微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展、技術(shù)特點(diǎn)及市場應(yīng)用

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1、2009年第5期上海電力微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展、技術(shù)特點(diǎn)及市場應(yīng)用徐慶郵(美國凱普斯通燃?xì)廨啓C(jī)公司中國代表處，上海200051)摘要：微型燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱微燃機(jī))技術(shù)是2O世紀(jì)9O年代初發(fā)動機(jī)行業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，已在天然氣熱電／9聯(lián)產(chǎn)市場、可再生能源沼氣市場、油氣田市場及移動車載電源市場得以廣泛應(yīng)用。文章通過回顧微燃機(jī)技術(shù)發(fā)展的歷史，對微燃機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)及其市場應(yīng)用前景進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：微燃機(jī)；微型燃?xì)廨啓C(jī)；微透平；微型渦輪機(jī)中圖分類號：TM611．24文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B司及英國的Bowman公司陸續(xù)加入到研發(fā)微燃l發(fā)展歷史機(jī)的行業(yè)中來。1．1燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展20世紀(jì)9O年代中期，Capstone

2、Turbine公發(fā)動機(jī)是工業(yè)的心臟。西方工業(yè)革命初期，司率先推出全球第一臺微燃機(jī)，用于商業(yè)運(yùn)行，單瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，是一種外燃機(jī)。19世紀(jì)中機(jī)30kw，隨后又推出單機(jī)6Okw及65kW。葉，往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)問世，直至今天仍廣泛應(yīng)用于各Capstone公司于2000年在美國納斯達(dá)克交易所行各業(yè)。20世紀(jì)上半葉歐洲率先制成世界上第上市時，其股票一度沖到150美元，足見市場對之一臺工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)，至今已走過了半個多世紀(jì)。期許。隨后Honeywell公司推出單機(jī)75kW，E1一燃?xì)廨啓C(jī)利用燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)?，利用燃?xì)鈒iott公司推出單機(jī)100kw，Bowman公司推出單的高壓推動燃?xì)廨啓C(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，從

3、而輸出動力。機(jī)8Okw。一時間，微燃機(jī)的發(fā)展呈蓬勃之勢。它在很大程度上彌補(bǔ)了兆瓦級以上內(nèi)燃機(jī)的市場2001年之后，美國IR公司也加入到微燃機(jī)空白，很快占領(lǐng)了數(shù)兆瓦至數(shù)十兆瓦發(fā)電市場。行業(yè)，先后推出了70kW及250kw單機(jī)。2004當(dāng)前工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)最大功率已接近300年之后，CapstoneTurbine公司推出了200kWMw，簡單循環(huán)最高效率超過4O，聯(lián)合循環(huán)最單機(jī)，并以200kw單機(jī)為基礎(chǔ)，集成電氣、控制高效率已達(dá)6O，無論在能源利用效率方面，還及燃料系統(tǒng)，先后推出了600kW、800kw及l(fā)是環(huán)保方面，都對傳統(tǒng)火力發(fā)電形成極大的挑戰(zhàn)。Mw模塊。燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)的快速發(fā)展，對民用

4、及軍事工由于2001年以來全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變化，以及業(yè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。但是，工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的一些公司經(jīng)營戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，一些廠商如Honey—技術(shù)特點(diǎn)使它在小型化方面受到較大的限制。兆well公司、Bowman公司陸續(xù)關(guān)閉了其微燃機(jī)的瓦級以下單機(jī)發(fā)電效率還不到2O，使其在發(fā)電業(yè)務(wù)。到目前為止，繼續(xù)保持微燃機(jī)業(yè)務(wù)的，主要市場望而卻步。而在另一方面，隨著全球分布式是美國CapstoneTurbine公司及Elliott公司。發(fā)電市場的迅速發(fā)展，對小型燃?xì)廨啓C(jī)尤其是兆自微燃機(jī)市場開創(chuàng)以來，CapstoneTurbine公瓦級以下微型燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱微燃機(jī))的需求卻變司一直無可爭議地占據(jù)市場領(lǐng)導(dǎo)者地位

5、，領(lǐng)跑微燃得越來越迫切。機(jī)技術(shù)發(fā)展。其全球市場占有率一直在85以1．2微燃機(jī)的發(fā)展上，在全球應(yīng)用約達(dá)6000臺，連續(xù)運(yùn)行時間超過2微燃機(jī)的問世是2O世紀(jì)90年代發(fā)動機(jī)技術(shù)000×10h。目前，微燃機(jī)已進(jìn)入技術(shù)成熟期，運(yùn)行發(fā)展的一件大事，在全球分布式發(fā)電市場產(chǎn)生了可靠、質(zhì)量穩(wěn)定，在分布式供能市場、油氣田市場、轟動。自20世紀(jì)8O年代初以來，在美國能源部沼氣可再生能源市場、瓦斯及煤層氣市場、移動車(D()E)的大力支持及歐洲一些國家政府部門的載及軍用市場，得到越來越廣泛的應(yīng)用。支持下，美國的CapstoneTurbine公司、AlliedSignal公司(后并入Honeywell公司)、El

6、tiott公2微燃機(jī)技術(shù)特點(diǎn)一一355一～上海電力2009年第5期2．1微燃機(jī)工作原理微燃機(jī)利用航空渦輪機(jī)技術(shù)，集合了軍用回?zé)崞?，利用高溫?zé)煔鈱訅汉蟮目諝忸A(yù)熱，再與燃料氣混合進(jìn)入燃燒器燃燒，產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)馔苿油钙睫D(zhuǎn)子做功，透平帶動永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)電力經(jīng)過電力電子裝置，轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量電能。微燃機(jī)工作流程示意圖如圖1所示。圖3英格索蘭公司微燃機(jī)潤滑系統(tǒng)用于航天飛機(jī)。采用空氣軸承技術(shù)的微燃機(jī)，具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：(1)省去了潤滑系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)無油。(2)微燃機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)96000r／min，使其整體圖1微燃機(jī)工作原理不蕙圖^n精致小巧。如CapstoneC30(30kW)發(fā)動機(jī)才2．2微

7、燃機(jī)整體性卻能扇109kg；C200(200kW)發(fā)動機(jī)才500kg，發(fā)動機(jī)微燃機(jī)單級、單軸，壓縮機(jī)葉輪、透平葉輪及黜圃尺寸為1320×838×1016(ram)。發(fā)電機(jī)在同一根軸上。發(fā)動機(jī)采用空氣軸承技(3)沒有摩擦，空氣軸承壽命長，可靠性高。術(shù)，整個發(fā)動機(jī)為無油系統(tǒng)，即沒有潤滑油及潤滑(4)微燃機(jī)不會振動，承受外界振動及擺動的系統(tǒng)，沒有過濾器、分離器、泵及風(fēng)扇、儲油罐、散能力很強(qiáng)，廣泛用于車載或海上油輪FPSO項(xiàng)目。熱器等子系統(tǒng)