从安装在巴西的高炉中获取的低热能废气及蒸汽所提供的电能可堪比一个燃煤型电站的发电量。
由于现在的矿物燃料的价格以及世界范围内碳使用的关注,更多的公司正在改用其他的能源,从原本是废弃的或低效率的应用中获取热能。在巴西一个建立在钢厂旁的新型发电厂可以通过使用废弃的高炉气及钢铁溶化和焦化过程中产生的热量提供490MW的电能用于设备的使用以及当地电网的供电。这类方法可以应用在会制造低热值的可燃废气的工厂中。
巴西的钢板制造厂—蒂森克虏伯公司下的Companhia Sidergica do Atltico(CSA)公司正在里约热内卢Sepetiba海湾旁的Santa Cruz工业区内新建一个新的绿色钢厂。这项新的工程最早可以在2009年上半年开始投产,每年可以生产500万吨的钢板。所有这些都会出口到蒂森克虏伯欧洲公司及北美洲的工厂中进行冷轧,热轧等其他的工艺流程。“我们公司需要更多的粗钢产量以便给欧洲市场供应高质量的碳钢,这是由于欧盟及NAFTA市场的扩大的结果,” 蒂森克虏伯钢厂的执行董事会主席,Karl-Ulrich K歨ler博士这样说道。
钢厂与电厂的建设是同时进行的。这电厂
联合循环的效率
电厂混合循环技术使用两种型号的涡轮机,这样比原来只使用一种型号的涡轮机或一个常用的锅炉可以得到更高的热效率及消耗单位燃料所获取的更多能量。传统的配置都是由一台气体涡轮机驱动一个发电机。
在CSA工厂内的气体涡轮机是Alstom公司的GT1 1N2 LBTU装置,这套装置是特别为使用低热量燃料而设计的。压缩机部分有14个步骤,其中包括可变导叶的3个步骤。这些可以在启动运行变负荷特性及维持低泄漏量的时候给予帮助。涡轮机部分有四个步骤并有个专门为了与旁通烟道挡板相匹配而设计的出口,最后就是余热锅炉。
三台涡轮机的各自结构,分别装有管道系统和电力连接。来源:Alstom
在顶部安装的“筒仓式”燃烧室可以使用低至950Btu/lb. (2,200 kJ/kg)的低热值燃料而不需要混合其他的高热值燃料(常用的燃料油的热值都达到18,000 to 20,000 Btu/lb)。为了控制一氧化氮物的泄漏,可以按要求往燃烧室中添加水或者蒸汽。
正在安装汽轮机的机箱上壳。这个“筒仓式”燃烧室是上沿开放的。来源:Alstom
大量的高炉气都是可用的,但是可燃烧的部分很少。很多应用场合中都认为为了获取高炉气中的能量是件不值得的事情。通常情况下,高炉气大部分是氮和碳的二氧化物,然而一氧化碳及少量的甲烷和氢气才是产生燃烧值的气体。这种情况下会使用天然气来启动。汽轮机排出的气体变为2个非再热,水平状的双压气,每个为联合循环制造出的蒸汽后都有一台余热锅炉。
蒸汽轮机是三层结构,由一个高压和两个双向流动的低压部分组成。它使用的是余热锅炉中的蒸汽及另外一个与炼焦炉相连的551t/h锅炉。这种混合型的能源使其能比气体轮机有更高的输出功率。尽管单单炼焦炉内的蒸汽就可以满足发电厂的大部分发电要求,但是在同样的应用场合下,使用余热锅炉内的蒸汽可以比传统的蒸汽发电厂多10%的电力供应。
“使用气体可以节省发电的费用,这样做还可以做到经济、环保双丰收,”Alstom电力系统的总裁,Philippe Joubert这样说。“通过这个项目,Alstom公司对于使用超低热值燃料进行高效率、综合型无污染电厂的解决方案得到了进一步的肯定。”
一个使用自然资源的水冷型冷凝器用来收集排出的蒸汽,而不是用冷却塔。汽轮机和蒸汽轮机各自驱动一个气冷式Topair涡轮式发电机而不是驱动较复杂的氢冷式发电机。
为了保持这个过程的平衡性和高效性需要一个可以给出不同变量值的精密地控制系统。Alstom公司的Alspa平台就是应用在这种场合的集散型控制系统(DCS)。公司考虑到对于一个大型工厂的供应整合项目,从最初的谈判到最后的交钥匙,这是其中非常关键的一个部分。
Alspa专门为了发电应用作了特殊的设计,Alspa的功能包括工厂控制功能,燃烧器管理,锅炉控制,涡轮机调节,燃烧气的处置,NOx和SOx气体控制及其他一些提高工厂效率的功能。这个系统适用于各种发电厂,从核电到水力发电。Ethernet Powerlink工业以太网提供了控制器,现场I/O接口及安全功能之间的高速及 确定性的通讯。平台具有SIL3(安全性水平3)安全等级并且对于发电机组及锅炉都进行了三重化冗余保护。
在这个透视图中可以看清“筒仓式”燃烧室的结构。入气口和发电机安装在右侧,
而汽轮机的除尘装置在左侧。来源:Alstom
Alstom公司在全球已建立起了350家电厂,包括一些使用非主流技术的非传统项目。比如使用褐煤作为燃料的超临界蒸汽发电的德国Neurath工厂(2 x 1,100 MW)及应用1750 MW超大型涡轮机的法国Flamanville的新型EPR堆型核电厂。Alstom公司应用可供选择的燃料,高效率的技术及严格的防泄漏控制使得该公司在创新及环保领域享有很高的声誉。