甲醇作为车用燃料已经取得了一定的成功,而甲醇作为燃料还可以用来发电。锅炉燃烧器及灶具,其应用的市场潜力也很巨大。甲醇作为灶具燃料,长安大学从灶具的喷射雾化、燃料组分、燃烧控制、安全保护、燃烧产物的检测控制等方面已经进行了多年研究,相关技术成果已经应用于市场,证明是完全可行的。甲醇用来燃烧发电的研究才刚刚开始,甲醇替代煤炭、燃油发电效率高、经济、清洁,对甲醇生产企业与发电企业都是一个双赢的选择。
甲醇作为燃气轮机燃料发电在国外已做过的一些试验研究,按照时间顺序,有关情况综述如下。
1974年,Turbo Power and Marine Systems公司曾在Florida Power Corpration的Bayboro电厂的20MW燃气轮机上做过12h的试验。甲醇作为液体燃料使用,NOx排放是原来燃油的74%,CO的排放水平相当。
1978年和1979年EPRI和Southern California Edison Company资助的523 h实验在SCE的Ellwood Energy Support FaCility的52MW机组上实施,燃气轮机由Turbo Power and Marine Systems公司提供。燃料系统进行了改进,使得可以供应更多的燃料以满足基本负荷的需要。燃料系统中的橡胶件,用抗甲醇腐蚀的材料进行了更换。实验表明:燃用甲醇的运行性能与天然气或油一样灵活,对控制信号的响应与其他燃料一样。与其他燃料相比,涡轮性能得到了改进,由于流量更大和燃烧温度相应较低,在不注水的情况下,NOx的排放是燃油注水情况下的80%。尾气颗粒排放方面也有显著改进。由于甲醇燃烧起来比油更清洁,因此高温部件相对比较干净。
1984年到1985年,GE公司在重型燃气轮机上进行了类似实验。实验是在GE的MS6001B等比例燃烧室(它代表GE的重型燃气轮机燃烧室)及为MS7001开发的不注水低NOx燃烧室上进行的。使用一个高压离心泵作为甲醇的升压泵。实验显示:甲醇可以在设备改造不大的情况下在GE燃气轮机燃烧室中成功燃烧。NOx排放仅为燃油的20%。在有水注入情况下,可以实现NOx排放低于9×10-6的水平。内衬金属温度、出口流型系数及流动压力满足GE验收标准。气化的甲醇燃烧与甲烷相比可以减少5%~10%的NOx排放,而液体甲醇燃烧与甲烷排放相比NOx排放减少了30%。这是因为含水量可以使NOx进一步降低。(www.daowen.com)
1984年California大学进行了现场试验。1993年Tokyo EleCtriC Power在YOKOSUKA的30MW燃气轮机上进行了示范试验。
1997年,美国WEST VIRGINIA大学开始了关于甲醇作为燃气轮机替代燃料的研究工作,主要集中在两个方面:一是由此引起的燃气轮机的运行问题;二是燃用甲醇时燃气轮机的排放情况。并发现了合适的添加剂可以提高甲醇的润滑性。在不到1%的用量的情况下,可以使甲醇的润滑性与航空汽油相当。
除直接燃用甲醇外,自20世纪80年代中期,为了减少燃气轮机排气的NOx排放,许多学者还开展了甲醇化学回热燃气轮机热力循环的研究。
上述试验和研究表明:燃气轮机燃用甲醇是可行的。但是必须指出,由于甲醇燃料市场还没有形成,因此,到目前为止还没有甲醇燃气轮机的商业运行业绩,也没有成为燃气轮机制造商的商业产品。
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