Polttoturbiinit (kaasu) ovat keskeisiä komponentteja kehittyneissä järjestelmissä, jotka on suunniteltu uusiin sähkövoimaloihin Yhdysvalloissa. Kaasuturbiinien avulla voimalaitokset tuottavat puhdasta, yhä polttoainetaloudellisempaa ja suhteellisen edullista energiaa.
kehittyneet turbiinipohjaiset syklit, kuten ylikriittiset CO2-pohjaiset (sCO2)-tehosyklit, ovat osoittaneet, että lämmön ja sähkön muuntamisen tehokkuus, suuri tehotiheys ja toiminnan yksinkertaisuus ovat mahdollisia verrattuna olemassa oleviin höyrypohjaisiin tehosykleihin. SCO2-tehosyklissä hyödynnetään pientä turbomachineria, se on polttoaine-ja / tai lämmönlähteeneutraali ja tehokas.
Yhdysvaltain DOE jatkaa pyrkimyksiään painaa turbiinin suorituskyvyn rajoja vastauksena maan kasvaviin sähkönsaannin haasteisiin keskittymällä taustatekijöihin, jotka vaikuttavat palamiseen, aerodynamiikkaan / lämmönsiirtoon sekä kehittyneiden turbiinien ja turbiinipohjaisten tehosyklien materiaaleihin. Lämpötila on edelleen este turbiinin tehokkuuden lisäämiselle. Ohjelman tutkimus mahdollistaa turbiinien toiminnan yli 3100°F: n lämpötilassa, alhaisilla NOx-päästöillä, suuremmalla teholla ja yli 65%: n hyötysuhteella. Joitakin teknologioita, jotka mahdollistavat tämän muuntautumiskykyisen hyppäyksen, ovat keraamiset matriisikomposiitit (CMCs) ilmakanaville ja polttokomponenteille, kehittynyt low-NOx micro-mixer-polttojärjestelmä, joka voi tehokkaasti ampua useita polttoaineita eri kuormituksilla pitäen päästöt pieninä ja painevahvistuksen palaminen. Paineenvahvistuspoltto on vaihtoehtoinen palamisen muoto, joka lisää painetta polttimen kautta verrattuna tavanomaisiin palamistekniikoihin, jotka johtavat painehäviöön. Tämän teknologian integrointi polttoturbiiniin voisi parantaa suorituskykyä entisestään.
ylikriittisillä CO2-tehosykleillä, joissa käytetään kehittyneitä turbomoottoreita, voitaisiin parantaa tehokkuutta ja suorituskykyä joidenkin fossiilisten energiasyklien osalta. Näiden syklien turbiinit ovat ainutlaatuisia siinä, että niillä on suuri tehotiheys, pienemmät reunanopeudet, suuri terän kuormitus ja korkeat akselinopeudet, jotka kaikki vaikuttavat lopullisiin turbiinimalleihin. Korkea paine, suhteellisen korkea lämpötila, CO2-tilan epävarmuus lähellä kriittistä pistettä ja korkea tehotiheys luovat suunnitteluhaasteita ylikriittiselle CO2-turbomachinerille.
kehittyneet Ultrasupercritical (Ausc) – tehosyklit tarjoavat hyötysuhde-ja suorituskykyparannuksia höyryturbiineille, jotka toimivat yli 700°C: n ja 220 bar: n höyryn päälämpötilassa ja-paineessa. Höyryturbiinimalleilla näille ja korkeammille sykleille on turbomachinery-haasteita, jotka liittyvät rakennusmateriaaleihin, akselipäiden tiivisteisiin, turbiinin lapojen tiivisteisiin ja turbiinin ohjaus – /ohivirtausventtiileihin.
NETL-osallistuminen
Advanced Turbine program tukee hankkeita, joilla kehitetään uusia teknologioita, joita teollisuus voi käyttää uusiin rakennuksiin ja mukauttaa olemassa olevaan kalustoon, ja se luo tietopohjan poltto-ja höyryturbiinien kotimaisille OEM-valmistajille.
National Energy Technology Laboratory (NETL) tukee kehittynyttä polttoturbiiniteknologiaa, kuten paineenvahvistuksen polttoa, innovatiivisia jäähdytysmenetelmiä, kehittyneitä materiaaleja ja polttojärjestelmiä vedyn tai vedyn ja maakaasun sekoitusten polttamiseksi. Lisätietoja kehittyneestä Turbiiniohjelmasta löytyy täältä.