西門子能源利用增材制造在2030年前將燃?xì)廨啓C(jī)的氫氣運(yùn)行率提高到100%
時(shí)間：2024-04-22 09:23 來源：中國(guó)3D打印網(wǎng) 作者：admin 閱讀：次
Tad Steinberg(斯坦伯格)在2024年AMUG大會(huì)上表示，西門子能源公司在增材制造氫燃燒和燃?xì)廨啓C(jī)方面取得了重大進(jìn)展。斯坦伯格是一名空軍老兵，就職于西門子能源公司位于佛羅里達(dá)州奧蘭多的增材制造應(yīng)用中心，在航空航天、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)和金屬增材制造方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
西門子能源時(shí)間表。照片由Michael Petch拍攝。
增材制造領(lǐng)域的氫燃燒和燃?xì)廨啓C(jī)
斯坦伯格解釋了西門子能源公司的意圖，即到2030年，他們銷售的每一臺(tái)新燃?xì)廨啓C(jī)都將能夠100%使用氫氣，這與他們對(duì)天然氣和甲烷的傳統(tǒng)關(guān)注有了重大轉(zhuǎn)變。這是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，突顯了該公司致力于能源行業(yè)的創(chuàng)新，盡管客戶采用率存在不確定性。
這一轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵方面是西門子能源公司對(duì)增材制造的利用，這在克服氫氣帶來的挑戰(zhàn)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該公司既是增材制造領(lǐng)域的用戶，也是服務(wù)提供商，自2008年以來一直在利用這項(xiàng)技術(shù)。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了它的重要性，他說：“添加劑確實(shí)幫助我們加速進(jìn)入[氫]空間，因?yàn)闅浣o我們帶來了挑戰(zhàn)。”在談到西門子能源公司在氫氣工藝方面的更廣泛活動(dòng)時(shí)，斯坦伯格指出，該公司參與了從使用電解槽生產(chǎn)氫氣到儲(chǔ)存和傳輸?shù)恼麄�(gè)價(jià)值鏈。西門子能源公司非常專注于整個(gè)氫工藝，他說道，并強(qiáng)調(diào)了他們將氫作為可行燃料來源的方法。
西門子能源公司與AM的合作經(jīng)驗(yàn)。照片由Michael Petch拍攝。
改造用于氫氣燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器
該演講詳細(xì)介紹了氫燃燒給燃?xì)廨啓C(jī)帶來的一些復(fù)雜挑戰(zhàn)，以及增材制造如何成為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了從天然氣過渡到氫氣時(shí)遇到的具體困難，重點(diǎn)關(guān)注了火焰行為和燃料系統(tǒng)要求的實(shí)質(zhì)性差異。
斯坦伯格發(fā)現(xiàn)的主要挑戰(zhàn)之一是，與天然氣相比，氫氣的火焰速度明顯更快。他解釋說，“（氫氣的）火焰速度如此之快，而且非常接近燃燒器的出口”，這就需要調(diào)整燃燒器的設(shè)計(jì)，以防止回火等問題。增加的火焰速度是天然氣的十倍，這帶來了一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)。此外，氫氣燃燒需要更高體積的燃料來實(shí)現(xiàn)相同的功率密度，這進(jìn)一步使過渡復(fù)雜化。斯坦伯格指出，由于這些差異，使用天然氣的密封和管道等部件可能不適合使用氫氣。
增材制造在西門子能源公司應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的方法中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。增材制造允許快速成型，使該公司能夠快速迭代和測(cè)試新設(shè)計(jì)，以滿足氫氣燃燒的獨(dú)特需求。斯坦伯格指出：“添加劑只是幫助解決這些問題的一個(gè)杠桿。”他強(qiáng)調(diào)了添加劑在發(fā)展過程中的重要性，如SGT 600燃?xì)廨啓C(jī)，該渦輪機(jī)在他們的車間中成功地使用了100%的氫氣。
斯坦伯格還概述了西門子能源公司自2008年以來使用增材制造的漸進(jìn)方法，詳細(xì)介紹了該公司對(duì)氫氣的關(guān)注是如何隨著時(shí)間的推移而演變的。從2012年的低氫百分比初步測(cè)試到近年來更大的進(jìn)步，西門子穩(wěn)步提高了其燃燒器的氫容量。到2018年，該公司取得了重大進(jìn)展，將增材制造融入其快速原型設(shè)計(jì)和測(cè)試的開發(fā)周期。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了這一挑戰(zhàn)的規(guī)模，重申了到2030年實(shí)現(xiàn)100%氫能的目標(biāo)。“100%是一個(gè)很大的數(shù)字。這也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
氫和作為燃料的天然氣之間的區(qū)別。照片由Michael Petch拍攝。
用于燃?xì)廨啓C(jī)的3D打印燃燒器
斯坦伯格概述了一種分階段改造燃?xì)廨啓C(jī)以提高氫氣使用水平的方法，強(qiáng)調(diào)了隨著氫氣濃度的增加，燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的必要變化。他討論了對(duì)渦輪機(jī)部件和控制機(jī)制進(jìn)行全面改造的必要性，特別是超過70%的氫氣濃度。斯坦伯格解釋道，“超過30%，高達(dá)70%，你將不得不開始改變事情”，這表明渦輪機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)行重大重新設(shè)計(jì)，以提高氫氣利用率。隨著氫氣使用率接近100%，他指出“幾乎整個(gè)方案都必須改變”，包括控制和安全架構(gòu)。演講的一個(gè)關(guān)鍵焦點(diǎn)是增材制造在開發(fā)這些新型渦輪機(jī)部件中的重要性。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了AM在氫適應(yīng)過程的快速原型設(shè)計(jì)和迭代燃燒器設(shè)計(jì)中的作用。增材制造的使用不僅加快了原型制作過程，而且有助于解決燃燒器尖端的侵蝕和氧化等操作問題。
AM金屬燃燒器。照片由Michael Petch拍攝。
在不同的燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)中選擇一個(gè)通用的燃燒器進(jìn)行改造是一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措。通過選擇SGT 600、700、900和750等多種型號(hào)中使用的燃燒器，西門子能源公司旨在最大限度地發(fā)揮其創(chuàng)新的影響，無論燃燒器是在罐式還是環(huán)形燃燒系統(tǒng)中。此外，斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了他們的方法的雙重好處：解決氫氣燃燒挑戰(zhàn)和操作效率。他表示，“我們可以同時(shí)解決這兩個(gè)問題”，并指出西門子能源公司在氫氣適應(yīng)方面的創(chuàng)新也有助于解決燃?xì)廨啓C(jī)中常見的磨損問題。
會(huì)議包括對(duì)開發(fā)周期的詳細(xì)見解，從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬到真實(shí)世界的測(cè)試，強(qiáng)調(diào)了增材制造提供的快速迭代和測(cè)試能力。斯坦伯格提到了發(fā)表在《燃?xì)廨啓C(jī)世界》上的一項(xiàng)具體研究，詳細(xì)介紹了西門子能源公司在這一領(lǐng)域的進(jìn)展。
中國(guó)3D打印網(wǎng)編譯文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
西門子能源時(shí)間表。照片由Michael Petch拍攝。
增材制造領(lǐng)域的氫燃燒和燃?xì)廨啓C(jī)
斯坦伯格解釋了西門子能源公司的意圖，即到2030年，他們銷售的每一臺(tái)新燃?xì)廨啓C(jī)都將能夠100%使用氫氣，這與他們對(duì)天然氣和甲烷的傳統(tǒng)關(guān)注有了重大轉(zhuǎn)變。這是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，突顯了該公司致力于能源行業(yè)的創(chuàng)新，盡管客戶采用率存在不確定性。
這一轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵方面是西門子能源公司對(duì)增材制造的利用，這在克服氫氣帶來的挑戰(zhàn)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該公司既是增材制造領(lǐng)域的用戶，也是服務(wù)提供商，自2008年以來一直在利用這項(xiàng)技術(shù)。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了它的重要性，他說：“添加劑確實(shí)幫助我們加速進(jìn)入[氫]空間，因?yàn)闅浣o我們帶來了挑戰(zhàn)。”在談到西門子能源公司在氫氣工藝方面的更廣泛活動(dòng)時(shí)，斯坦伯格指出，該公司參與了從使用電解槽生產(chǎn)氫氣到儲(chǔ)存和傳輸?shù)恼麄�(gè)價(jià)值鏈。西門子能源公司非常專注于整個(gè)氫工藝，他說道，并強(qiáng)調(diào)了他們將氫作為可行燃料來源的方法。
西門子能源公司與AM的合作經(jīng)驗(yàn)。照片由Michael Petch拍攝。
改造用于氫氣燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器
該演講詳細(xì)介紹了氫燃燒給燃?xì)廨啓C(jī)帶來的一些復(fù)雜挑戰(zhàn)，以及增材制造如何成為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了從天然氣過渡到氫氣時(shí)遇到的具體困難，重點(diǎn)關(guān)注了火焰行為和燃料系統(tǒng)要求的實(shí)質(zhì)性差異。
斯坦伯格發(fā)現(xiàn)的主要挑戰(zhàn)之一是，與天然氣相比，氫氣的火焰速度明顯更快。他解釋說，“（氫氣的）火焰速度如此之快，而且非常接近燃燒器的出口”，這就需要調(diào)整燃燒器的設(shè)計(jì)，以防止回火等問題。增加的火焰速度是天然氣的十倍，這帶來了一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)。此外，氫氣燃燒需要更高體積的燃料來實(shí)現(xiàn)相同的功率密度，這進(jìn)一步使過渡復(fù)雜化。斯坦伯格指出，由于這些差異，使用天然氣的密封和管道等部件可能不適合使用氫氣。
增材制造在西門子能源公司應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的方法中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。增材制造允許快速成型，使該公司能夠快速迭代和測(cè)試新設(shè)計(jì)，以滿足氫氣燃燒的獨(dú)特需求。斯坦伯格指出：“添加劑只是幫助解決這些問題的一個(gè)杠桿。”他強(qiáng)調(diào)了添加劑在發(fā)展過程中的重要性，如SGT 600燃?xì)廨啓C(jī)，該渦輪機(jī)在他們的車間中成功地使用了100%的氫氣。
斯坦伯格還概述了西門子能源公司自2008年以來使用增材制造的漸進(jìn)方法，詳細(xì)介紹了該公司對(duì)氫氣的關(guān)注是如何隨著時(shí)間的推移而演變的。從2012年的低氫百分比初步測(cè)試到近年來更大的進(jìn)步，西門子穩(wěn)步提高了其燃燒器的氫容量。到2018年，該公司取得了重大進(jìn)展，將增材制造融入其快速原型設(shè)計(jì)和測(cè)試的開發(fā)周期。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了這一挑戰(zhàn)的規(guī)模，重申了到2030年實(shí)現(xiàn)100%氫能的目標(biāo)。“100%是一個(gè)很大的數(shù)字。這也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
氫和作為燃料的天然氣之間的區(qū)別。照片由Michael Petch拍攝。
用于燃?xì)廨啓C(jī)的3D打印燃燒器
斯坦伯格概述了一種分階段改造燃?xì)廨啓C(jī)以提高氫氣使用水平的方法，強(qiáng)調(diào)了隨著氫氣濃度的增加，燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的必要變化。他討論了對(duì)渦輪機(jī)部件和控制機(jī)制進(jìn)行全面改造的必要性，特別是超過70%的氫氣濃度。斯坦伯格解釋道，“超過30%，高達(dá)70%，你將不得不開始改變事情”，這表明渦輪機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)行重大重新設(shè)計(jì)，以提高氫氣利用率。隨著氫氣使用率接近100%，他指出“幾乎整個(gè)方案都必須改變”，包括控制和安全架構(gòu)。演講的一個(gè)關(guān)鍵焦點(diǎn)是增材制造在開發(fā)這些新型渦輪機(jī)部件中的重要性。斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了AM在氫適應(yīng)過程的快速原型設(shè)計(jì)和迭代燃燒器設(shè)計(jì)中的作用。增材制造的使用不僅加快了原型制作過程，而且有助于解決燃燒器尖端的侵蝕和氧化等操作問題。
AM金屬燃燒器。照片由Michael Petch拍攝。
在不同的燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)中選擇一個(gè)通用的燃燒器進(jìn)行改造是一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措。通過選擇SGT 600、700、900和750等多種型號(hào)中使用的燃燒器，西門子能源公司旨在最大限度地發(fā)揮其創(chuàng)新的影響，無論燃燒器是在罐式還是環(huán)形燃燒系統(tǒng)中。此外，斯坦伯格強(qiáng)調(diào)了他們的方法的雙重好處：解決氫氣燃燒挑戰(zhàn)和操作效率。他表示，“我們可以同時(shí)解決這兩個(gè)問題”，并指出西門子能源公司在氫氣適應(yīng)方面的創(chuàng)新也有助于解決燃?xì)廨啓C(jī)中常見的磨損問題。
會(huì)議包括對(duì)開發(fā)周期的詳細(xì)見解，從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬到真實(shí)世界的測(cè)試，強(qiáng)調(diào)了增材制造提供的快速迭代和測(cè)試能力。斯坦伯格提到了發(fā)表在《燃?xì)廨啓C(jī)世界》上的一項(xiàng)具體研究，詳細(xì)介紹了西門子能源公司在這一領(lǐng)域的進(jìn)展。
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