燃气轮机的循环是燃料在压缩空气中燃烧,所得的高温高压燃气推动涡轮。
现代燃气轮机用的都是燃速很快的燃料比如煤油、甲烷。
很多燃料的燃烧速度很慢,比如煤、生物质(以木屑为例),这些燃料目前用于外燃机,它们可否在燃气轮机里燃烧,提高燃效或者降低燃机重量?
理论推演一下慢燃燃机的样子:
燃速慢,就要增加压缩空气和燃料的接触时间,所以燃烧室要做长,还要降低流速(加大燃烧室直径)。
煤和生物质都有不能完全燃烧的成分,为了避免刮伤涡轮叶片,还要加上一个滤网,过滤并周期性释放灰烬。
所以理论上这种燃气轮机有一个又长又胖的燃烧室,燃烧室末端有一个滤网。
这种燃气轮机实现的困难在哪里?
应该是通过不完全燃烧,让煤或木屑产生可燃气体,然后再燃烧这些可燃气体来产生动力,“流言终结者”这个节目有尝试过,就是把木屑炉产生的可燃气体给汽车当燃料,成功的把车子驱动起来。
除了不能完全燃烧的成分会对叶轮造成损伤,还要考虑煤、生物质燃烧产生的酸性气(H2S,SO2等)对设备,对环境的影响。
IGCC也还没推广呢!
我是不是可以这么认为:lz所说的低速燃料是指固态粉末燃料?
用固态粉末燃料驱动喷气式发动机或燃气轮机的思路,早几十年各大国就都开过脑洞,但是两个核心问题不好解决:一、对叶片的损伤;二在输送管道中容易堵塞。
另外,你所理解的低燃速是不存在的,不管的煤炭粉末还是木屑,在细小到一定程度的前提下,它的燃速和普通液体相比都只快不慢。
根据之前翻液体火箭发动机燃烧稳定性的相关书籍所得,我怀疑粉末燃料燃气轮机最大的问题是没有预混合过程,液体火箭发动机推力室中推进剂组元在燃烧前有一个混合的过程,固体火箭发动机也有熔融和沸腾混合的过程保证燃烧组元的均匀性。用粉末就无法避免颗粒形成一个个爆炸的小火球,形成非常不均匀的燃烧流。在加上固体残渣,送粉机等其他工程上难以解决的问题,除了纳粹德国在战争末期试过之外没有其他大规模研究相关技术的报道。