新型高效工业燃气轮机即将问世:西门子、通用电气，全文报道

工业技术的进步往往以缓慢而保守的速度进行。这更适用于物理上非常庞大和复杂的系统，比如即将上线的新一代固定式燃气轮机。这些重达440吨——这是近100万磅的硬件!但是最新的联合循环燃气轮机(CCGT)工厂的核心在于创新，而不仅仅是庞大的规模。

例如，最新的燃气轮机采用单晶材料、超级合金、特殊的热涂层，并在一个设计中采用闭环蒸汽冷却，使热效率达到60%甚至更高。此外，据说这种涡轮机系统的排放量比传统的CCGT发电厂要少。甚至更高的效率是可能的热电联产工厂，多余的热量被用于工艺或家庭加热，除了发电。

提高热效率的一个关键因素是采用高温燃烧和废气的涡轮设计。然而，这需要在涡轮最热的部分进行特殊冷却。GE能源在其H系统涡轮机中使用蒸汽冷却，其运行温度可达1430°C(2,606°F)。西门子发电公司选择了全空气冷却，因为这种方法被认为比蒸汽冷却更简单，并且通过避免依赖蒸汽循环提供了更多的设计灵活性。(图，西门子之旅:最大的燃气轮机:2838个传感器，每小时测试90 GB数据。)

使用先进的材料也可以在更高的温度下工作。GE的H型涡轮在第一级叶片和叶片中使用了单晶材料，可以在很长的使用寿命内忍受极端温度。同样，西门子SGT5-8000H机器的第1排涡轮叶片由专门的高温合金材料制成，以对抗高温和应力(蠕变变形)的长期影响。

实际表现

通用电气能源和西门子在燃气轮机方面有着悠久的历史。在联合循环电厂中，两家公司早期的小型涡轮机的热效率记录在57-58%之间，因此60%的设计目标是现实的。

然而，可靠的运营数据仍然稀缺。虽然英国南威尔士巴格兰湾发电站的GE涡轮机已经发电一段时间了，但它只是一个燃气轮机技术验证基地。尽管如此，据说该工厂已经达到了“略低于60%”的效率。更多的CCGT工厂和进一步的运营经验将验证效率水平。

GE表示，实际热效率取决于现场环境条件和BOP设备配置的平衡。据GE Energy 2008年3月的报道，“Baglan湾的特定场地条件和防喷器配置没有优化到达到60%的整体工厂效率。”在巴格兰湾收集的数据支持了该技术的能力，在现场条件合适的情况下，GE为9H系统提供了60%的效率保证。”

广泛的测试

为了确保涡轮性能符合设计规格，以及与电力系统相关的可靠、长期运行，必须进行广泛的预定义测试。随着几个不同技术水平的验证，这些涡轮机从首次发射到商业化所需的漫长开发周期变得显而易见。

西门子下一代燃气轮机主管菲利普•拉特利夫(Phillip Ratliff)指出，在将燃气轮机纳入联合循环系统后，才对其进行验证。这是位于德国南部的Irsching CCGT工厂第二阶段的开发计划先进技术栏目，寻找60%以上的热效率，控制工程2008年8月)．“我们的想法是为最高效、最灵活的联合循环发电厂建造燃气轮机，”拉特利夫说。“然而，燃气轮机是最终电厂成功的主要贡献者;事实上，它是高温蒸汽循环的驱动力。”

拉特利夫对西门子CCGT系统在技术上的成功充满信心，但也对一些经济问题表示担忧，比如燃料成本和工厂使用的高温材料。事实上，燃料成本是运行燃气发电厂的最大开支。

这就是我们开发高效CCGT发电厂的主要原因。

弗兰克·j·巴托斯，体育运动员.，控制工程顾问编辑
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