【行业动态】安萨尔多将进行100%氢燃料的燃气轮机燃烧室全尺寸全压试验

导读：10月24日，意大利燃气轮机制造商安萨尔多公司宣布，将和Equinor公司（前身为挪威国家石油公司）共同出资进行100%的氢燃料燃气轮机燃烧室试验，以证明安萨尔多的H级重型燃气轮机GT36的燃烧室完全可以用氢气进行燃烧，双方已经签署协议。

安萨尔多公司表示：“这次合作的目地就是通过全尺寸，全压力燃烧室验证测试来推进氢燃烧技术的应用落地。在这方面，主要目标是优化超低排放量（NOx），提升操作灵活性以及使得在非常高的氢燃料含量下燃气轮机的负荷降低最小。”。

“这项合作的目的是通过全尺寸，全压力燃烧器验证测试来推进氢燃烧技术。在这方面，主要目标是优化超低[NOx]排放量，操作灵活性以及在非常高的氢含量下使发动机降额最小化。”

像其在重型燃气轮机市场上的所有主要竞争对手一样，包括GE发电、西门子、三菱日立动力系统公司，安萨尔多也在加大努力以使得其H级系列重型燃机具有“面向未来”的操作灵活性，从而应对竞争中不断变化的市场：低廉的价格，补贴和法规要求导致了可再生能源的激增。

就像本月初刚刚推出新的H级重型燃气轮机型号的GE发电公司一样，安萨尔多也押注重型燃气轮机未来的市场仍然一片光明，因为从长远来看，可再生能源的间歇性仍将是一个挑战。这就是为什么现有的天然气发电厂仍将作为电网调峰可靠性的保证者，在能源市场中扮演着重要角色。

安萨尔多还表示：“在所有可燃气体中，氢是长期可存储性和可靠性的完美组合。因此，能够单独燃烧氢燃料或与其他天然气组合的氢燃料，并保证燃烧过程的安全有效，可能会对燃气轮机市场起到很大推动作用。”

该公司指出，其开发的先进燃气轮机燃烧系统稀薄预混技术产品系列以燃料灵活性为首要考虑因素。例如，其最新型号GT26 F级和GT36 H级重型燃气轮机，基于其顺序环境（SEV，Sequential Environmental）燃烧系统平台，该平台可燃烧多种比例的天然气和氢气混合燃料混。尽管GT36 H级重型燃机已经可以燃烧0~50%的含氢燃料（而GT26高达30%），但最近的全面高压测试表明“即使使用含量高达70%的氢气燃料，而不会降低功率或效率，并且有可能将这一燃料含量升至100%。” 

它指出，SEV顺序燃烧系统平台（也有叫连续燃烧系统平台）还可以克服其他燃气轮机制造商面临的主要缺陷：“与天然气相比，氢燃烧的主要挑战是反应性提高，会导致传统预混燃烧系统的性能下降。”

安萨尔多公司进一步解释道：“在传统的预混燃气轮机燃烧室中，燃料反应性的变化意味着火焰位置的变化。特别是，较高的燃料反应性会迫使火焰向上游移动，燃烧时间过盈，从而增加NOx排放，并可能使燃烧室超温过热；而较低的燃料反应性会导致相反的情况，并将火焰推向下游，导致燃烧室时间不足，从而增加CO和未燃烧的碳氢化合物排放。”

GT36 H级重型燃气轮机的SEV顺序燃烧室

顺序燃烧系统平台SEV实质上需要两个燃烧阶段：常规阶段和自动点火阶段。它包括两个短燃烧室，可实现快速混合，因此火焰后停留时间足够短，并将有害的NOx排放保持在限值以下。在GT26重型燃机中，采用两个环形燃烧器(EV–first  combustor和SEV– second combustor)进行顺序燃烧，而在GT36重型燃机中，虽然还是采用顺序燃烧技术，但是不再使用环形燃烧器，而是采用了管型燃烧室(can combustor)，学名为CPSC(Constant  Pressure Sequential  Combustion)恒压连续燃烧器。

对于氢含量较高的反应性较高的燃料，顺序燃烧系统可通过降低第一阶段的火焰温度来帮助火焰避免移动到过于靠近燃烧室出口的位置，这还会导致第二阶段的入口温度从而降低燃烧室的出口温度，稀释空气与第一阶段燃气混合。

“由于顺序燃烧器的火焰主要是自动点火稳定的，因此与传播稳定的火焰相比，其火焰位置由入口温度而非出口温度驱动。因此，下降的混合器出口温度可以通过较高的燃料反应性补偿，在不损害燃气轮机性能的情况下，保持最佳的火焰位置和原始的理想火焰温度。这也使透平入口温度保持恒定。”

作为展示100%氢气燃烧重型燃气轮机努力的一部分，安萨尔多公司还加入了几个欧洲和国际知名项目，其中包括EncapCo项目，这是一个开发用于富氢燃烧的预混燃烧器的项目；DECARBIT项目，正在开发用于100%氢燃料的再热燃烧室；BigH2项目，正在研究喷油器的基本原理。

该公司还开发了“改型燃烧器（retrofitcombustor）”，并在商业上提供了它的名称为“FlameSheet”，该公司声称“他们所研制的燃烧室能比其他OEM的超低排放（DLE）燃烧器所能燃烧的氢燃料能多10倍”，并且无需昂贵的稀释剂注入。”

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