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NETL总结先进能量转换系统关键技术2020年研发进展

日期:2021-01-19    来源:先进能源科技战略情报研究中心

能源资讯中心

2021
01/19
08:44
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关键词: 热电联产 旋转爆震发动机 磁流体动力发电

近日,美国能源部国家能源技术实验室(NETL)发布文章,总结了该机构2020年在先进能量转换系统关键技术方面的研发进展。NETL一直致力于开发利用化石燃料、可再生能源生产电力、燃料和化学品的先进能量转换系统技术,目前进行的相关研究包括:高效热电联产系统的先进涡轮机翼型;旋转爆震发动机磁流体动力发电;先进诊断技术。主要进展如下:

1、高效热电联产系统的先进涡轮机翼型

NETL热科学团队正在开发高度可靠的热电联产系统,为该系统的燃气轮机研究先进翼型。该项研究的目标是通过新翼型的冷却设计、新型材料开发和3D打印技术以提高燃气轮机效率。该项目已完成的工作集中在通过开发翼型冷却设计提高其耐用性,使涡轮机点火温度达到1300摄氏度。研究团队正在确定最有前景的翼型结构用增材制造材料,预计将在2021年重点进行该项工作,并对翼型初步设计进行测试。

2、旋转爆震发动机

NETL研究团队正与其他美国联邦机构合作开发旋转爆震发动机(RDE)技术,该技术可产生可控的连续爆震波,用于改进的涡轮机,可避免常规涡轮机的压力损失和效率下降,减少燃料消耗,降低碳足迹和环境影响。该项技术既可用于陆地发电,也可用于船舶、飞机、航天器等推进装置。NETL的研究主要针对发电系统,2020年进行了优化RDE与燃气轮机集成的设计、开发可延长运行时间的水冷式装置、氮氧化物排放的实时测量等。

3、磁流体动力发电

磁流体动力发电技术能够提高化石燃料发电厂效率并降低碳捕集成本,其原理是从高速流动的高温电离气体中获取动能并转换为电能。2020年NETL在超高温磁流体动力发电机的研究方面取得了新突破,将新型陶瓷设计用于发动机中,使运行温度高于钾盐沸点,后者为磁流体发电系统常用的电离助剂。

4、先进诊断技术

高效的先进能量转换系统往往需要高温、高压运行环境,难以应用常规诊断技术。NETL基础燃烧实验室研究团队在2020年开发了先进的诊断技术,能够提供准确、真实的数据,以验证下一代化石燃料和可再生燃料(如氢)燃烧发电模型,如直接发电(DPE)系统和RDE系统。其主要的诊断研究包括:将激光诊断技术用于DPE系统的超高温环境中测量温度;使用激光探针、光谱等技术测量磁流体发电系统的流体导电率;将高速摄像技术用于捕捉RDE研究中超音速爆震波与进气道相互作用的过程。

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