Ingersoll-Rand能源系统公司总部设在美国北卡罗来纳州夏洛特市附近的戴维森。Ingersoll-Rand发展它的微型燃气轮机已经很长时间了,配合Power Works能源公司,它于2001年底开始了商业运行。以前微型燃气轮机的发展团队是北方研究工程公司(NREC)。NREC后来被出售。Ingersoll-Rand保留了微型燃气轮机研究并把它商业化。Power Works能源公司是在戴维森Ingersoll-Rand公司的大型联合体中产生的。
Ingersoll-Rand是Ingersoll-Rand能源系统公司的前身,它是一家拥有世界性网络,为它的设备(例如空气压缩机)提供服务保障的大型公司。Power Works可以通过这个网络提供技术支持和服务。这个网络服务团队由工程师、技师和销售人员组成。
Power Works能源公司的设计不同于其他微型燃气轮机。这种不同就在于它使用的是双轴设计而不是单轴。这种双轴设计为运行空气压缩机、吸气冷却器或其他装置提供了一个单独的涡轮机。这种双轴设计使Power Works能源公司产品的期望寿命达到普通的两倍。这种增加使用寿命方法的特征,在于使用两个轴来将压力分担给两个涡轮机,以达到减小压力的目的。
Ingersoll-Rand能源公司承认它的双轴设计增加了成本,而且它们提到发电机不能起动这种双轴设计(单轴设计可以通过车载的发电机起动)。因此,在双轴设计中必须加入起动装置。
Power Works能源公司并不使用电力电子设备来转换能量。作为替代,它使用机械齿轮变换装置来实现与公共电网的电力谐调(同步)。这意味着就像柴油发电机一样,没有逆变器和连接电路来接入公共电网。当某个公共电网不熟悉逆变器技术时,这种与柴油发电机接入公共电网时的相似之处将会带来帮助。大多数公共电网都与柴油发电机熟悉,是因为它们长期在电网中断时扮演着备用发电设备的角色。
Ingersoll-Rand为它的Power Works能源公司的运行提供以下的描述:
空气被吸入Power Works能源公司微型燃气轮机和空气压缩机,然后它穿过一个获得专利权的换热器,这个换热器从排放的废气中吸收热量来预热吸入的新鲜空气。这一步显著地提升了整个系统的效率。这些预热的被压缩空气随后送进燃烧室,在燃烧室与燃料混合,燃料通常是天然气。混合气体被点燃后,产生迅速膨胀的高温气体,这些气体冲过一个涡轮机的叶片来驱动压缩机,然后再通过第二个叫作自由动力涡轮机的燃气轮机。自由动力涡轮机以大约44000r/min速度旋转,并驱动发电机来产生电能。从自由动力涡轮机出来的气体,随后通过换热器较热的那一边。最后,一个可供选择的热水器可以吸收从排放气体中带出的任何一点热量,使整个系统的效率达到非常高的水平。
Power Works能源公司70kW的产品,是一种犹如感应器或同步发电机的热电联供机器。当电网运行时,它就像一个同步发电机一样单独运行或者并网运行,它的同步发电机与一个拥有紧急起动能力的起动模块和一个在电网中断时能使它脱离的基本负荷模块(装配了电网开关齿轮)相连接。它们可以在分离的时候提供紧急负荷,并且在独立出电网后能够提供持续的电力供应。这种内置的持续电力供应能力在微型燃气轮机制造商中是独一无二的。
Ingersoll-Rand公司也提供一种250kW的机型,这是目前为止所能提供的最大型号。它将增加微型燃气轮机在不需要一大堆小型发电装置的大型场所得到应用的机会。虽然如此,一系列小型发电装置还是有许多好处的,因为当变化到来时,它们能够即时地继续运行,这样就没有必要为部分负荷运行大型的微型燃气轮机了。而在部分负荷时,NOx的排放水平就会升高而效率也会降低。(www.daowen.com)
Power Works能源公司的另一个与众不同的特性是它宣布的长寿命。Ingersoll-Rand希望Power Works可以工作80000h。这至少比最接近于它的、以能够工作60000h而自豪的对手多出20000h。消费者希望做一个成本比较后,来决定是否会在经济上有影响。同样,Power Works能源公司是一种新型机器,需要时间来验证。
与其他微型燃气轮机一样,Power Works可以使用多种燃料。在垃圾处理场、废水处理厂及类似于养牛场等农业废物的沼气系统中,可以找到废气,这些废气就是气体燃料和低能量燃料的丰富来源。PowerWorks可以燃烧所有这些可更新的、低能量的燃料来运行。这些废气几乎是免费的,而且通过利用这样的能源,可以给废气所有者带来利润或减少他们的成本,还可以提高环境质量。同时,利用可更新的废弃燃料,常常会符合激励计划而带来更进一步的行动,那就是资助这种运行。
当Power Works能源公司发电和使用有用的热能时,它就消除了有害的排放,并且燃烧以甲烷为基础的燃料,这是非常重要的。因为许多这些气体燃料发电机,都违反不再允许排放或燃烧气体废弃燃料的排放控制标准。排放和燃烧这种废气,导致将甲烷释放到大气中。甲烷是一种主要的温室气体,关于这类废气的规定和这些基础设备运行的要求,将会越来越严格。当规定变得严格后,减少浪费以保持这些设备能够继续运行将会变得越来越重要。
关于燃烧温室气体会降低它们的能量的争论一直都存在(即使它不能提供经济价值)。但是,燃烧它们同样也对大气有害,因为不完全燃烧将会导致不受欢迎的排放、有害的燃烧副产品,以及可致癌的挥发性有机化合物(VCO)。在Power Works能源公司中燃烧这种燃料是一种处理这些废气的方法。如果不能燃烧这些燃料,一个操作将有可能不得不减少运行或者是停止;如果不在Power Works能源公司中燃烧这种废气,其他更昂贵的处理方法就必须被设计出来。Power Works能源公司展示了一种低排放的形象,所以这些型号的设备有令人满意的环保性和优越的经济性,这是一种成功的微型燃气轮机联合体。
这里有几种有价值的设备可以说明一下。例如在美国南加州,一个70kW的Power Works能源公司微型燃气轮机,可以给多于90000人的溜冰场提供并网运行的电力。这个设备足以供应两个溜冰场、一个专业曲棍球场和供公众溜冰的、有奥林匹克场大小的溜冰场使用。这种热电联供的设备使用Power Works能源公司加热水,以更新干燥场所用的干燥轮。除湿改善了冰的质量并提供了更舒适的服务。热水也可用于溶化冰、提供家用热水和供应冰面平整器。
另一种Power Works能源公司装置是位于美国宾夕法尼亚州的炼油厂。那里供应70kW的电力,并且它的热能被用于预热加入锅炉的水。依照Ingersoll-Rand的说法,这种设备是高效率的,它的整机效率超过70%。
在美国科罗拉多州,Power Works能源公司正被应用于温室,以提供电能和热能来预热给植物浇水用的水。研究表明,将地下的水提前预热至60~70℉(16~21℃),比没预热的水更能促进温室植物的生长。这个温室每天消耗大约90000USgal(341m3)的地下水,使用Power Works能源公司提供热量能够明显地弥补锅炉消耗的天然气。
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