比传统的燃料效率更高。
适用于大规模应用：氢燃料燃气轮机适用于大规模备用电站、发电厂供电等，能够实现大规模的氢-电转换，并扩大氢能的应用规模。
可再生能源集成：氢气可以通过电解水制备，而电解水可以利用可再生能源，如风能或太阳能。这使得燃气轮机氢燃烧技术成为将可再生能源整合到能源系统中的有效手段。
氢燃烧技术面临的技术挑战
燃烧不稳定性：氢气火焰传播速度快，氢气燃烧容易引起燃烧不稳定性，包括振荡和共振现象。这可能导致设备性能下降、噪音增加，甚至影响设备的可靠性。解决这一挑战需要采用先进的燃烧控制技术和燃烧室设计。
热声振荡造成的损害
回火问题：氢气燃烧过程中可能出现回火现象，特别是在高速流动条件下。回火问题可能导致燃烧不稳定和安全性问题。
氢气燃烧回火问题
燃烧动力学：氢气的燃烧动力学与传统燃料存在差异，包括火焰速度、点火延迟等方面的变化。了解和控制氢气在燃气轮机中的燃烧动力学是一个挑战，需要深入的研究和模拟。
NOx排放控制：尽管氢燃烧主要产生水蒸气，但在高温燃烧条件下仍可能产生氮氧化物（NOx）。降低NOx排放对于符合环保标准至关重要，需要有效的控制和减少技术。
相对天然气燃烧的比值(示意图)
材料适应性和氢脆问题：氢气对金属材料具有氢脆效应，可能导致材料的脆性和损伤。在高温高压的氢气燃烧环境下，需要选择和设计能够耐受氢脆的材料，增加了工程的复杂性。
氢脆现象
排气中的大量的水蒸气：导致燃气轮机的热端部件中的热交换增加，因此需要额外的冷却。这种蒸汽增加对暴露的热端部件造成热腐蚀，将缩短了部件的使用寿命。
氢的高爆炸性：氢气在空气中的爆炸性较高，需要采取特殊的安全措施，确保燃气轮机系统的稳定和可靠运行。
氢的储存和输送：在实际应用中，氢的储存和输送也是一个挑战，需要解决安全性、效率和成本等问题。
燃料混合：随着氢气在燃气管道中的混合比例的变化，确保有效的燃料混合成为一个挑战。运营商需要预测氢气引入的速率，并进行必要的修改以适应预期的燃料成分范围。
运行条件的优化：针对氢气燃烧，需要优化燃气轮机的运行条件，包括温度、压力、流量等参数。这需要深入的研究和实验来找到最佳的运行条件，以提高效率和性能。
供氢链的建设：氢气的生产、储存和输送形成了供氢链，其中每个环节都面临着技术和经济挑战。建设完整的供氢链是实现氢燃料燃气轮机商业化的一个关键问题。
为了克服这些挑战，研究人员和工程师正在开发和改进多种燃烧技术，如微混燃烧技术，它通过成百上千个微通道结合氢气微喷射，使空气和氢气快速掺混，形成微小尺度火焰，以降低NOx的生成并保持燃烧稳定。此外，贫预混燃烧技术也被广泛研究，它通过提高火焰温度分布的均匀性来降低NOx生成，同时确保燃烧稳定。
氢燃机燃烧器与标准天然气燃机燃烧器的设计不同点
高氢比例掺混工业燃机燃烧器调整/更换以及主要系统升级
2022年11月，西门子能源支持国家电力投资集团有限公司（简称“国家电投”）所属北京重型燃气轮机技术研究有限公司、国家电投湖北分公司在荆门绿动能源有限公司成功实现一台在运西门子能源SGT-800燃机30%掺氢燃烧改造。这是继2025年12月该燃机成功实现15%掺氢运行后又一重大技术突破。
单燃烧器高压试验台掺氢燃烧试验
据介绍，这是中国首次在重型燃机商业机组上成功实施高比例掺氢燃烧改造试验，也是全球范围内首个在天然气联合循环、热电联供商业机组中进行高比例掺氢燃烧的示范项目。改造后的机组将具备0%-30%掺氢运行条件下自由切换的灵活性。经测算，一台改造后的西门子能源SGT-800燃机在混烧30%氢气的情况下，每年可减少超过1.8万吨二氧化碳排放。
国家电投荆门绿动燃气轮机电厂商用燃气轮机掺氢改造
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