原创西门子立下幼现在的:2030年实现燃氢100%重型燃气轮机

时间:2020-07-15 21:53 点击:80

原标题:西门子立下幼现在的:2030年实现燃氢100%重型燃气轮机

导读:为晓畅决环保中的碳排放题目,航空工业的主流解决方案是电推技术,而对地面燃气轮机,它的主流解决方案则是将燃料替换为氢气,经过先辈的燃烧室设计技术,让异日的燃气轮机能够燃烧100%含量的氢燃料。

为了与欧洲工业协会EUTurbines设定的现在的保持一致,西门子当然气和发电公司早在2019年1月就公布了壮志凌云的燃氢路线图,计划在2020年将燃气轮机的燃氢能力挑高到起码20%(燃料中的氢含量),到2030年则挑高到100%。

其实几乎一切的主要燃气轮机制造商都在差别水平推出了本身的燃氢发展规划,它们都认为氢能不光能够使得全球燃气发电机组在矮碳能源市场获得更大的竞争力,并前有看在已足各国法规和排放节制下拉长现有机组的生命力。

在以前22年中,燃气轮机机组的安置数目增补了2倍,这就如同中国房价在以前10年添长了5倍,高速发展的时期已经以前,燃气发电市场已经进入滞涨阶段,所以燃氢让新式和现有燃气轮机实现从化石能源向矮碳能源过渡,对于燃气轮机的异日市场前景具有主要意义。

行为燃气轮机市场的“千大哥二”(近几年,GE和三菱轮流占有市场第一位置),这次西门子立下“flag”:10年内实现100%燃氢燃气轮机,并且涵盖几乎一切产品组相符——从幼功率的航改燃气轮机到重大无比的重型燃气轮机。

而且西门子对实现这个“幼现在的”信念满满,其在比来的白皮书《Hydrogen power with Siemens gas turbines》中注释道:“众个燃气轮机型号已经实现了燃高比例氢含量燃料的能力,并且燃烧室设计技术也再赓续的别具匠心。”

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上图为西门子现有燃气轮机型号的燃氢能力,其中WLE代外湿式矮排放燃烧技术,DLE代外干式矮排放燃烧技术。

这2栽燃烧技术的区别如下:燃料在燃烧过程中,倘若燃烧温度过高容易产生NOx,而过矮又会导致燃料燃烧不足够,甚至产生污浊物如CO。所以必要在燃烧过程中,把火焰温度控制在一个“不高不矮”的褊狭区域。当然气燃料中的干式矮排放燃烧技术的代外之作就是基于众喷嘴的预混燃烧技术,它经过挑前将燃料和空气进走同化(空气众燃料少)后再燃烧,从而实现有效的控制火焰温度。而湿式矮排放燃烧技术则无需对燃料和空气进走预先同化,它直接对扩散火焰进走“喷水”或“喷催化剂”来降矮火焰温度,也能实现有效的矮排放。

不过,在绝炎和化学计量条件下,氢燃料的火焰温度比当然气高近300℃,而且层流火焰速度是当然气的三倍以上,但是着火迟误时间却比当然气矮三倍以上(着火迟误是指燃料与空气同化物在其温度高于燃料着火温度的情况下并不立即着火燃烧的一栽形象),所以控制燃氢火焰温度的难度要高得众。

据西门子介绍,自上世纪60年代以来,北方经济西门子在全球各走各业至稀奇55台以上的西门子燃机已经燃烧过含氢燃料,累计运走时间为250万幼时。以前面的图上也能够看出,现在主要的技术收获在行使湿式矮排放燃烧技术,而且型号也荟萃在幼功率的航改燃机上。

所以,详细一点来说,西门子的”2030燃氢”现在的其实是指行使干式矮排放燃烧技术实现燃烧100%氢含量能力,这也是异日一切燃气轮机型号具有燃氢能力的关键。

西门子燃气轮机行家迈克尔-韦尔奇(Michael Welch)注释道:“水是一栽珍贵的资源,它增补了供答和处理水等运营成本,而且清淡会缩幼燃机零部件寿命,倘若在一台燃氢100%的60MW燃气轮机中行使WLE技术,每幼时将消耗20吨水。”一般一点就是WLE技术中的水并非自来水,它必要专科的水处理编制来往除各类杂质,想象一下,每幼时烧60吨“农夫山泉”矿泉水是一个众大的成本。

DLE技术则专门经济,在燃烧之前同化燃料和空气,以准确地控制火焰温度,在技术也基本上可走。韦尔奇外示:“但是氢的高逆答性给DLE编制中的同化技术挑出了稀奇的挑衅,燃氢含量的比例水平取决于燃烧室的设计和燃气轮机工况。现在西门子的DLE燃烧编制经过采用旋流安详火焰与贫燃料预混组相符,已经能够实现燃氢50%的能力,但是进一步升迁到100%则必要新的燃烧室设计技术和控制编制的转折。”

截至6月30日,柏林洁净能源中央对西门子SGT-600和SGT-800的DLE燃烧室全温全压试验取得了可喜的挺进,例如SGT-600的DLE燃烧室已经满负荷燃烧100%氢燃料,且在整机上进走了进一步了验证,能够安详燃烧60%的氢燃料,异日计划在巴西的炎电联产电厂进一步验证。

西门子100%燃氢燃气轮机路线图

西门子认为,到2023年,很众行使DLE的工业燃气轮机就将具备100%的燃氢能力,始次测试已经于上月在法国HYFLEXPOWER项现在中启动,该电厂采用的是一台现有的西门子SGT-400工业燃机,行使G30燃烧室技术,其径向旋流器预混设计可实现燃料变通性。

但正如路线图所示,西门子展望要在今年下半年才有看实现100%燃氢重型燃气轮机的原型行使和始批客户,西门子现在仍在赓续打磨它的燃氢燃烧室设计技术,比来它已经向石化走业的客户销售了一台SGT-5000E燃气轮机,请求在2020年开起行使不超过27%的氢燃料,并经过对燃烧室的几何形状进走更改,挑供燃氢时的耐回火性。”


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