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GE计划将CMC技术从航空推广到重型燃机 以获发电率

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近日,GE表示,正在研究将航空发动机上使用的CMC技术推广到重型燃气轮机上,力求突破65%的联合循环发电效率。

波士顿的凯尔特人队传奇教练红衣主教奥尔巴赫曾经说过,所有的记录都将被打破。近日,美国通用电气GE公司正在将它的总部迁往波士顿,在那应该会有一种宾至如归的感觉。

GE技术曾经多次打破过世界吉尼斯纪录:1963年,在一辆柴油机车上加装了两台二手的GE公司的J-47-19喷气发动机,速度达到了296公里/小时(中国现在的高铁速度),创造了当时世界上最快的喷气火车;2002年,GE90-115B发动机作为波音777客机动力,是世界上推力最大的航空发动机;去年6月,在法国布尚EDF电厂,GE的HA燃气轮机联合循环发电效率达到了62%,获得世界吉尼斯纪录认证,成为全世界联合循环发电效率最高的电厂。

不过,GE公司认为HA燃气轮机这一记录的不太可能保持太久,因为GE全球研究实验室已经计划打破这一记录,正在应用陶瓷基复合材料(CMC)、新燃烧技术和其他技术来推动燃气轮机联合发电效率突破65%。

上图:装载GE动力的喷气列车

GE实验室刚刚参与了一个840万美元的项目,与美国能源部(DOE)和克莱姆森大学一起研发HA燃气轮机的CMC涡轮喷嘴。同时,这个项目也获得其他几个部门的支持,来一起提高燃气轮机效率。

GE能源首席技术官John Lammas表示:“燃气轮机提高哪怕1%的发电效率,它的工作量也是巨大的。但另一方面,如果一个1000MW燃机电厂,用2台HA燃气轮机,则在10年内可以节省燃料费5000万美元。”

GE研发CMC技术超过30年,还得到了美国能源部的支持,并且在航空发动机上已经进行了应用,结果表明它比原来的合金部件要更轻且耐高温性更好,这也意味着效率的提高,可以节省数十亿美元的燃料和降低排放。

LEAP发动机上的CMC零件。

GE航空集团的成功获得了美国能源部的青睐,GE研究人员希望通过在涡轮喷嘴中使用CMC来替换原来的高档金属合金材料,使得重型燃气轮机也获得CMC的好处。不过,由于重型燃气轮机喷嘴体积更大,更复杂,也进一步提高了CMC在重型燃气轮机上应用的难度。

而且商业的竞争不仅是技术的进步,研发的速度也同样重要。在过去,燃气轮机提升1%的效率大约需要10年。GE全球研究中心陶瓷及冶金组的高级首席科学家Don Lipkin表示:“但是,我们的Bouchain工厂,联合循环发电效率从60%到超过62%只有短短的6年。现在我们正在试图将CMC部件也应用到重型燃气轮机中,来获得新的发电效率记录。”

除了CMC项目,美国能源部还选择GE作为燃气轮机效率项目的牵头单位,专门研发先进的燃烧室,要优化当前的燃料和空气混合问题。这是实现高效燃气轮机效率的另一个关键问题。

作者:Allen

专栏作者

责任编辑:李居阳

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