安薩爾多將進行100%氫燃料燃氣輪機燃燒室全尺寸全壓試驗

意大利燃氣輪機制造商安薩爾多公司宣布，將和Equinor公司(前身為挪威國家石油公司)共同出資進行100%的氫燃料燃氣輪機燃燒室試驗，以證明安薩爾多的H級重型燃氣輪機GT36的燃燒室完全可以用氫氣進行燃燒，雙方已經(jīng)簽署協(xié)議。

安薩爾多公司表示：“這次合作的目的就是通過全尺寸，全壓力燃燒室驗證測試來推進氫燃燒技術(shù)的應(yīng)用落地。在這方面，主要目標是優(yōu)化超低排放量(NOx)，提升操作靈活性以及使得在非常高的氫燃料含量下燃氣輪機的負荷降低最小。”

“這項合作的目的是通過全尺寸，全壓力燃燒器驗證測試來推進氫燃燒技術(shù)。在這方面，主要目標是優(yōu)化超低NOx排放量，操作靈活性以及在非常高的氫含量下使發(fā)動機降額最小化。”

像其在重型燃氣輪機市場上的所有主要競爭對手一樣，包括GE發(fā)電、西門子、三菱日立動力系統(tǒng)公司，安薩爾多也在加大努力以使得其H級系列重型燃機具有“面向未來”的操作靈活性，從而應(yīng)對競爭中不斷變化的市場：低廉的價格，補貼和法規(guī)要求導致了可再生能源的激增。

就像11月初剛剛推出新的H級重型燃氣輪機型號的GE發(fā)電公司一樣，安薩爾多也押注重型燃氣輪機未來的市場仍然一片光明，因為從長遠來看，可再生能源的間歇性仍將是一個挑戰(zhàn)。這就是為什么現(xiàn)有的天然氣發(fā)電廠仍將作為電網(wǎng)調(diào)峰可靠性的保證者，在能源市場中扮演著重要角色。

安薩爾多還表示：“在所有可燃氣體中，氫是長期可存儲性和可靠性的完美組合。因此，能夠單獨燃燒氫燃料或與其他天然氣組合的氫燃料，并保證燃燒過程的安全有效，可能會對燃氣輪機市場起到很大推動作用。”

該公司指出，其開發(fā)的先進燃氣輪機燃燒系統(tǒng)稀薄預(yù)混技術(shù)產(chǎn)品系列以燃料靈活性為首要考慮因素。例如，其最新型號GT26 F級和GT36 H級重型燃氣輪機，基于其順序環(huán)境燃燒系統(tǒng)平臺，該平臺可燃燒多種比例的天然氣和氫氣混合燃料。盡管GT36 H級重型燃機已經(jīng)可以燃燒0%～50%的含氫燃料(而GT26高達30%)，但最近的全面高壓測試表明“即使使用含量高達70%的氫氣燃料，而不會降低功率或效率，并且有可能將這一燃料含量升至100%。”

它指出，SEV順序燃燒系統(tǒng)平臺還可以克服其他燃氣輪機制造商面臨的主要缺陷：“與天然氣相比，氫燃燒的主要挑戰(zhàn)是反應(yīng)性提高，會導致傳統(tǒng)預(yù)混燃燒系統(tǒng)的性能下降。”

安薩爾多公司進一步解釋道：“在傳統(tǒng)的預(yù)混燃氣輪機燃燒室中，燃料反應(yīng)性的變化意味著火焰位置的變化。特別是，較高的燃料反應(yīng)性會迫使火焰向上游移動，燃燒時間過盈，從而增加NOx排放，并可能使燃燒室超溫過熱;而較低的燃料反應(yīng)性會導致相反的情況，并將火焰推向下游，導致燃燒室時間不足，從而增加一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物排放。”

順序燃燒系統(tǒng)平臺SEV實質(zhì)上需要兩個燃燒階段：常規(guī)階段和自動點火階段。它包括兩個短燃燒室，可實現(xiàn)快速混合，因此火焰后停留時間足夠短，并將有害的NOx排放保持在限值以下。在GT26重型燃機中，采用兩個環(huán)形燃燒器進行順序燃燒，而在GT36重型燃機中，雖然還是采用順序燃燒技術(shù)，但是不再使用環(huán)形燃燒器，而是采用了管型燃燒室，學名為CPSC恒壓連續(xù)燃燒器。

對于氫含量較高的反應(yīng)性較高的燃料，順序燃燒系統(tǒng)可通過降低第一階段的火焰溫度來幫助火焰避免移動到過于靠近燃燒室出口的位置，這還會導致第二階段的入口溫度從而降低燃燒室的出口溫度，稀釋空氣與第一階段燃氣混合。

“由于順序燃燒器的火焰主要是自動點火穩(wěn)定的，因此與傳播穩(wěn)定的火焰相比，其火焰位置由入口溫度而非出口溫度驅(qū)動。因此，下降的混合器出口溫度可以通過較高的燃料反應(yīng)性補償，在不損害燃氣輪機性能的情況下，保持最佳的火焰位置和原始的理想火焰溫度。這也使透平入口溫度保持恒定。”

該公司還開發(fā)了“改型燃燒器”(retrofitcombustor)，并在商業(yè)上提供了它的名稱為FlameSheet，該公司聲稱“他們所研制的燃燒室能比其他OEM的超低排放(DLE)燃燒器所能燃燒的氫燃料能多10倍，并且無需昂貴的稀釋劑注入”。