Симбиоза от две производства - Control Engineering Russia

Загриженост за околната среда - отделянето на въглерод и други горими вещества в атмосферата, икономическата неефективност - загубата на огромни количества топлина в процеса - това са някои от причините новата 490 MW топлоелектрическа централа да бъде разположена в стоманодобивна фабрика. Източникът на електроенергия ще бъде отделените горими газове и топлината, разсейвана по време на топенето на метала и коксуването.

Цената на изкопаемите горива се увеличава, количеството въглеродни съединения, които се отделят в атмосферата, също нараства, така че много компании се опитват да използват допълнителни източници на енергия. Например, разсейваната енергия в различни технологични процеси се използва неефективно или просто затопля околната среда. Нова електроцентрала с мощност 490 MW, разположена в стоманодобивния завод, ще допринесе за захранването на завода. Източникът на електроенергия ще бъде отделените горими газове и топлината, разсейвана по време на топенето на метала и коксуването. Използваните технологии ще бъдат полезни и в други индустрии, които отделят горими газове с ниска калоричност.

ThyssenKrupp Companhia Sider?rgica do Atl?ntico (CSA) изгражда нова електроцентрала в индустриалната зона Санта Круз на брега на залива Сепетиба, Рио де Жанейро. Планира се производството да започне в началото на 2009 г. и да произвежда годишно 5 милиона тона сурова стомана. Почти цялата продукция ще бъде транспортирана до заводите на ThyssenKrupp в Европа и Северна Америка за валцуване и допълнителна обработка. „Поради растежа на пазара на ЕС и NAFTA, нуждата от висококачествена въглеродна стомана се увеличи, за да я посрещнем, имаме нужда от повече сурова стомана“, каза д-р.Карл-Улрих Кьолер, председател на изпълнителния съвет на ThyssenKrupp Steel AG.

Паралелно се строят стоманолеярна и електроцентрала. Съгласно договора, производството до ключ, проектирането и доставката на оборудване за електроцентралата ще бъдат извършени от Almstor Power. Предвижда се внедряване на технология с комбиниран цикъл, базирана на две газови и една парна турбина за задвижване съответно на два генератора с мощност 90 MW и един 320 MW с общ полезен капацитет от 490 MW. Първоначално парната турбина ще работи с пара от котли, а газовите турбини ще работят по прост цикъл, за да получат енергия възможно най-скоро. След приключване на строителството турбините ще преминат на комбинирана работа.

engineering

Всяка от трите турбини се помещава в собствена сграда с тръбопроводи и електрически връзки. Източник: Alstom

Ефективност на комбинирания цикъл

Ефективността на двата типа турбини в комбиниран цикъл е по-висока, отколкото когато се използват поотделно. Първият етап от цикъла е газовата турбина, която захранва генератора.Температурата на изходящия газ е много висока, съдържа много енергия, която не може да се получи с тази турбина. В комбиниран цикъл отработените газове преминават през радиатора на парогенератора, който задвижва парната турбина и генератора. Ефективността на използването на топлина в комбиниран цикъл достига 50 - 60%. За сравнение, ефективността на конвенционалната топлоелектрическа централа на въглища е не повече от 35-40%.

Електроцентралата CSA разполага с две газови турбини Alstom GT11N2 LBTU, които са специално проектирани да работят с газ с ниска калоричност. Компресионната част се състои от 14 секции, 3 от които са -с регулируеми водещи лопатки. Те се използват при стартиране на турбината и улесняват работата при частично натоварване. Конструкцията на последната от 4-те турбинни секции е специално проектирана да бъде свързана към изпускателния шумозаглушител, който пренася пара към топлинния екстрактор на генератора.

Горната горивна камера е способна да изгаря горива до 950 BTU/lb (BTU) или 2200 kJ/kg без добавяне на по-енергийно интензивни горива. (За сравнение, калоричността на стандартно гориво е 18 000 - 20 000 Btu/lb). Емисиите на NOx се контролират от вода или пара, които се впръскват в компресора, ако е необходимо.

турбина

Горната обвивка на газовата турбина се спуска на място. Силозният инсинератор е монтиран на отвор в горната част. Източник: Alstom

Обемът на отделените димни газове е огромен, но сред тях има малко горими компоненти. Поради трудността на рециклирането на енергия в повечето фабрики, те се считат за отпадъчни продукти. В по-голямата си част тези газове се състоят от азот и въглероден диоксид, основният източник на енергия по време на горенето е въглероден оксид и малки примеси от метан и водород. За стартиране на цикъла се използва природен газ. Изгорелите газове от всяка турбина се изпращат към отделен хоризонтален двупоточен парогенератор без междинно прегряване. Получената пара се използва в комбиниран цикъл.

Парната турбина се състои от три секции: една с висока компресия и две двупоточни ниско. Той получава отработена пара от парогенератори и допълнителни 551 тона на час от коксови котли. Благодарение на два източника на пара, неговата ефективност е по-висока от тази на конвенционална газова турбина. По-голямата част от електроцентралата ще има достатъчно газ от коксови котли, парогенераторите осигуряват допълнителни 10%мощност.

russia

Това изображение показва горелка за силаж. Входът за въздух и генераторът са от дясната страна, а изходната тръба към парогенератора е отляво. Източник: Alstom

„Използването на газ, който обикновено се изхвърля, е не само икономически изгодно, но и щадящо околната среда“, казва Филип Жубер, президент на Alstom Power Systems. Този проект потвърди способността на Alstom да създаде ефективна, интегрирана, екологично чиста нискоенергийна газова електроцентрала.

Излизащата водна пара се охлажда във воден кондензатор от близък естествен източник, а не от охладителна кула. Газовите и парните турбини задвижват турбогенераторите Topair с въздушно охлаждане, които са структурно по-прости от генераторите с водородно охлаждане.

За непрекъснато и безпроблемно функциониране на процеса е необходима сложна система за управление с много параметри. Платформата Amstol Alspa е избрана като разпределена система за управление. Тази платформа е ключов елемент в интегрирането на мащабно управление, което ви позволява да извършвате цялата работа: от първоначални консултации до строителство до ключ.

Архитектурата на платформата на Alspa е проектирана специално за електроцентрали и вече включва функции за контрол на горене, парни котли, турбини, газов поток, нива на NOx и SOx и други критични процеси. Тази система се използва във всички видове електроцентрали, от ядрени до водни. Мрежовите контролери в Ethernet Powerlink мрежа осигуряват висока скорост и точност на комуникация, функции за сигурност и I/O връзка. Платформата отговаря на SIL3 (клас на надеждност) и има тройна система за безопасност за турбини ипарни котли.

Alstom е създател на 350 електроцентрали по света, включително няколко нестандартни. Например заводът Neurath в Германия е най-голямата в света електроцентрала с прегрята пара на лигнитни въглища с капацитет 2 x 1,1 GW. Компанията също инсталира огромна турбина от 1750 MW за атомна електроцентрала във Фламанвил, Франция. Компанията е спечелила репутацията си чрез използването на алтернативни енергийни източници, високоефективни технологии и надежден контрол.