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微型燃气轮机走向商业化详细内容
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全负荷工况污染物排放测量值:
一氧化碳    8mg/MJ燃料
氧化氮     14mgNO2/MJ燃料
碳氢化合物 4.5myMJ燃料

Pratt已whitnevCanada-pratt&whitnev
   Canada(加拿大普惠)的市场研究表明,未来5~10年内分布式发电的市场将有增长。于是提出了一个发展新一代燃气轮机发动机族ST5的技术验证计划,用于分布式发电。新一代发动机吸取加拿大普惠最新航空发动机PW6XX的技术,执行这一计划的目的是降低运行成本,同时保持具有加拿大普惠同类发动机的可靠性和耐久性。ST5发动机族的功率范围是250~600kw,公司将其归于微型透平一类,但比目前微型透平制造商提供的微型透平功率略大。对加拿大普惠来说这是一个新的起点,通常加拿大普惠先开发航空用的发动机,一旦发动机通过验证,然后发展其工业用的衍生型。这一次,加拿大普惠研发的发动机同时考虑航空及工业两方面的应用前景。新发动机有简单循环与回热循环两种类型,既可用于尖端负荷,也可用于基本负荷。发动机将吸取普惠早先高性能小型燃气轮机的试验。

4可靠性测试

   要使MTG进入市场,它必须在发电质量、可靠性、可用度、环境可接受性、经济性等方面完全满足用户的要求。为此美国政府和工业部门正在执行一个计划,由电力研究所(EPRI)牵头,将各家生产的MTG,在同一试验场地安装、运行和试验,评定它们的技术与经济性能。性能测试包括以下内容:起动/停机;机组总效率;纯输出功率;运行能力;排放;发电质量;耐久性;运行与维护要求等。
   这一试验计划,将对各种机组在安装、性能、维护要求等方面提出有价值的定性与定量的评价。试验数据取自在加州伊儿文(lrvine)试验现场的实际运行结果。然后通过数据采集系统和人工整理,修正为标准的运行特性。现场每隔5分钟采集一次原始数据,由各种传感器将脉冲或模拟信号送到数据处理器,每天晚上采集数据,每个月处理一次。
   每一台MTG都在固定的部位安装了各种传感器。采集运行数据的同时,整个现场的环境参数也被记录下来。测量数据包括:发电量kWh;燃料消耗量;燃料温度;燃料压力;瞬时发电品质(谐波畸变);环境温度;相对温度以及大气压力。如果MTG带余热锅炉,同时测量水流量、烟气出口温度及水温等参数。
   试验分三个阶段进行:安装与启动;运行与维护;性能测试。机组安装完毕以后,首先试验其起动与停机能力。机组应具备承受每天起动与停机带来的磨损的能力。
   机械性能试验包括内容:
·   耐久性各种MTG在基本负荷作长时间运行。每天都记录运行参数,如燃料流量,环境空气的压力、温度与相对湿度,发电量(kwh),运行温度和压力等。
·   瞬时响应MTG必须能对负荷的变化及时作出响应。所有机组都井网运行,而不是孤立运行,系统负荷的变化反映在网上。MTG机组的负荷改变是通过控制系统人为设定的。
·   谐波崎变发电输出由BMI或其它同类记录
   仪测量总的谐波畸变(THD)。在耐久试验中,BMI也用来确定全负荷机组的功率因数。测量功率因数的目的是要证实,机组在井网情况下是否达到额定输出。
·   噪声测量用手持噪声仪测量噪声。测量噪声时每个机组都单独运行。
·   排放测量指南海岸地区空气质量管理条例:考察每个MTG,判定其NO,排放是否符合标准。此外还用手持仪器进行周期性测量,以确定运行中噪声的趋势,并考察是否有恶化。
·   尖峰负荷用BMI仪或相当的功率测量记录仪器,进行尖峰负荷的发电功率与纯功率测量。对了不带燃料压缩机或燃料压缩机由外电源驱动的右组,纯功率输出是由发电功率扣除为维持MTG行消耗的外电源能量得到。这一试验得到诸如效荡热耗、运行小时等特性,这些数据可以用来与制造厂制定的性能规格进行比较。

列入美国政府和工业部门实验计划的机组

应商

电功率(KW)

燃料

轴承(润滑)

透平类型

发电机类型

Allied

Signal

75

天然气

空气

单级径流高频

Bowman/Elliott

45,80,200

天然气

液体

单级径流

高频

Capstone

30

天然气

空气

单级径流

高频

GE/Elliott

45,80,200

天然气

液体

单级径流

高频

NREC(样机)

70

天然气,柴油,丙烷

液体

单级径流+动力透平

感应(齿轮减速)

5待解决的问题

   如果当前的技术都能通过验证,下一步要解决的是应用的问题,如发电质量问题,用作备用机组的问题等等。试验计划中规定的下一个步骤是现场试验,考察MTG在实际应用中是否能达到预期的效血。
从长远考虑,将MTG与其它技术(如燃料电池)结合起来,构成组合式发电装置可能是很有前途的新发展。与燃料电池结合,MTG就不需要燃烧室了,而MTG可以给燃料电池提供压缩空气。MTG与燃料电池的组合式发电,效率可望高达60%,NO。小于1.0ppm,SO。几平测不出来。
我国有关部门也开始注视MTG市场。中科院工程热物理研究所已开始进行60kWe移动式燃气轮机发电机组商业化的前期工作,拟用高速发电机取代中频发电机,开发高效低成本回热器。希望在不久的将来有国产的MTG占领我国尚未发育成熟的分布式发电商场。

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