钢铁厂热电联产

考虑到化石燃料的价格，以及全球许多行业对碳足迹的日益认识，越来越多的公司正在转向替代能源，捕捉通常会被浪费或用于低效率应用的热量。与巴西一家钢铁厂合建的新发电厂将利用炼铁和炼焦过程中产生的废高炉煤气和余热，为工厂和当地电网提供490兆瓦的电力。这种方法可应用于产生可燃但热值非常低的废气的各种工业。

巴西钢铁生产商蒂森克虏伯公司Siderúrgica do Atlântico (CSA)正在里约热内卢市塞佩蒂巴湾的圣克鲁斯工业区建造一座新的新建工厂。新工厂将于2009年初开始生产，每年生产500万吨钢板。几乎所有的产品都将出口到蒂森克虏伯在欧洲和北美的工厂进行轧制和额外加工。蒂森克虏伯钢铁股份公司执行董事会主席karl - ulrich Köhler博士说:“我们公司需要更多的粗钢产能，向欧洲市场和北美自由贸易协定市场供应高质量的碳钢。”

钢铁厂和发电厂的建设同时进行。该发电厂由阿尔斯通电力公司设计，并将使用该公司的设备，根据交钥匙工程、采购和施工合同。阿尔斯通的计划是使用联合循环技术，用两台燃气轮机和一台蒸汽轮机分别驱动两台90兆瓦和一台320兆瓦的发电机，成本为490美元

联合循环效率

联合循环发电厂技术使用两种类型的涡轮机，比仅使用一种类型的涡轮机或传统锅炉产生更高的热效率和每单位燃料的能量捕获。典型的配置是从燃气轮机驱动发电机开始的。由于燃气轮机废气非常热，它仍然包含大量的热能，不能单独在涡轮机中捕获。在联合循环装置中，废气通过热回收蒸汽发生器，为蒸汽轮机和发电机组合提供动力。两者串联使用可实现50 - 60%范围内的热效率。相比之下，一个典型的亚临界火力发电厂通常在35 - 40%左右。

CSA的燃气轮机是两台阿尔斯通GT11N2 LBTU机组，专门用于燃烧非常低热值的燃料。压缩部分有14级，包括三个可变导叶。这些有助于启动，并有助于在部分负载运行时保持低排放。涡轮部分有四个级，其中一个出口设计成直接连接到旁通堆的分流器阻尼器，然后连接到热回收蒸汽发生器。

顶部安装的“筒仓”燃烧室允许使用热值低至950的燃料

高炉煤气将大量供应，但可燃成分很低。在许多应用中，由于难以捕获其能量价值，它被视为废物。一般来说，主要是氮气和二氧化碳;然而，一氧化碳和少量的甲烷和氢使其具有燃料价值。在这个应用中，天然气用于启动。从燃气轮机排出的废气进入两个双压，不再热，卧式，热回收蒸汽发生器(HRSG)连接到每个，为联合循环产生蒸汽。

汽轮机为三壳结构，有一个高压段和两个双流低压段。它接收来自HRSG的扫汽，以及来自焦炉附属锅炉的额外551吨/小时的蒸汽。这些综合资源支持其相对于燃气轮机更高的产量。虽然来自焦炉的蒸汽可以单独运行发电厂的大部分，但HRSGs产生的蒸汽比在类似应用中使用的更传统的蒸汽发电厂多10%的功率。

阿尔斯通电力系统(Alstom power Systems)总裁菲利普•朱伯特(Philippe Joubert)表示:“利用原本会被浪费的天然气发电，既有利于经济，也有利于环境。”“该项目证实了阿尔斯通为低热量燃料提供高效、综合、清洁能源解决方案的能力。”

废气收集在水冷式冷凝器使用邻近的自然资源，而不是冷却塔。燃气轮机和蒸汽轮机分别驱动风冷Topair涡轮发电机，而不是更复杂的氢冷却设计。

保持这一过程的平衡和有效运行需要一个复杂的控制系统，考虑到各种变量。该应用的分布式控制系统(DCS)将采用阿尔斯通的Alspa平台。该公司认为这是其大型工厂集成服务的关键要素，从最初的咨询到最终的交钥匙工厂建设。

Alspa架构专为发电应用而设计，包括工厂控制功能、燃烧器管理、锅炉控制、涡轮机调节、烟气处理、NOx和SOx控制以及所有其他对工厂高效运行至关重要的功能。该系统已应用于从核能到水力发电的每一种工厂技术方法。以太网Powerlink网络在控制器、现场I/O和安全功能之间提供了高速和确定的通信。该平台支持SIL3(安全完整性等级3)和旋转机械和锅炉的三模块冗余保护。

阿尔斯通在世界各地建造了350家工厂，其中包括一些非传统的项目，这些项目使用的技术脱离了主流。例子包括德国的纽拉特电厂，这是世界上最大的褐煤超临界蒸汽电厂(2 × 1100兆瓦)，以及法国弗拉芒维尔新EPR核电站的1750兆瓦大型涡轮机。该公司对替代燃料、高效技术和严格排放控制的应用，为其赢得了创新和环保意识的声誉。

作者信息

彼得·韦兰德是过程工业编辑。联络他的地址是PWelander@cfemedia.com．

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