随着燃气轮机技术的发展，人们找到了有效解决这个问题的方法。以燃气轮机联合循环去利用废煤气，可以显著地提高电功率输出和增加蒸汽产量，同时还可减少NO x的排放量。下面将介绍意大利某钢厂的这种技术改造路线和措施。
1新装置的一般状况
意大利的大型炼钢厂Ilva在Tarano有几个轧钢厂，其中的一个轧钢厂被选作动力装置改造的试点。该轧钢厂原先有两台汽轮发电机组在运行。一台是二十世纪六十年代初期安装的老的CET21，额定功率160MW ；另一台是二十世纪八十年代安装的CET22，额定功率480MW.它们既发电，又产生工艺蒸汽。平均供电效率为36%左右，较低。此外，锅炉只能烧部分回收煤气。这些存在问题再加上需要减少现场产生的NO x排放并利用意大利政府的征税优惠机会，于是该轧钢厂用可靠性高和容量更大的新装置去取代CET21，同时使CET22现代化并继续投运。
这个新装置就是M S9001E燃气轮机联合循环装置，命名为CET23.其额定功率为530MW ，供电总效率为45% ，并可产生多达150000吨小时的工艺蒸汽。燃气轮机不仅驱动发电机和向余热锅炉供应废热生产蒸汽，而且还驱动压缩机将废煤气加压达到燃气轮机燃烧要求。该装置已在1997年投运。该装置的设计是基于利用三种不同的废煤气源：热值分别为800kcal Nm 3的高炉煤气、4500kcal Nm 3的焦炉煤气及2100kcal Nm 3的转炉煤气。从体积上讲，高炉煤气的容积*大，但由于含氮量高热值*低。焦炉煤气热值*高，但容积*小。副产品煤气的组成和容积在很大程度上受钢的生产过程的影响，其*佳情况出现在泻放过程中。
继Taranto轧钢厂后， Ilva钢厂正在对其在L ivorno的第二个轧钢厂改装动力装置。与Taranto轧钢厂一样，也是采用单套9E联合循环装置。预计在2000年第三季度投运。这两个动力装置改造项目都是由意大利的新庇隆公司设计的。
2新装动力装置的特点
211燃烧室设计
9E的低热值燃烧系统是多年来开发煤和生物质气化技术的成果。燃气轮机上的所有14个燃烧室的外部尺寸与标准的天然气型式相同，但对它们作了修改：允许双燃料运行DD单独烧天然气，或烧天然气与组分可变的低热值煤气的混合物。每个燃烧室的燃烧器由烧低热值煤气的外圈和烧天然气的内圈组成。此燃烧室能用热值在1500到2000kcal Nm 3范围内的天然气与废煤气的混合物运行。
运行时先将废煤气净化，然后增压到燃气轮燃烧系统所要求的压力值。必须除去高炉煤气和转炉煤气中的大量含尘杂质和焦炉煤气中的液态碳氢化合物。Taranto轧钢厂采用了基于湿式静电过滤器的鲁奇过滤系统。它包括两个转炉煤气静电过滤器、三个焦炉煤气脱焦电滤器及一个为净化三种煤气的混合物的末级静电过滤器。焦炉煤气在与部分转炉煤气来气混合以前，必须先通过一个增压机提高气体压力。为提高可靠性，过滤器和鼓风机都是以冗余并联方式布置，以保证废煤气流入压缩机组不会中断。
212燃料煤气的压缩
上述的这些工序是在清洁煤气进入燃料煤气压缩机和燃气轮机之前进行的，以防止该套设备中的部件受到损坏。少量转炉煤气不进入压缩机，而用管道送到余热锅炉供补燃之用。
根据两个主要参数去选择压缩机，即为将燃料喷注到燃气轮机燃烧室所要求的*终压力和要被压缩的容积（废煤气的热含量）。
通常采用离心式压缩机。但是在小的钢厂内可采用往复式压缩机。在非常大的钢厂中，在*初的压缩阶段中采用轴流式压缩机，后面采用离心式压缩机比较有利。这是因为在前面的压缩中煤气容积很大。废煤气混合物以接近大气压的压力（20～40 m barg）和大约七倍于具有相同能量的天然气的容积进入联合循环装置。藉一个三级间冷的压缩系统，煤气压力增加到22barg.该压缩系统是由燃气轮机通过升速齿轮箱（3000到5040rpm ）驱动的。该压缩系统在一个缸体内进行一级压缩，在第二个缸体内进行其余两级压缩。
Taranto装置具有一个双流式DM CL 1006低压气缸，在其内进入的煤气被分成两股，在水平中分式气缸的两端处被吸入。煤气经过压缩从该气缸中部的单个出口出来，然后被冷却。再送到下一个2M CL 1007气缸，在那里煤气增压到8bar，抽出来进行再次冷却，然后送回进行*终压缩，达到22bar.除了用一台DM CL 1007压缩机取代DM CL 1006以外，L ivonor轧钢厂也采用了同样的配置。增压过程吸收了约27MW的功率，但煤气通过9E透平膨胀后体积的增加有可能回收上述能量的三分之二左右，即约18MW.
213单轴序列
燃气轮机发电机组、升速齿轮箱及煤气压缩机形成约50米长的一个五机单轴布置。之所以宁愿采用单轴解决方法而不用一台电动机或汽轮机，是因为这种方法具有比较好的可靠性和比较高的效率。
对于后一种选择来说，煤气压缩机将要求一台大的且昂贵的调速电动机。此外，用燃气轮机驱动取代汽轮机驱动允许即使在蒸汽循环有故障的情况下仍能作满负荷运行。
在Taranto和L ivorno轧钢厂，燃气轮机的起动都是基于使用天然气。一个原因是22bar的喷注压力仅当燃气轮机和煤气压缩机在全速运行时才达到。另一个原因是在低于一定的温度时机组存在点火和火焰和稳定性等问题。
在Taranto轧钢厂要保证联合循环的性能，煤气热值必须满足以下条件，正常运行所需煤气的热值是1800kcal Nm 3， 1475kcal Nm 3是保证火焰稳定性良好的*小值， 1975kcal Nm 3的煤气可用性低。
214较好的性能
用天然气运行的9E单循环机组的额定功率目前是12314MW ，相应的热耗率为10653kJ kW h.质量流量是403kg sec，排气温度为594℃。按1×1模式（即S109E）设计的联合循环运行的额定功率是18912MW ，相应的热耗率为6935kJ kW h.
早先， Taranto轧钢厂的每个联合循环系统的出力预定为：燃气轮发电机的为103MW ，汽轮发电机的为68MWDD所有三套系统的总出力接近520MW.当燃气轮机烧废煤气时，由A nsaldo公司供货的燃气轮发电机在15kV下的额定输出功率为129MVA.使用空气进行冷却，励磁是静态的。
Taranto和L ivorno轧钢厂的余热锅炉为带补燃设施的三压再热装置。燃气轮机的一部分排气送入余热锅炉上部的非补燃烟道，一部分送入下部的燃烧室，其燃烧器组件将位于余热锅炉烟道中的过热器和再热器中的烟气温度升高到540℃。
3工艺流程
高压部分产生压力95到100bar、温度540℃的蒸汽；带再热的中压部分提供表压25bar、温度540℃的蒸汽；低压部分产生除氧器用的饱和蒸汽。
余热锅炉的补燃用的燃烧器是在Genoa试验站，利用来自炼铁过程中的废煤气特地为这项应用设计的。带再热器和冷凝装置的冲动反动式蒸汽透平来自A nsaldo公司，额定输出功率设计为68MW.
在正常工况下，这些蒸汽透平以滑压方式运行，保持进气阀门全开。排汽在两箱、两通道表面冷凝器中冷凝。为增强冷却效果，增加了冷却剂的泵送容量，并采取措施去提高可靠性。与常规的联合循环装置所产生的热量相比，在该系统的冷却设计中还采用了特殊的技术去适应该动力装置的更多的热量输出。
其主要原因是使用了废煤气间冷器。Taranto设备通过引入一个阀式循环海水回路，连同来自现有工作范围的补给水设施去实现这个要求。如果汽轮机停机，为保证钢厂对电和蒸汽的需求的继续支持，该设计在新汽与冷的再热器之间和热的再热器与冷凝器之间设置了旁通阀。
煤电厂不变，另建一个燃气轮机余热锅炉系统，利用蒸汽和供水管路把它们和原有的蒸汽锅炉汽轮机连接起来，形成一个双源并联联合循环电站。
双源并联改造花费并不很多，因为原有锅炉不做任何改动，新的燃气轮机余热锅炉相对于原有机组可随意定位安装，少有麻烦，无不良影响。燃气轮机排气通道上安装旁通阀和旁通烟囱，它也可做单循环方式运行。双源并联改造的周期短，原机组仅需停机六周，以便连接通往透平的补充蒸汽管道，以及至冷凝器供水加热器的供水回水管路。双源并联联合循环电站运行方式十分灵活，既可烧煤又可烧天然气；既可同时运行又可互相独立运行，互为备用。这第二条改造路线又有不同的方案，就不再赘述了。总之，天然气管线的下游用户在建联合循环电站时，南汽都可以进行服务。
4为两站中的燃气轮机提供可靠的备品备件
南汽凭借其数十年的制造透平机械的经验、强大的生产能力、几百名技术人员的智慧、再加上新的工业装备的支撑，完全可以为客户提供优良的国产化的备品备件。
未来天然气管线上的成百套燃气轮机机组的备品备件倘若全部依赖进口，每年需要几亿美元。立足于国内，通过中外合作生产的方式，将会大大降低更换零部件的成本，同时能提高国内的生产制造水平。
对客户来讲，节约了时间与关税费用，又可减少停机时间，提高两站的可用率。
未来的备品备件一定要立足于国内生产，而南汽有得天独厚的优势成为提供燃气轮机国产化备品备件的强大基地。
