Новая модернизация позволяет микротурбинам сжигать водород и природный газ

В качестве способа поддержания работы небольших газовых электростанций в ожидании водородной экономики Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (Немецкий аэрокосмический центр, или DLR) и Power Service Consulting (PSC) протестировали способ сжигания микротурбинами водорода, газа или того и другого.

Поскольку мы стремимся декарбонизировать производство энергии, зеленый водород был предложен в качестве возможной экологически чистой альтернативы сжиганию природного газа. Конечно, в настоящее время у нас нет зеленой водородной экономики, которая могла бы поддерживать такие вещи, и, возможно, пройдут годы, прежде чем это произойдет, если это вообще произойдет. Но даже тогда строительство новеньких электростанций — очень затратное мероприятие.

По словам Питера Кутне, руководителя отдела газовых турбин Института технологий сгорания DLR –, который исследует, как водород можно использовать в газовых турбинах, чтобы они работали с гораздо меньшими выбросами – «строительство новой газотурбинной электростанции мощностью 15 мегаватт занимает около шести лет и стоит около 30 миллионов евро (31 миллион долларов США). С другой стороны, модернизация существующего завода занимает всего полтора года и стоит примерно десятую часть этой суммы

Модернизированный пилотный заводDLR

Имея это в виду, DLR и PSC продемонстрировали то, что считается первой коммерчески жизнеспособной модернизацией коммерческой газовой микротурбины, которая позволяет ей работать как на водороде, так и на природном газе, как способ подготовиться к тому дню, когда зеленый водород станет широко доступным. доступный.

В проекте Retrofit H2 использовались микротурбины мощностью около 100 кВт, отчасти из-за их лучшего соотношения мощности и веса. Они также широко используются для производства электроэнергии в отдаленных районах, а также для таких применений, как резервное питание для больниц: отопление для отелей, бассейнов и отелей. Кроме того, микротурбины такой выходной мощности могут питать такие места, как пивоварни или станции по переработке отходов, которые могут использовать отработанный метан в качестве топлива.

Проблема в том, что сжигать водород в турбине, работающей на природном газе, — это все равно, что помещать бензин в дизельный двигатель. Это просто два разных животных, и результаты самые неприятные. Водород горит намного горячее природного газа и имеет гораздо более низкую температуру вспышки, поэтому он может легко разрушить камеру сгорания микротурбины своим теплом и ударной волной.

Схема реконфигурированной камеры сгоранияDLR

Чтобы этого не допустить, инженеры разработали стабилизированную струей горелку, оптимизированную для водорода. В отличие от обычного устройства, воздушные и топливные форсунки установлены в кольцо, которое создает обратный поток в камере, который толкает выхлопные газы обратно для смешивания с новой воздушно-топливной смесью. Это снижает температуру, снижает выбросы азота и стабилизирует пламя.

Кроме того, новая конструкция позволяет микротурбине сжигать водород, природный газ или их смесь (до тех пор, пока зеленый водород не станет более доступным) благодаря новой регулируемой системе управления и технологии безопасности. На данный момент система работает на пилотной установке в Лампольдсхаузене на чистом водороде уже около 100 часов.

«Особенно сложной задачей является высокая химическая реакционная способность водорода», — сказала исследователь DLR Мартина Холох. «Скорость пламени примерно в 10 раз выше, чем у природного газа, а энергия воспламенения ниже в тот же коэффициент». Это затрудняет безопасное горение. При разработке горелки мы должны были убедиться, что пламя не вспыхнет обратно в сопла горелки и не повредит их.

«Нам очень хотелось увидеть, как турбина будет работать с новой системой камер сгорания за пределами лабораторных условий», — продолжил Холох. «Испытания показали, что мы можем без проблем начать работу с чистым водородом и что система достигает полного рабочего диапазона от частичной до полной нагрузки». Наша пилотная установка обеспечивала полную электрическую мощность в 100 киловатт в течение нескольких часов

Источник: ДЛР

© «Альтернативный ток», перевод на русский язык

В контексте событий

+ There are no comments

Add yours