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说起燃气轮机,其实大家并不陌生,其与飞机涡轮发动机的渊源一言难尽。除了专门用于发电用的Frame级别的燃气轮机以外(如GE的Frame 7系列),几乎所有的燃气轮机都是从飞机涡轮发动机发展演化而来的,所以也统称为Aero-derivative gas turbine。燃气轮机的原理和飞机涡轮发动机几乎一模一样,最主要的区别在于飞机用发动机注重的是推重比,而燃气轮机更注重的是热耗率。
在我国这个产煤大国,绝大部分的电能来自于燃煤的蒸汽轮机。蒸汽轮机虽然动力巨大,但是排放问题和热效率问题一直无法得到很好的解决。由于煤炭本身的燃烧性质,其产生的NOx和SOx以及颗粒物是环境污染的主要来源。然而,以天然气为主要燃料的燃气轮机在颗粒物排放方面就比蒸汽轮机要好很多,只要燃烧充分,天然气几乎不产生颗粒物排放。但是,燃气轮机本身也存在一定的局限性,如前期投入成本过大,NOx排放,以及动力输出不足等。
美国的程大酉教授基于自己多年在NASA的研究成果发明了两项既能提升燃气轮机动力输出又能大大减少NOx和CO排放的技术,一项是Cheng Cycle,也就是程式汽电共生循环,另一项是Cheng Low NOx System(CLN)。这两项技术都获得了美国国家专利,并广泛应用于世界各地安装的燃气轮机上,如意大利,法国,美国,以色列,日本等。到目前为止,共有超过300台燃气轮机改装成了Cheng Cycle或者CLN。
世界上第一台Cheng Cycle燃气轮机,位于美国加州San Jose State University
位于美国夏威夷Kauai岛的Kapaia发电站也使用了Cheng Cycle
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