Bioliquids-CHP

Power generation from biomass

Газовые микротурбины (ГМТ)

ГМТ представляют собой компактные высокооборотные (до 120 тыс. об/мин) турбогенераторы, вырабатывающие электрическую мощность до 200 кВтe и работающие в рамках термодинамического цикла Брайтона. ГМТ обычно состоят из центробежного компрессора, радиальной турбины и генератора переменного тока. В связке с термически активированными технологиями охлаждения они вырабатывают энергию в виде электричества, тепла или холода там, где эта энергия непосредственно необходима.

В зависимости от габаритов установки и конечного использования (энергия, когенерация, тригенерация) выбирается регенерационная схема для снижения удельного потребления и повышения электропроизводительности. В такой конфигурации входящий атмосферный воздух сначала очищается и используется как охлаждающая среда для генератора переменного тока и электронных приборов. На выходе из генератора переменного тока воздух подвергается сжатию, а затем проходит через регенератор, где предварительно нагревается горячими газами, выходящими из турбины, и далее попадает в камеру сгорания. В камере сгорания сжатое топливо (газообразное или жидкое) сжигается вместе со сжатым воздухом с целью получения горячих газов при высокой температуре и давлении. Покидая камеру сгорания, нагретые выхлопные газы попадают в колесо турбины, где, расширяясь, совершают работу, приводя его в движение, а также компрессор и высокоскоростной генератор. Отработанные газы проходят через регенератор и перенаправляются в устройство для использования тепла продуктов сгорания, например, парогенератор или генератор горячей воды, абсорбционный холодильник, систему охлаждения воздуха с применением сорбента или любое другое устройство, позволяющее использовать потенциал высокотемпературной среды (до 450°C в конфигурации регенеративного типа).

Практика показала, что газовые турбины малых и средних размеров успешно работают на некоторых видах возобновляемого топлива, например, на чистом биодизельном топливе или смеси дизельного топлива с биодизельным, тогда как применение чистого растительного масла в качестве топлива до сих пор не демонстрировалось. Пока исследователями было сделано немного попыток запуска таких турбоустановок на чистых пиролизных маслах и пиролизной маслодизельной эмульсии.

Университет Флоренции (UFL) провел обзор имеющихся микро турбин (МГТ) с точки зрения их технических характеристик и необходимых модификаций. Архитектура МГТ была тщательно изучена, так как возможность реализации небольших изменений в значительной степени зависит от типа МГТ. Тип камеры сгорания, характеристики инжектора, топливная магистраль и система управления были определяющими фактороми для сравнения различных вариантов. В итого была выбрана и куплена микро турбина Garrett GTP 30-67. Это малогабаритная турбина с одноступенчатым центробежным компрессором и радиально-осевым рабочим колесом. Основными компонентами являются блок контроля подачи топлива, топливный соленоидный клапан и распылитель топлива . Был спроектирован и построен стенд для испытаний турбины (см. фотографии). Обычно турбина работает на стандартном дизельном топливе. Вносимые изменения должны позволить турбине работать на биотопливе включая растительные масла, биодизель, модернизированные пиролизные масла, а также их смеси и эмульсии. При этом были рассмотрены только незначительные изменения. Чтобы определить необходимые изменения, UFL выполнил обзор сгорания капель пиролизного масла.


Кроме этого, UFL разработал трехмерную численную (CFD) модель камеры сгорания для изучения аэродинамики камеры сгорания и предсказания траекторий капель биожидкостей.