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【长知识】微型燃气轮机知多少?

小T 两机动力控制 2021-06-20
导读

常规燃气轮机为了提高效率,需要追求高透平初温以及大压比,这对材料要求很高,而且需要复杂的冷却技术,加工成本很高。为了降低成本,减少系统的复杂度,微型燃气轮机走的是不同的技术路线。


微型燃气轮机本质上是燃气轮机的一种,单机功率范围:数十千瓦至数百千瓦。技术特征:一般采用离心式压气机和向心式透平,转子采用背靠背结构,通常采用高效板翅式回热器预热燃烧室进口空气,多采用空气轴承,不需要润滑系统,结构简单紧凑。



目前国际市场微型燃气轮机产品的主要性能指标见下表,燃料多采用天然气和柴油,发电效率普遍达到25%~30%(未来目标40%),若采用冷热电三联产(CCHP),能量利用率达70%~90%,NOx排放不高于25ppm,使用寿命已经超过40000h。




微型燃气轮机的热力循环通常选择带回热的布雷顿循环,压比仅为3~5之间,转子一般为径流式设计,一次加工成型,结构紧凑,成本低廉;透平入口温度较低,涡轮通常采用普通陶瓷,不需要冷却。


微型燃机转子的转速很高,一般30000~100000rpm之间,高速轴承是微型燃气轮机研制的关键技术之一。目前多采用空气轴承。


微型燃气轮机回热器通常采用板翅式,结构简单,换热效果好,流阻低;燃烧室温升较低,污染物排放水平也不高;各部件均采用模块化设计,零件数量少,可靠性高。


应用微型燃机的应用

1)热、电、冷联产系统

整个系统以微型燃气轮机为核心动力装置,以天然气、沼气、合成气以及柴油味燃料,经微型燃机做功后,高温烟气被用来驱动余热利用装置进行供热、制冷,提高能量利用率。专业术语:能量梯级利用。


2)微型燃气轮机-燃料电池联合发电系统

顶层循环:燃料电池取代燃烧室,其高温排气进入涡轮膨胀做功,燃料电池内部处于一定压力状态;上图所示。


底层循环:燃料电池使用燃气轮机的排气作为空气源,燃料电池内部流动及工作处于常压。下图所示。


这种发电装置效率可达60%以上,NOx排放低于1ppm,是目前世界上最为先进的高效洁净发电方式之一。


3)微型燃气轮机生物质发电技术及应用

途径1:生物质发酵沼气作为燃料;

途径2:利用生物质合成气。


来源:工业燃气轮机技术

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