turbiny spalinowe (gazowe) są kluczowymi elementami zaawansowanych systemów zaprojektowanych dla nowych elektrowni w Stanach Zjednoczonych. Dzięki turbinom gazowym elektrownie będą dostarczać czystą, coraz bardziej oszczędną i stosunkowo tanią energię.
zaawansowane cykle oparte na turbinach, takie jak cykle mocy oparte na nadkrytycznym CO2 (sCO2), wykazały potencjał zwiększonej wydajności konwersji ciepła na energię elektryczną, wysokiej gęstości mocy i prostoty działania w porównaniu z istniejącymi cyklami zasilania na bazie pary. Cykl zasilania sCO2 wykorzystuje małe turbiny, jest neutralny pod względem paliwa i / lub ciepła oraz wydajny.
USA Doe kontynuuje swoje wysiłki, aby przesunąć granice wydajności turbin w odpowiedzi na rosnące wyzwania związane z zasilaniem w kraju, koncentrując się na podstawowych czynnikach wpływających na spalanie, aerodynamikę / transfer ciepła i materiały do zaawansowanych turbin i cykli mocy opartych na turbinach. Temperatura nadal stanowi barierę dla zwiększenia wydajności turbiny. Badania prowadzone w ramach programu umożliwią turbiny do pracy w temperaturze powyżej 3100°F, przy niskiej emisji NOx, zwiększonej mocy wyjściowej i sprawności powyżej 65%. Niektóre z technologii, które umożliwią ten transformacyjny skok możliwości obejmują ceramiczne kompozyty matrycowe (CMC) dla płatów powietrznych i komponentów spalania, zaawansowany układ spalania mikro-miksera o niskiej emisji NOx, który może skutecznie odpalać wiele paliw przy różnych obciążeniach przy zachowaniu niskiej emisji, oraz spalanie przy wzroście ciśnienia. Spalanie przyrost ciśnienia jest alternatywną formą spalania, która zwiększa ciśnienie przez palenisko w porównaniu ze standardowymi technikami spalania, które powodują utratę ciśnienia. Integracja tej technologii z turbiną spalinową może zapewnić dalszy wzrost wydajności.
nadkrytyczne cykle CO2 wykorzystujące zaawansowane turbiny mogą zaoferować poprawę wydajności i wydajności dla niektórych cykli energii kopalnej. Turbiny dla tych cykli są wyjątkowe, ponieważ będą miały wysoką gęstość mocy, niższe prędkości obwodowe, duże obciążenie łopatek i wysokie prędkości wału, z których wszystkie będą miały wpływ na ostateczne projekty turbin. Wysokie ciśnienie, stosunkowo wysoka temperatura, niepewność stanu CO2 w pobliżu punktu krytycznego i wysoka gęstość mocy stwarzają wyzwania projektowe dla nadkrytycznej turbiny CO2.
zaawansowane cykle zasilania ultradźwiękowego (AUSC)oferują poprawę wydajności i wydajności turbin parowych pracujących powyżej 700°C i 220 barów głównej temperatury i ciśnienia pary. Projekty turbin parowych dla tych cykli i wyższych będą wymagały wyzwań związanych z materiałami konstrukcyjnymi, uszczelnieniami końcowymi wału, uszczelnieniami łopatek turbiny i zaworami sterującymi/obejściowymi turbiny.
zaangażowanie NETL
program Advanced Turbine wspiera projekty rozwoju nowych technologii, które mogą być wdrożone przez przemysł do nowych budów i dostosowane do istniejącej floty, a także katalizuje Bazę Wiedzy dla krajowych producentów OEM turbin spalinowych i parowych.
krajowe laboratorium technologii energetycznych (NETL) wspiera zaawansowane technologie turbin spalania, takie jak spalanie przyrost ciśnienia, innowacyjne projekty chłodzenia, zaawansowane materiały i Systemy spalania do wypalania wodoru lub mieszanek wodoru i gazu ziemnego. Więcej informacji na temat zaawansowanego programu turbin można znaleźć tutaj.