在介绍微型燃气轮机之前,我们首先来简单介绍一下燃气轮机。现代燃气轮机是一种以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的叶轮式机械。燃气轮机重心部件包括压气机、燃烧室和涡轮;外界空气被吸入压气机,经过压气机压缩使之升温、增压;压缩空气被压送到燃烧室,在此与燃料混合后燃烧,生成高温高压燃气;燃气随后进入涡轮中膨胀做功,推动涡轮转动;涡轮反过来带动压气机和外部负荷,实现燃料的化学能转化为机械功或电能。新型微燃机的研发推动了能源行业的发展。上海车载式燃气轮机
20世纪70年代,我国开发了37kW、200kW等燃气轮机。目前,我国微型燃气轮机技术水平较低,所使用的商用机型(包括65k和200M的产品)均来自卡普斯通公司。根据我国能源现状,微型燃气轮机本身具有的技术特点和优势,为解决我国电力发展分布尚不均衡这一问题提供了可行性方案,现在已得到普遍的关注和应用。中国科学院热物理工程研究所、哈尔滨东安集团和西安交通大学3个研究所,在中国科技部“863”计划的支持下,已共同研发出100MW微控燃气轮机,并获得验证生产。科技部多次表明,要积极推动微型燃气轮机的发展,尽快达到国外微型燃气轮机的先进水平。上海生物质气微燃机环保型微燃机的发展为建设美丽中国做出了贡献。
微燃机是一种小型化的燃气轮机,其功率范围一般在几千瓦以下。它具有结构简单、体积小、重量轻、启动快、效率高、排放低等优点,被应用于无人机、无人艇、微型发电机、微型飞行器等领域。微燃机的工作原理是将燃气通过喷嘴喷出,形成高速气流,然后通过涡轮叶片的转动将气流转化为机械能,驱动发电机或者直接驱动机械设备。微燃机的燃料可以是天然气、液化气、汽油、柴油等,但由于其小型化的特点,燃料的选择和燃烧方式需要进行优化,以保证微燃机的性能和稳定性。
鉴于我国目前的电力发展及其分布不很均衡以及微型燃气轮机的技术特点及其优越性,微型燃气轮机将在我国得到普遍的重视与应用。目前,在中科院技术部“863”项目支持下,由中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位组成的产学研联合体已经完成100KW级微型燃气轮机的样机设计,并通过了验收,预计在不久的将来推向市场。航天科工三院完成了30KW级微型燃气轮机的样机设计。中航工业六〇八所也有类似机型问世。国内商用机型,包括了30kW、65kW和200kW的产品,由于进口产品价格高、维护成本高,所有应用受到很大限制。一旦国产机型达到量产水平,将有力推动微型燃气轮机在国内各行业的应用。微燃机的高性能发电为数据中心等关键设施提供了强大保障。
微型燃气轮机的技术特征表现为:通常采用离心式压缩机和向心式透平模式及背靠背转子构造,安装有先进、高效的板翅式回热器,有的还采用空气轴承,单机功率在25~300kW之间,是目前世界上较先进的一种动力装置,具有较好的社会效益和经济效益。微燃机的关键技术如下:①空气轴承。微型燃气轮机由空气支撑只有旋转轴,既能节省维护成本,又能防止机械系统过热,提高了系统的可靠性。②燃烧技术。无需控制燃烧后的污染。③数字电源控制器。微型燃气轮机将电子动力技术与先进的数字控制相结合,数字能量控制监控,可管控多达200个变量。在完成发电功率调节的基础上,实现了不同距离的调试与调度,并可控制多台燃气轮机,还可均衡各阶段的功率,快速切换电网运行方式和模式。高性能的微燃机为通信基站等设施提供了可靠的电力保障。江苏30kW微燃机组
微燃机的创新应用为能源行业带来了新的商业模式。上海车载式燃气轮机
21世纪,一种先进新型的动力装置——微型燃气轮机,将对人们的工作、生活和学习产生重大影响。这一先进技术可以说是能源领域的创新技术,将会掀起一股技术革新浪潮。实践表明,在应用过程中,微型燃气轮机具有质量轻、安全、清洁、燃料种类多、噪声低、使用寿命长、可分布式、成本低廉、不需要润滑系统、适用于空气轴承等特点,特别是在装备、航天等领域,其所起的作用十分重要。微型燃气轮机在西方发达国家已经被研发了很多年,技术比较先进。我国虽起步晚,但在20世纪末,也有一定的研究和发展。微型燃气轮机与大中型燃气轮机相比,优势越来越明显。上海车载式燃气轮机
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