追求60%以上的热效率

在这个高度关注能源消耗的时代，现成的节能电机超过96%的标志，电动驱动器达到95%，许多电器和消费设备显示出不断提高的效率。那么，是什么让60%的热效率如此特别呢?

这是一个完全不同的发电场景。尽管采用了最好的工程技术，但涉及功率转换的复杂燃烧和流体流动过程限制了热效率。例如，一个典型的轻水反应堆核电站的热效率约为35%，而一个现代化的燃煤电厂的超临界锅炉的热效率最高可达44%。

然而，一种电力技术，燃气轮机，已经推动了效率的极限。这些大型的陆基(固定式)涡轮机——输出功率为100兆瓦(MW)——借鉴了其众多飞机燃气轮机表亲在设计、材料和冷却技术方面的进步。最新的涡轮机提供40%范围内的热效率，据报道，最近的模型达到46%。

这些值指简单的循环涡轮废气不再进一步使用时的操作。真正的优势来自于燃气轮机废气作为输入应用到一个标准的蒸汽轮机联合循环电厂。这就是新一代燃气轮机可以成为驱动发动机，以获得60%以上的整体热效率。

欧洲引领潮流

在固定式燃气轮机供应商中，两家制造商的发展尤其值得注意。GE能源公司在英国南威尔士的巴格兰湾电站安装了第一个H系统(联合循环燃气和蒸汽轮机)。该工厂于2003年投入商业运营，迄今为止已运行超过3万小时。据GE能源称，目前它的运行功率为480兆瓦，有更高的输出能力。

另外五台GE H涡轮处于不同的实施阶段;其中三个位于日本东京电力公司(TEPCO)的富士通热电站。第一台50hz的机器在2007年12月开始生产，预计在2008年夏末投入使用。东京电力公司2号和3号机组的H系统计划在2010年年中运行。

GE在美国的第一台H级涡轮机，也是它的第一台60赫兹机器，于2006年安装在内陆帝国能源中心——加利福尼亚州里弗赛德县的一个天然气联合循环发电厂。该发电厂将包括两个GE H系统，其设计的最大净额定电力输出为775兆瓦，供家庭和商业用户使用。Inland的两套公寓计划在今年夏天晚些时候投入使用。

与此同时，西门子发电公司正在将其h级SGT5-8000H涡轮机推向商业化。该涡轮机安装在德国因戈尔施塔特附近的Irsching 4燃气发电厂，于2007年12月首次点火。西门子下一代燃气轮机主管Phillip Ratliff指出，2008年3月首次与电网同步，2008年4月开始全负荷测试(简单循环模式)。

西门子50hz的机器输出功率为340mw，但在最终的联合循环运行中，其设计输出功率为530mw，预期效率超过60%。Ratliff说:“在对第一个设计进行进一步验证后，60赫兹的涡轮机正在开发中。”

SGT5-8000H涡轮的广泛测试和验证计划将持续到2009年中期。然后，联合循环工厂的建设在项目的第二阶段开始，预计在2011年年中转移到工厂运营商E.ON Kraftwerke GmbH。

未来几年燃气轮机发电领域看起来令人兴奋。

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另请阅读:新的，高效的工业燃气轮机即将到来。故事描述了通用能源和西门子发电技术，重量可达440公吨。

作者信息

Frank J. Bartos, p.e.，是一名控制工程咨询编辑。联络他的地址是braunbart@sbcglobal.net．

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