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燃气分布式能源调研

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J-series Gas Turbine:重型工业燃气轮机,进气温度达1600℃,对于简单循环发电:327MW/41.0%(LHV);对于联合循环发电:470MW/61.5%(LHV)。 G-series Gas Turbine:267MW(联合循环为399MW)。 F-series Gas Turbine:185MW(联合循环为285MW)。 MFT-8:26.78MW,废气温度463℃,可用于发电、机械驱动。 MF-111:用于热电联供、联合循环发电。

表6 MF-111参数

3.1.5 索拉透平

索拉透平主要生产1.1 - 22.4 MW小型燃气轮机,可用于联合循环发电、热电联供。其产品大量应用在冷热电联产项目上。

图14 索拉透平燃气轮机容量分布

表7 索拉透平燃气轮机型号和参数

型号Saturn 20Centaur 40Centaur 50Mercury 50Taurus 60Taurus 65Taurus 70Mars 100Titan 130Titan 250功率/MW1.2103.5154.6004.6005.6706.3007.96511.35015.00021.745热耗效率/kJ/kWh-/%hr24.31479527.91291029.31227038.593501143032.01094534.01050532.01093535.21023038.99260废气流率/kg/hr23540683656868063700783857595096775153245179250245660废弃温度/℃505445510365510550505485495465蒸汽产率/t/hr4.0-8.9-11.5-6.0-47.113.5-58.914.7-57.116.5-72.323.7-113.829.2-134.135.2-135.1SoLoNOxNoYesYesYesYesYesYesYesYesYes 3.1.6 罗尔斯罗伊斯

罗尔斯罗伊斯主要生产航改机,其型号和参数见下表。

表8 罗罗航改机型号和参数

型号RB211Trent 60Avon 200501功率/MW27.21651.50416.3473.897效率/6.4转速/rpm48003000550014200热耗/kJ/kWh990485501194312393废气流废弃温率/kg/s度/℃91.3501151.744481.042615.4560 29.0RB211:工业燃气轮机,可用于发电(简单循环、联合循环、热电联供),近海应用(发电、驱动泵和压缩机)、天然气管道泵、压缩机的机械驱动。

Trent 60:可用于发电和机械驱动。简单循环发电42.5%。 Avon 200

501:可用于发电和机械驱动。

3.2 微型燃气轮机

在众多分布式电源装置中,微型燃气轮机是目前最有商业竞争力的分布式发电设备,正受到越来越多的关注。微型燃气轮机主要用于冷热电联供系统,单纯发电效率不算很高,但热电冷联供的能量利用率可达到90%以上,与燃料电池结合发电效率也在70%以上,在与热泵、太阳能等结合后整体效率都有提高。下图为Bowmen公司的微型燃气轮机冷热电联供系统,发电机组效率为21.2%,全系统效率可达81%。

微型燃气轮机产品的主要性能指标:(1)带有回热、变频、高速电机等设备,效率达25%~29%左右(研制目标40%);(2)冷热电能量利用率达70%~90%;(3)污染物NOx排放不高于9·10-6;(4)功率范围为25~100kW。

微型燃气轮机的技术进展主要包括:(1)高速永磁发电机的出现使发电机与压气机之间的连接采用空气轴承代替滚动轴承,不再需要减速机构,这使整个机

组的重量和尺寸大大减小,成本降低很多;(2)为提高机组热效率,普遍采用高效紧凑型回热器,其热效率高达90%;(3)为提高燃烧室出口温度,一些机构开展了采用陶瓷作为燃烧室、涡轮、回热器等热端部件的材料的研究。

图15 Bowman公司的TG35微型燃气轮机冷热电联供系统

国外现有多家公司在研制和生产这种燃气轮机,如AlliedSignal、Capstone、Elliott、Bowman等公司,各公司微型燃气轮机型号及其参数见下表。

表9 各公司微型燃气轮机型号及其参数

公司名称机组名称结构形式额定功率/kW发电效率(回热器开,LHV)发电效率(回热器关)排气温度/℃额定转速/rpm涡轮入口温度/℃涡轮出口温度/℃压气机压比轴承燃料类别燃料消耗率/Nm3/h发电机形式27096000840250650009306503.23.73.3空气轴承空气轴承润滑油轴承天然气、煤天然气、煤天然气油气、轻油9.322.218.4 永磁式永磁式诱导式20060000870CapstoneHolleywellNRECBowmanTG50CGTurbecT100ToyotaTG051单轴5013.10$590000950650800002501000008506904.6重油,煤油382.8煤油,轻油4.5永磁式260-28068000-110000930640-6904润滑油轴承天然气,煤油17.3永磁式IHIDynajet 2.6x单轴回热式2.68%-10%ElliottTa45,TA60,Ta80单轴回热式45,60,8025%-30%Model330Parallon 75Power works单轴回热式单轴回热式双轴回热式2826u28.50p33%单轴回热式单轴回热式5022.50.5000,615997506804.34.5润滑油轴承润滑油轴承天然气17.3永磁式29永磁式10030% 3.2.1 Capture Tubine

该公司研制了多种100kW以下的型号,参数见下表,目前型号主要是30kW和60kW级的,而且燃气轮机做成了标准化模块,便于微型电网的组建。

表10 Capture Tubine部分燃气轮机型号及参数

3.2.2 中航工业哈尔滨东安发动机(集团)有限公司

东安燃机系列包括车载式和固定式。固定机组型号及参数见下表。

表11 东安集团固定机组型号以及参数

机组备用功常用功发电机额定电压 额定频型号 率 率 转速 (V) 率 (Hz) AC400 50 独立或并≤85(箱体外网发电 1m) 5500×2000×3553 (kW) (kW) (rpm) QD12 1200 1100 1500 电功率 输出形式 噪声水平 dB(A) 主机舱尺寸 (mm) 主机舱重量 (t) 10 QD14 1400 1300 1500 AC400 50 独立或并≤85(箱体外网发电 1m) 5500×2000×3553 11 QD16 1600 1350 1500 AC400 50 独立或并≤85(箱体外网发电 1m) 5500×2000×3553 11 QD30C 3000 2700 1500 AC400 50 独立或并≤85(箱体外网发电 1m) 7200×2600×3700 22 3.2.3 其他公司

Bowman Power Systems Ltd是1994年建立的一家英国公司,专门从事微型燃气轮机的开发工作。1999年开始投放45,60,80和200kW的机组,下一步将把工作范围扩展到500kW 。

瑞典的Turbec AB是1998年成立的一家生产微型燃气轮机的公司。Turbec的第一个产品是100KW机组(VT100),其原始样机是已经试验过的车用燃气轮

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