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2024/04/22
氫能革命,西門子最新增材製造術!
西門子能源公司計劃在2030年,將燃氣渦輪機的
氫氣
運行率提高至100%,而Tad Steinberg在2024年AMUG會議上,宣佈在增材製造氫燃燒和燃氣
渦輪機
方面取得顯著進展,一起來看是什麼樣的進展吧!
西門子能源時間表和氫能經驗
增材製造領域的氫燃燒和燃氣渦輪機
直到2030年,西門子每售出的新燃氣渦輪機都將100%氫氣運行,凸顯西門子對
能源創新
的承諾,而這樣關鍵的轉變,是對積層製造的徹底利用——自2008年以來,他們一直積極利用這項技術,而在氫的製程領域,西門子則參與了整個價值鏈,從生產氫氣、儲存到傳輸。
西門子能源在積層製造方面的經驗
改造燃氣渦輪燃燒器
其實,從
天然氣
到氫氣的過渡存在著一定的困難,特別是火焰行為和
燃料系統
的差異。
氫氣的火焰速度比天然氣快,不僅需要調整燃燒器的設計,而且氫燃燒需要更多燃料才能達到相同的功率密度,使過渡變得更為複雜。因此,積層製造在應對這些挑戰時變得非常重要,而快速模型製作,可提高對氫氣燃燒需求的應對速度。
一款SGT 600燃氣渦輪機已成功使用100%
氫氣
運行,但要在2030年實現100%氫能力的目標,將是一個巨大的挑戰。
氫氣和天然氣作為燃料的區別
燃氣渦輪機的3D列印燃燒器
改造
燃氣
渦輪機是提高氫氣使用水平的關鍵,尤其是隨著氫氣濃度的增加。隨著氫氣使用率接近100%,需要對渦輪機系統進行全面改造,包括控制和安全架構。
他特別談到了積層製造在這一過程中的關鍵作用,強調在快速
模型設計
和解決操作問題方面的重要性。
AM金屬燃燒器
選擇通用燃燒器來改造不同型號的燃氣渦輪機,是一項戰略性策略。西門子能源公司希望能夠最大限度地發揮創新影響,通過選擇適用於多種型號的燃燒器,解決氫氣燃燒的挑戰,以及提高效率的雙重好處,更能解決燃氣渦輪機常見的
磨損
問題。
另外,燃氣渦輪機零件使用增材製造可長期節省成本,提升效率,儘管初始的成本高昂,但有利於庫存需求的減少。
氫氣和天然氣作為燃料的區別
透過積層製造修復燃燒器
傳統的修理燃燒器需要更換零件,但西門子能源公司將
3D列印
整合到現有的燃燒器上,使其壽命超過50,000小時,遠超標準的10,000小時。
儘管這種耐用性有利於技術進步,但也帶來挑戰,因為延長的零件壽命,使得基於10,000小時更換週期的成本效益分析,不再適用了。
西門子能源燃燒器
3D列印的能源應用
西門子能源公司與巴西Braskem的合作項目,涉及在連續處理工廠的燃氣渦輪機中利用氫氣。儘管Braskem的渦輪機設計並非針對氫氣,但西門子的技術在不同條件下展現出良好的適應性。
此外,所有運行大量
氫氣
的燃氣渦輪機,都是使用增材製造技術製造的,並在客戶的
發電廠
中使用,收獲不少客戶的滿意度。
總之,在適應使用氫氣作為燃氣渦輪機的燃料來源方面,西門子的技術在不同的營運場景中得到成功的應用,實踐出極具前瞻性的思維方法。
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