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微型燃气轮机走向商业化

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

摘要:对MTG(Microturbine-generator)--微型燃气轮机发电机的发展作一个简要的回顾,介绍MTG的主要特点,并列出几个有代表性产品的技术参数,供国内同行参考。
  关键词:回热循环;燃气轮机
  中图分类号:TK479+.11文献标识码:D文章编号:1009一2889(2000)04一0013一04
  
  
  1回热器与高速发电机的发展为微型燃气轮机带来了生机
  
  长期以来,几十至几百kW的小型发电机组市场,一直由内燃发电机组占领,燃气轮机几乎没有立足之地。原因是小功率燃气轮机单循环的效率比较低,无法与内燃机相匹敌。而且,小功率燃气轮机转速高,通常需要采用齿轮减速器降速后与发电机相连,笨重的减速器和低速发电机,把燃气轮机结构轻巧的特点给抵消了。人们早就认识到可以采用回热循环来提高效率,但是常规回热器的体积与重量比燃气轮机本身还要大,而紧凑式的回热器制造成本很高,所以,除了个别燃气轮机(如KG3)有带回热器的衍生型外,回热循环的地面应用始终打不开局面。随着美英联合开发舰用回热中冷燃气轮机的成功进展,板翅式回热器在工艺及制造成本方面的突破,高速发电机从军用走向民用,地面用的带回热器的小功率燃气轮机重新引起人们的重视。
  MTG大都采用回热循环。通常它由透平、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,然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧。大多数MTG由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机,发电机与压气机、透平同轴,转速在50000~120000rpm之间。一些单轴MTG设计,发电机发出高频交流电,转换成高压直流电后,再转换为60Hz480V的交流电。
  
  
  2分布式发电市场前景看好
  
  MTG运动部件少,结构简单紧凑,因而其可靠性好、制造成本与维护成本低。为了进入市场,制造商给自己定下的最低指标是:
  ·运动部件寿命40000小时;
  ·热耗12000至16000Btu/kWh(12660至16880kJ/kwh);
  ·污染物排放小于9ppm;
  ·安装与维护简单,而且便宜。
  MTG的潜在市场是很大的,只要它具有相当的竞争力。采用增压器技术生产MTG,成本可以大大降低,特别是用铸造技术代替机械切削工艺,经济性尤其显著。MTG适合用于分布式发电,使电站更靠近用户。分布式发电与中心电站相比,可靠性更好。制造商们相信,一旦达到适当的批量,MTG有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说,与其它小型发电装置相比,MTG是一种更好的环保型发电装置。
  可以设想,MTG将是未来公用事业的基本构成之一。将来与中心电厂平行运行的是许许多多小型发电装置。就像计算机似的,在大型机周围有着大量的微型机和局域网在同时运行。
  
  
  3开发与应用情况
  
  目前,开发微型透平的厂商主要集中在北美,欧洲有瑞典和英国。
  Capstone-Capstone公司90年代初开始开发微型透平发电机元件,1994年研制成24kW样机,1996年生产了37台样机供现场试验。该发动机为单轴结构,空气轴承支撑,转速为96000转/分。整个发动机安置在一个圆柱形的排气壳内,10米外的噪音

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