理论教育 Turbec公司的创新技术和产品研发解读

Turbec公司的创新技术和产品研发解读

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:Turbec公司总部设在瑞典的Malmo,美国分部设在佛罗里达州的Celebration。实际上Turbec公司的微型燃气轮机,是从1992年一项概念运输车的研究开始的。Turbec公司最近宣布,它将在整个北美使用Connected Energy公司的、基于网络的系统来控制Turbec T100 CHP微型燃气轮机的运行。这意味着Turbec的服务人员将能够在任何地方通过互联网监视微型燃气轮机状况和运行记录。当这次欧洲示范在T100 CHP中使用甲醇时,它建立了Turbec公司非常环保的形象。

Turbec公司的创新技术和产品研发解读

Turbec公司总部设在瑞典的Malmo,美国分部设在佛罗里达州的Celebration。Turbec公司的起源是一家连接沃尔沃航空公司、ABB和Vattenfall公司(一家瑞典能源公司)的企业。实际上Turbec公司的微型燃气轮机,是从1992年一项概念运输车的研究开始的。这项研究致力于公共汽车、载货汽车和轿车的未来概念。这些车的所有动力都来自于一种气体混合微型燃气轮机。这看起来是一种只要稍作修改也可以应用于固定发电站的思想。从此,Turbec公司的固定微型燃气轮机的发展灵感被汽车工业的改革创新所点燃。

1998年,Turbec公司是作为沃尔沃公司和ABB公司的风险投资而成立的。它的商业模型是使用微型燃气轮机技术来发展小规模发电设备。现在它是一个独立的公司,并拥有自己的供货网络和消费群体。它的第一个商业产品是T100 CHP。

Turbec公司仅仅生产100kW型号的微型燃气轮机,并且相信它拥有很长的使用寿命——60000h或10年(如果每年运行6000h,并且按照Turbec公司的操作和维护指南来使用)。由于热能得到了应用,它的微型燃气轮机可以提供很高的使用效率,Turbec公司希望它需要的维护保养费用不高。这种T100 CHP微型燃气轮机得到了ISO 9001认证。

T100 CHP可以按照用户的要求设置成不同的运行模式。它可以设置成不提供加热锅炉仅仅用来发电的机器,或设置成一个暖风机而把发电作为它的副产品。还有其他几种设置,包括负荷跟踪能力。如果加上利用热能,它的整机额定效率有望达到80%。

与其他微型燃气轮机相似,T100 CHP采用的是一种简单的设计。在这种设计中涡轮机与压缩机都是连接在同一个轴上,并且直接驱动一个高速发电机。它的压力较低,可以与活塞式发动机中的涡轮增压器相提并论。整个系统仅使用两个轴承。主要组成部分如下:气体涡轮机换热器电力系统、排放气体热量交换器(提供热量利用能力)、监视和控制系统、空气压缩机

动力模块控制设备是整个系统的“大脑”。它通过传感器监视重要的、需要控制的规范来操纵系统运行,以满足热量需求、气压、油温和振动。这个系统设计成可以在无人值守的情况下正常运行。如果发生紧急情况,系统会通过PMC自动停止并记录故障。

与其他制造商的微型燃气轮机相似,这个系统通过用户界面控制或进行远程控制。当发生紧急故障时,PMC会按照程序执行正常或紧急关闭。故障会被显示在控制面板上,并且在系统里记录下来。遥控员可以像本地操作员一样,通过地方的互联网或当地网络,对TC100 CHP实行远程控制起动或停止、下载管理数据和设置参数。

Turbec公司最近宣布,它将在整个北美使用Connected Energy公司的、基于网络的系统来控制Turbec T100 CHP微型燃气轮机的运行。这意味着Turbec的服务人员将能够在任何地方通过互联网监视微型燃气轮机状况和运行记录。在线服务人员将能够在任何时间解决问题。

通信和远程控制能源系统的能力,将会成为分布式发电设备的一个重要组成部分。拥有可以包括不同设备的通用通信工具,兼容性好的控制及自动操作系统,是一个很困难但是非常重要的任务。

Connected Energy公司的产品对微型燃气轮机兼容,并能够被发电设备的其他部分使用,例如空气压缩机、锅炉和冷凝器,这是非常重要的。因为当使用这个产品控制设备的时候,它可以为操作员提供设备运行的完整画面。

TC100 CHP预期的NOx排放量很低(即使它不是微型燃气轮机中最低的)。使用规范中称,修正到O2的体积分数为15%时,排放量低于15×10-6,这已经是相当好了。再加上它的综合热能利用,它就以一个紧凑的形象提供有力的、环保的热电联供。

喜欢新奇事物并富有创造性的机构,在它的温室里利用天然气来运行T100CHP。通常,能源成本在生产温室产品的成本中占有很大一部分。这是多种分布式发电设备的另一个形式,在这个例子中包括了利用电能、热能和CO2。应用于温室(种植黄瓜)的主要好处,在于可以利用暖气管中的CO2来促进植物增产。这样就避免了使用昂贵的空气过滤装置。通过导入由T100 CHP排放的CO2,温室作物的产量可以增加约40%。更重要的是,电力输出可以基本上满足温室的电力需求。当需要更多的CO2时,可以把T100 CHP调到满负荷运行来提供。如果电力输出超过了温室的负荷,多余的电能可以卖给当地的公共电网。另外,T100 CHP可以随着温室的电力负荷需求来调整,这也称为负荷跟随。(www.daowen.com)

在这个应用中,一个第二热量交换器被加到现存的系统中。这个第二热量交换器用来保证燃气轮机排放物的温度不会超过57°C。这是输送系统不产生CO所能承受的最高温度了。多余的热量将被导入一个容器中并进行冷却。产生CO2的数量将会被监控,以保证温室中全体工作人员的健康和安全。

就像其他微型燃气轮机一样,T100 CHP可以燃烧多种燃料,虽然大多数是希望以天然气为燃料。其他燃料包括柴油沼气。废弃的燃料也可以在T100 CHP中使用,包括污水回收物、垃圾和井下气体。

一个有意义的T100 CHP项目,是由欧盟支持的为期30个月的示范。这个微型燃气轮机能源系统最优化(OMES)项目,包括设计、最优化、安装和在丹麦、瑞典、挪威、芬兰及爱尔兰等国家不同的地方,以18台Turbec微型燃气轮机为基础的运行。目的是发展T100 CHP微型燃气轮机的一些新应用。

所有这些应用就是在消费者指定的地方,安装T100 CHP微型燃气轮机。这些地点包括蒸汽、发电、烘干、冷却和把许多使用不同燃料的T100 CHP微型燃气轮机连在一起,就像一个大型发电站一样运行。Turbec加入了一系列不同的电力和燃气供应公司,这包括北欧的Statoil公司。

当这次欧洲示范在T100 CHP中使用甲醇时,它建立了Turbec公司非常环保的形象。这可能是第一次将甲醇作为微型燃气轮机的燃料来使用。以后还会有使用多种燃料测试这18台燃气轮机的计划。这些燃料包括天然气、柴油、沼气和甲醇。Statoil公司的兴趣是向没有或将不允许现存管道的地方提供燃料。Statoil公司希望包括Turbec微型燃气轮机在内的这些新设备不排放硫磺、微粒或烟尘。排放物将主要是由CO2和水组成。这项计划成功的标准包括:

1)在满负荷运行时,发电效率要等于或大于30%。

2)整体效率(发电和供热)要等于或大于80%。

3)运行成本小于每兆瓦10欧元(大约10美元)。

4)安装成本小于每千瓦800欧元(大约800美元)。

在同样的激励下,Turbec公司参加了另一个环保项目。这个项目包括德国Wil-lich的PRO2公司。项目主要论证T100 CHP在以沼气为燃料时的燃料适应能力。PRO2公司在利用沼气的领域有着多年的经验。这些领域包括发展、制造、运行和维护除气装置及发电站。这个项目就是利用垃圾处理气体,在德国Dresden郊外运行T100 CHP。其他地点的论证则致力于污水回收物、沼气和煤床坑道气体。继续Turbec公司的商业模型将致力于可再生的和/或收集气体的那部分市场。

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