微型燃气发电技术及应用前景分析.pdfVIP

应用技术 I■ 微型燃气发电技术及应用前景分析 武嘉杰 (内蒙古苏里格燃气发电有限责任公司) [摘 要]微型燃气轮机在未来我国电力、动力等国民经济领域和国家安全等方面具有重要作用和战略意义，先进的燃气轮机技术是21世纪能源动力系统中 的核心关键技术，对于我国相关领域如能源、电力、航空、航天、军事等国民经济和国防建设中的高新技术发展和移植有重大作用 。 [关键词]微型燃气；发电技术 ；应用前景 中圈分类号：TE43 文献标识码：A 文章编号 ：1009-914X(2014)47-0276-01 1微型燃气轮机的发展 并提出更高的性能指标要求：效率：燃料一 电力转换效率至少达到40％；环境： 2O世纪6O4代美国国家航空与宇航管理局在涡轮增压器的基础上发展了 燃用天然气时，在实际工作范围内NOx排放7×1O～6；持续性：无检漏时间为 1种微型燃气轮机发电装置，随后在70g代开展了微型燃气轮机作为辅机 电站 1100011，服务寿命至少4500011}电力投资：系统投资小于500美元／kW；燃料灵 在航天飞机上应用的研究。之后的5O年间，微型燃气轮机发电技术得到了迅速 活胜：可使用多种燃料，包括柴油、天然气、乙醇、垃圾气和生物燃料。 的发展，除用于军用车辆的辅机电站外，带有回热器的高效微型燃气轮机被用 3 微型燃气轮机发电机组与其他发电机组的比较 于分散式发电、热电冷联供、车辆混合动力装置等领域 。目前，燃气轮机和燃料 微型燃气轮机发电机组可以用作常规机组或紧急备用机组，与柴油机发电 电池联合循环系统是研究的热点，据最新报道 ，美国能源部和西屋 电器公司成 机组比较的主要技术特点：①寿命特长。可达45000h，而同功率等级柴油机仅为 功建造了V／-250kW固体氧化物燃料 电池与燃气轮机联合循环示范电站，其中 4000h，不足燃气轮机的1／10。②移动性好。1台30kW微型燃气轮机发电机组的 燃料 电池发 电200kW ，燃气轮机发电50kW。 重量小于1台3kW的柴油发 电机组。③高可靠性。仅有1／／-~动部件 ，故障率被降 随着技术的发展，微型燃气轮机的结构发生了很大变化。高速永磁发电机 到最低；内置式保护与诊断监控系统，提供了预先排除故障的手段，在线维护简 的出现使发电机与压气机间的连接采用空气轴承代替滚动轴承，不再需要减速 单；采用空气轴承和空气冷却，无需更换机油和冷却介质，发电机组的首次维修 机构，这使整个机组的重量和尺寸大大减小，成本降低很多；为提高机组的热效 时间在8000 h以后，维修费用低。④噪声小，排气温度低，红外辐射小。⑤具有 率，普遍采用高效紧凑型回热器；为克服涡轮入口温度的提高受涡轮材料的限 整体集成特征，能使2～l0台机组组成系统运行。⑥燃料可变性。能够采用多种 制这一矛盾，世界上一些著名的研究机构相继开展了采用陶瓷作为燃烧室、涡 液体、气体燃料 (如天然气、丙烷、生物质燃料 、煤油、柴油等)，可使用含硫比例 轮、回热器等热端部件的材料的研究。1995年在美国动力年会上，A11ied$ignal、 高达7％的酸性气体 。⑦遥控与通信。通过显示板或Modem连接进行控制操作， Capstone与EUiott公司率先展示了25～70kW微型燃气轮机样机 ，其后每年均 系统具有通信、控制作用 ④保护。具有一系列的自动超限保护和停机保护，所 有样机推出。2001年2月Capstone宣布该公司生产的用于混合动力汽车的微型 以特别适用于移动电源、城市电站和汽车动力。⑨超低排放。远远低于柴油机， 燃气轮机刚刚获得CARB颁发的国际第1个证书。据报道 ，其30kW微型燃气轮 有利于环境保护。 机燃天然气时的排放仅为新一轮重型汽车最低排放标准的80％。美国专家预测 与电站相比，微型燃气轮机具有以下优势：①没有或很低输配电损耗；②可 微型燃气轮机的潜在市场将达每年80～100~L美元。