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  • 日期:2019-07-29   点击:   作者:澳门银河官方网登录   来源:澳门银河娱乐登录入口   字体:[ ]

微型燃气轮机技术发展及应用前景

伍赛特

引言

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机,其基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。近年来其已收到了广泛的技术关注。

微型燃气轮机及其技术特点

微型燃气轮机由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控制部分组成,从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热,然后进入燃烧室和燃料混合、燃烧。大多数微型燃气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机,发电机和压气机、透平同轴,转速在50 000120 000 r/min之间,发电机发出高频交流电,转换成高压直流电后,再转换为60 Hz 480V的交流电。

微型燃气轮机装置的洁净、可靠、高性能源于以下技术:通过采用贫燃料预混合燃烧技术,可使排放降低,通常NOx排放低于12×10-6(燃用天然气或丙烷燃料时为9×10-6),噪声低于70 dB;通过采用空气轴承,不需维修或维修性好,设计大修周期为40 00050 000小时甚至更高;通过采用数字式遥控的联网离网发电变换装置,可以确保发电质量和电网安全。先进微型燃气轮机的主要特点:

1)功率在几十到几百千瓦之间;

2)操作简单,安全可靠,使用方便;

3)污染物排放低,噪音小;

4)带有回热器、功率变频、高速电机等设施,效率达到28%35%左右;

5)组成热电冷联供系统,能量利用率可达80%

微型燃气轮机技术的最新研究进展

微型燃气轮机技术最近几年发展很快,整机技术和关键技术都有明显突破。Capstone公司经过多年创新设计和先进材料研究,研制成功了高效、低污染物燃烧室、高速气浮轴承和高速永磁发电机,完成了集成技术,2009200 kW的微型燃气轮机已经大批量推向市场。

Honey Well Power system公司重点研究75350 kW先进微型燃气轮机的性能,在一次表面回热器MT的高温材料和高效紧凑板翅式回热器等研究方面有很大的进展,75 kW级的微型燃气轮机的发电效率达到为28.5%

Northern Research & Engineering公司在微型燃气轮机低排放燃烧室及氮化硅技术取得研究成果,大大降低了NOx的排放浓度。

我国在微型燃气轮机研究方面也做了一些工作,但整体水平比国外落后很多。

国内外微型燃气轮机的研究进展比较

3.1 国外微型燃气轮机研究进展

美国、日本和欧洲都在强化新一代微型燃气轮机系统的研究、开发和制造。近几年我国也积极研制微型燃气轮机,取得了一些进展。

微型燃气轮机的雏形可追溯到20世纪60年代,美国和苏联从航空发动机改装微型燃气轮机,但效率普遍较低(例如上海交通大学从苏联航空发动机改装的微型燃气轮机,用于海军消防泵,功率为37马力(约27 kW),效率为10%),但作为一种新型先进的微型燃气轮机发展历史则较短。1995年在美国动力年会上,AlliedSignalCapstoneElliott公司展示了2575 kW微型燃气轮机样机。其后发展迅速。

Capstone公司在200011月已推出第1 000台微型燃气轮机装置,2003年的年产量1万台,在2008200 kW的微型燃气轮机推向市场。

霍尼威尔公司开发成功了75 kW级的微型燃气轮机发电设备,发电效率为28.5%。日本的多家企业,如东京电力、丰田汽车、三菱重工、出光兴产、东京瓦斯和大阪瓦斯等公司,都在使用美国卡普斯顿公司的技术开发热电并用型系统。

3.2 国内微型燃气轮机研究进展

我国微型燃气轮机研究整体落后很多,与国外相比差距很大。对于微型燃气轮机的研发,总体上比较系统的研究和研发尚未深入进行,但已有相对较好的技术储备和工作基础。


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