空气究竟是不是溶液?我也知道溶液的定义是：一种或几种物质均匀地分散到另一种物质中形成的均一、稳定的混合物.我也看了参考书上说,空气是气态的溶液,但是,我们现在世界的空气,首先_百度作业帮
空气究竟是不是溶液?我也知道溶液的定义是：一种或几种物质均匀地分散到另一种物质中形成的均一、稳定的混合物.我也看了参考书上说,空气是气态的溶液,但是,我们现在世界的空气,首先
空气究竟是不是溶液?我也知道溶液的定义是：一种或几种物质均匀地分散到另一种物质中形成的均一、稳定的混合物.我也看了参考书上说,空气是气态的溶液,但是,我们现在世界的空气,首先它不纯净,它除了由氮气,氧气,二氧化碳之外,不也还有稀有气体和杂质么?空气它里面所含的成分明显是不均一的,高的地方空气稀薄,低的地方空气就多,很明显,每个区域的气体浓度不一样.从严格意义上来讲,虽然我只是初中生,但我很想弄清楚这个问题,
我也是初中生,我学溶液的时候记得老师举的例子里就有洁净的空气,氮气,氧气,二氧化碳,稀有气体有多少都可以,溶液里不一定只有一种溶质.但是颗粒状的,像粉尘什么就不行,因为必须澄清透明.不均一是成分多少比例不同,而空气的话再高氮气都是78%,氧气21%,所以是均一的,就是稀薄了点,不能说浓度不一样的,所以空气是溶液.PS.其实问题不会还是问老师最好,网络并不一定是万能的.:-)
你犯了本质上的错误，空气是气体。溶液是液体！！！知道了吗？
一般溶液只是专指液体溶液。物质在常温时有固体、液体和气体三种状态。因此溶液也有三种状态，大气本身就是一种气体溶液，固体溶液混合物常称固溶体，如合金。一般溶液只是专指液体溶液。
在一定体积，压强内，空气可看作是溶液
溶液是分散系的一种分散系由分散质和分散剂组成分散系可以是固体（如合金）、气体（如空气）、液体（如某某溶液）空气不管是稀薄还是不稀薄它含有的氧气氮气和其他气体都是均匀混合的。就像液体溶液有浓溶液和稀溶液一样
空气是溶液，因为它是分层的，不同层的密度和组成成分虽然不同，但是差别不大，所以可以近似的堪称是一样的
是，因为它是相对均一的，不会出现你在家呼吸的是氧气，而一出去就憋死了的情况
不是气体吗
那，所说的空气是溶液，一定要说它是洁净的空气吧？不然如果有杂质的话，那也不应该是均一的，就拿森林和沙漠的空气来比较，就知道应该不均一了吧？不一定非是纯净的啊
混有小颗粒的空气也是分散系
都一样是混合物啊可是它们所含的杂质的浓度明显是不一样的，我不是说它不是混合物，我是说它如果混有杂质，那空气的各个部分就不均一了，就不是均一的混合物了，不是么？...
可是它们所含的杂质的浓度明显是不一样的，我不是说它不是混合物，我是说它如果混有杂质，那空气的各个部分就不均一了，就不是均一的混合物了，不是么？液化循环中LNG 冷量利用的热力学研究_图文_百度文库
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曹妃甸新首钢十八：电站和能源系统
在去成品码头的路上，我们途经京唐公司所属能源与环境部和在同一个前后院子的自备发电厂。在京唐公司目前的机构序列里，自备电厂被称为“热电分厂”。但是从筹建开始至今，我依然习惯叫它的老名字，“自备电站”就是一个充分表示它性质所属的名字。
矗立在渤海之滨的自备电站240米高的烟囱，是京唐公司最靠近大海、最高的标志性建筑。京唐自备电厂安装了2台300MW容量（国际上通常按“兆瓦”单位描述发电设备的容量，我们普通工程人员习惯上称单机300兆瓦为30万千瓦）的燃煤－燃气混烧供热发电机组，这种高耸入云的大烟囱是满世界都一样的燃煤锅炉的配套产物。在烟囱下方的2座近70米高的钢架结构建筑，就是2台锅炉，这种锅炉建筑体也是一般火力发电厂的代表性外观，离很远的地方就可以辨认它。但是我注意到京唐的自备电站有别于一般的火电厂，竟然没有通常应该有的双曲线型冷却水塔，而且几乎看不到一般火力发电厂四处散发的水蒸气“白烟”，隆隆运转的蒸汽轮机和发电机组被严实的厂房包裹起来，丝毫没有噪音泄出来，一切都是那么静悄悄的。
由北京国电华北电力工程有限公司承建的京唐公司2&300MW自备电厂
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年8月18日拍摄：在经一路上，从这个角度看1250吨电站锅炉、煤气管道和输煤皮带通廊
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年8月18日拍摄：回望煤－气混烧供热发电机组厂房，高炉煤气和焦炉煤气的管道只到此处为止
在自备电站工程合同里，原设计还有比蒸汽轮机转速更高的燃气轮机，用于CCPP煤气发电机组，但是在厂区分布图上看CCPP厂房规划应该是在行车方向的右侧，我刚巧在左侧忙着拍照又没看见。根据当下京唐公司一期完工后的实际情况看，CCPP还没有投产。是否已经开始建设了？我又错过没看到。在两天里匆匆忙忙参观也没有顾上问一声CCPP系统的事情，也许等我下一次再到曹妃甸才会瞧见它的身影。
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年8月18日拍摄：发电厂房北面的这个院子就是能源与环境部，镜头里车棚下面有很多摩托车
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年8月18日拍摄：我们向左拐弯来到京唐公司能源与环境部的大门前
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年8月18日拍摄：从能源与环境部门口看自备电厂两台1250吨混烧锅炉
我们的车在白灰窑和灰石料场的路口向左拐弯，正对着内港池边上废钢和灰石卸船机的那条路，来到京唐公司能源与环境部的大门前。从门口看，院里的东侧（左面）是办公楼，西侧（右面）是厂房，不知道这个厂房里是否也有属于自备电站的设备。发电厂房的北面（实际是偏西北方向）与京唐公司能源与环境部紧邻，整个能环部的门口清静极了。
首钢京唐公司在设计上就是按照“可持续发展”和“循环经济”的理念，努力提高环境保护和资源综合利用水平，节能降耗，做到最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平，力争实现“零排放”而建立的一座具有循环经济示范意义的新型钢铁厂。根据国家的产业政策指导，钢铁企业必须发展余热、余能回收发电，500万吨以上规模的钢铁联合企业要努力做到电力自供有余，并能实现外供。自备电站就是京唐公司利用富余热能循环发电的一个主要环节。温家宝总理2007年来曹妃甸考察时提出了要把京唐公司建设成为“节能减排和发展循环经济的标志性工厂”的要求。
有人曾一度质疑，发电企业和钢铁工业都是以煤为基础原料的、传统的能源消耗大户和污染大户，即使在曹妃甸人工岛这个三面临海的环境里，如果治理不好，仍将会带来相当严重的污染。企业用于发电的燃煤锅炉不但消耗大量的、不可再生的煤炭资源，排放的浓烟也高含硫，会严重污染大气环境，是国内外公认的形成“酸雨”的主要来源，危害着人们的身心健康。也有人担心，认为首钢原来只有在石景山这个狭小地区里处理煤气的经验，能否很好的应对建设一系列“大字号”设备带来的新问题呢？
对钢铁联合企业采用的高炉－转炉流程而言，以铁矿、煤为源头，在加工转换过程中产生大量的副产煤气和余热余能。由此高炉－转炉流程节能的突破口在于副产煤气、余热余能的利用。根据中钢协节能减排课题组2008年在《钢铁行业节能减排方向及措施》报告里统计，在我国钢铁企业的二次能源数量当中，各种副产煤气所占比例最大，总计约为74.97％，其中焦炉煤气约占22.29％，高炉煤气约占43.66％，转炉煤气约占9.02％。
在京唐公司这里，煤炭是“一次能源”，是不可再生的化石燃料；而高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气这些副产物、废弃物都是“二次能源”；发出的交流电能既是“二次能源”（燃煤发电），又是“三次能源”（燃气发电）；从电站汽轮机或CDQ余热锅炉里抽取的高热蒸汽、炼焦后的焦炭也都属于“二次能源”。这样概括解释，大家就能够厘清京唐公司内部各种能源之间的相互关系。
如何解决“废气”的出路问题，的确给京唐公司内部的“三气”产出和消耗的综合平衡出了一个难题。“三气”就是对焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气的合称，是生产过程中必然产生的副产品，对于企业正常运行是非常重要的，没有它们，冶炼生产的理化过程就不能完成。然而产出三气之后，谁又都不希望出现高热值燃气在管网和储罐系统里无法消纳、超储的情况，造成被迫对空排放。这样不仅浪费巨大，而且污染大气，被海风吹进曹妃甸新区上空也是十分危险的。过去由于技术手段相对落后，不少企业把难处理的高炉煤气大都白白放散到大气中，人称钢铁企业自产的煤气有“近危、远污”的危险和困难，只有通过很好利用煤气自身来解决。
最不好利用的是高炉煤气。高炉煤气的发热量（也称为“热值”）比焦炉煤气低得多，一般为KJ/m3；而且一氧化碳（CO）的含量高达25％－30％，毒性较大，含尘量也大，燃烧时烟气较大。所以把高炉煤气用做工业气体燃料——把它烧掉——是最佳的利用途径。首钢在“文革”刚刚结束后的第一年（1977年），那时与英国钢铁公司来往很多（直到八十年代在购买欧洲二手高线轧机后还曾与英方商议，要派人去那里学习，我所在那个轧钢厂就参与过此事），首钢曾向英国同行进行环保技术咨询。英方认为首钢石景山地区的生产主体设备过于陈旧，必须大量投资进行改造才能根治污染。后来首钢根据国家给予的承包留利政策，用企业自留利润1711万元投资治理环境，到<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#81年首钢就把“四锅炉房”的11台供热锅炉全部改造为烧高炉煤气了。到1994年首钢的钢产量达到创记录的823.71万吨夺得全国冠军以后不久，我国第一台环保指数最高、高温高压、用回收的高炉煤气作为燃料的大型电站锅炉——首钢热电站4号锅炉投产。近30年来首钢老厂一直是沿着这样的路子走下来——高炉不断扩容增产，紧跟着就是努力消化掉每一处新增加的高炉煤气。全国老钢厂的节能治污改造几乎都走了同样的道路。但是这种“先污染、后治理”和“补窟窿”式的改造并不适合新厂建设，所以京唐公司从一开始就选择建设一整套连续、能够大量使用高炉煤气的发电项目，是非常正确的，无论花费多少都值得。
含烟尘较多的还有转炉煤气，夹带大量氧化铁粉尘，采用“湿法除尘工艺”每吨钢可以回收60－80立方米转炉煤气，热值较高，最高时可达到约6.70MJ/m3，是高炉煤气的两倍。京唐公司把除尘后的转炉煤气一部分用在石灰套筒窑上，一部分与高炉煤气和焦炉煤气混合后给各轧钢厂加热炉使用（“三气”按一定比例混合，热值大约每立方米2000千卡），有富裕时才顶进高炉煤气管网。
焦炉煤气属于中热值气，其热值为每标准立方米17－19MJ/m3（1KJ/m3），适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。在前面《焦化工程》里我提到过去很多钢厂都把焦炉煤气做为民用燃料输送出去，但是京唐公司这里如果要把焦炉煤气输给民用则根本不具有优势。首先，它远离人口密集居住区，不可能远距离输送燃气。第二，焦炉煤气的热值即使再高，也比近年大量占据民用市场的天然气热值（一般35.88MJ/m3到39.82MJ/m3，平均36MJ/m3左右）低一半，而且天然气更为清洁。所以京唐公司的焦炉煤气只能在曹妃甸人工岛上就地消化，用途只能限于工业用。一般钢铁企业多是把焦炉煤气用在轧钢厂的加热炉混合煤气里或与重油一起烧，用量有限。在京唐公司如此巨量的焦炉煤气面前，还必须要有一个大量消耗它的最佳去处。
按照循环经济的理念，为充分利用钢铁生产中产生的二次和三次能源，京唐公司把发展余热、余能回收发电，作为衡量首钢“搬迁调整”成功与否的硬指标。测算数据表明，京唐公司在进行钢铁生产时所产出的高炉煤气和焦炉煤气，通过“煤气平衡”后，每小时还会剩余高炉煤气69万立方米（折合量）。这是一个巨大的数字，必须把它“消化”掉。因此计划分别建设两台300MW燃煤－燃气机组发电装置、两台150MW燃低热值煤气的联合循环发电装置（以下简称CCPP）、两台32MW高炉煤气与压差发电装置（TRT发电）和两台25MW干熄焦余热发电装置（CDQ发电），并同步建设烟气脱硫设施以及烟气脱硝设施，就可以实现煤气的“零放散”目标，可以做到余能、余热和煤气的全部回收利用，实现一期工程的电力自给自足，使生态环境不受污染。同时，发电机组冷却和脱硫全部使用海水，不增加新的淡水消耗。在供电的同时，利用发电机组抽取蒸汽作为海水淡化和集中供热制冷的热源，实现热电、水电联产，以满足京唐公司各生产用户和岛上生活设施对用电、供热的基本需求。
我第三次到曹妃甸时，京唐公司每个月的耗电量大约是3亿千瓦时（3亿度），这还是第三冷轧厂尚未建设、当前生产不太顺利情况下的数字，可见京唐公司耗电量之大。
京唐公司的发电系统一共设计有8套，余能的自供电率达50％，发电能力合计达到107万千瓦，年自发电量可达55亿千瓦时。测算结果表明，几大系统通过自发电就可以满足京唐公司（一期）94％的用电量，外购电量很少。通过自备电站运行，整个京唐的水、电、气这三项消耗大户形成了一条流金的产业链，将使吨钢成本降低100元，为企业的可持续发展奠定基础。
还要说一句，在其它钢铁企业里、包括首钢石景山和迁安基地等地常见的那种重油储罐，我在京唐公司厂区里却完全没有看到过。这说明京唐公司除了在地面道路跑的汽车用燃油和机械设备的润滑油之外，生产流程中完全不用石油类“一次能源”做为动力和主原料。你看除了运进厂的煤，其它所有燃料动力都来自气（汽）体！在燃尽（用尽）二次能源之后，我们获得的是最清洁的能源——电能，以及最干净的淡化海水。
正是基于上述情况，为了实现合理利用能源和资源这个“循环经济”体系，京唐公司的自备电站项目就此诞生了。
曹妃甸工业区完整的循环经济框图
京唐公司的三种煤气资源以及燃气发电利用简图
但是对于钢铁企业纷纷采用以消化煤气为核心的余热、余能回收发电措施，也并非没有不同意见，例如中国工程院院士、中国金属学会理事长翁宇庆（曾任冶金部科技司司长、冶金部副部长、国家冶金局副局长、中钢集团董事长），他是位老专家了，我看到他的一个讲话，里面专门提到了京唐公司的发电问题，说到“曹妃甸的首钢京唐公司是按照循环经济理念在中国沿海建立的第一家千万吨级钢铁企业，做得很成功。但现在要进一步考虑提高能效的问题，京唐公司在建设中把所有的煤气都用来发电，但是100万千瓦以上的发电机组应该使用‘超超临界机组’，而钢厂基本是用CCPP机组，效率不高，等于一部分资源没有充分利用。”
为什么他说还有资源没有被利用？我不知道，但是查了一下所谓“超超临界机组”，原来是与锅炉里的水有关的一个专业名词，水在临界压力22.115MPA（温度347.15&#8451;）时的密度与蒸汽的密度相同，就叫做水的“临界点”；锅炉内水压低于这个数值就叫“亚临界”，大于这个压力就是“超临界”，蒸汽温度不低于593&#8451;或蒸汽压力不低于31MPa则被称为“超超临界”。目前国内和国际上一般都认为只要主蒸汽温度达到或超过600&#8451;，就是“超超临界机组”。“超超临界机组”与“超临界机组”相比，热效率要提高1.2％，一年可以节约6000吨优质煤。
看来翁宇庆老先生对于京唐公司达到107万千瓦的发电能力，却不用一台100万千瓦超超临界机组，是很不看好的。但是我想，京唐公司分别采用三组设备——两台300MW燃煤－燃气机组发电装置、两台150MW燃烧低热值煤气的联合循环发电装置（CCPP）、两台32MW高炉煤气与压差发电装置（TRT发电）并行运转，专门解决煤气发电的问题，虽然不如使用一台100万千瓦超超临界机组的热效率高，但是运行的可靠性和调配能力是京唐公司不得不考虑的、更为实际问题。各个焦炉、高炉、转炉如果因为某种原因不能做到完全顺行，100万千瓦超超临界机组就根本体现不出优势，反而是三个系统六套发电机更便于组织发电运行，气源不足或检修时想停哪个机组都可以。
这在后来从京唐公司投产直到2011年8月我第三次来曹妃甸期间的情况所证明，京唐公司若干大型设备在生产调整、故障恢复过程中出现问题，并没有严重地影响到煤气管网和各发电机组的运行，没有出现严重的供电不足，说明这个多重发电系统的设计有分散风险的作用。对于一个完全独立在人工岛上的钢铁企业来说，初期几乎没有很好的外部资源配套，一切只能靠自己，是非常重要的。否则只建设一套100万千瓦超超临界机组，煤气资源整合度虽然提高了，但是可靠性却会下降，一旦有事故发生导致煤气量严重不足，自我供电立刻就会成为问题。尽管京唐公司能连接国家电网接纳外部供电，但是整个曹妃甸工业区、乃至周边唐山地区的富裕供电能力将没有办法立即补充京唐公司的缺口。如果建两套60万千瓦的“超临界”机组虽然有了备份，热能利用却也不合算。所以我相信首钢这种设计还是很有道理的，不然为什么各个钢铁企业不约而同都要上CCPP做补充呢。
<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#07年8月7日，正值北京为举办奥运历史上最成功的一届奥运会积极作好最后一年冲刺准备工作的时候，自备电厂工程总承包（EPC）合同签字仪式在首钢红楼迎宾馆隆重举行，中国电力工程顾问集团下属北京国电华北电力工程有限公司、首钢京唐公司、首钢自备电厂三方领导共同出席签字。现场施工单位是天津电力建设公司，监理由北京国电德胜工程项目管理有限公司负责。
这项工程总投资为21亿人民币，根据京唐公司的电力负荷需求以及总体规划安排，实际包括五个部分：自备电厂一共要建设4座发电分厂，第一是2&300MW容量的燃煤－燃气混烧发电机组，第二是2&150MW容量的CCPP煤气发电机组，第三是2&25MW容量的CDQ余热发电机组，第四是2&32MW容量的TRT余压发电机组，第五部分是两座220KV变电所（轧钢、铁钢两个220千伏变电站）。CDQ余热发电就是在前面《焦化工程》中我提过的大焦炉所配用的干熄焦系统余热回收发电，TRT余压发电也就是通称的“高炉压差发电”。这个架构与首钢迁钢公司基本一致，与京唐公司这几个系统的差别仅在于容量。
EPC是英文Engineering，Procurement，Construction三个字头的缩写，其中文含义是对一个工程负责进行“设计、采购、施工”，与通常汉语所说的“工程总承包”的含义相似。Engineering本身是“设计”的意思。当Engineering按照“设计”理解时，与同样可以理解为“设计”的
Design含义大不相同。一般说来Engineering是指根据制造、加工等方面的科学与工程原理，对机器、设备、装置、系统等的机理与流程等方面进行设计；而Design则是指对建筑物、构筑物的空间划分、功能布置、各部分之间的联系，以及外观进行设计和审美与艺术的处理。从这种含义的细致区别中可以看出，设计－采购－施工合同（EPC合同）一般不适合建筑工程的采购。
所以，设计采购施工（EPC）／交钥匙工程总承包，就是指工程总承包企业按照合同约定，承担工程项目的设计、采购设备、运输、保险、土建施工、设备安装、调试、试运行服务等工作，并对承包工程的质量、安全、工期、造价全面负责，最后把机组移交业主运行的整个过程。你瞧三个英文词实际翻译应该是：Engineering
——工程设计，Procurement——设备采购；Construction——主持建设。国外的工程公司（国内早期都叫作设计院）负责给业主搞工程一般就是采用这种模式，三个阶段都负责。国内的很多公司现在也都是用这种模式，而且做得很不错，象首钢国际工程公司（BSIET，原名首钢设计院）也是这样，但是BSIET在大型发电、供电系统电力设计和建设方面却基本没有发言权。
京唐公司有相当一部分新的单项（首钢从未有过的、或自身不具有专业优势的），是由首钢之外的建设单位承建，差不多都是采用EPC方式进行，首钢以前在北京和迁安的自备电厂也都是由专业的电建公司来设计施工。
不过这种EPC合同对于总承包人来说有是一定的风险的，因为一般都是采取“总价合同”签约，在投标报价时要摊入各种可能发生的风险，所以报价水平会略高一些，招标方要相应增加一些投资。北京国电华北电力工程有限公司曾经是首钢迁安基地项目的总承包人，所以首钢在高满意度情况下选择再次与它合作是顺理成章的。
首钢迁钢公司自备电厂2台25MW抽凝式汽轮发电机组，你瞧发电厂房里的地面镜面般地发亮
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#11年4月22日拍摄：石景山首钢自备电厂（俗称220吨热电厂）已停产，它有四台电站锅炉，远比京唐小
签约一个月后（2007年9月）我第二次到曹妃甸时，自备电站厂址刚刚处理完地基，很遗憾没有能看到露出地面的自备电厂施工项目。当年入冬之前我从《首钢日报》上看到，烟囱正在用滑模法施工浇灌混凝土。
当时整个曹妃甸人工岛范围内，除了京唐公司自备电厂之外，同时还有被称为一个“华润曹妃甸电厂”的项目也在施工。华润电力曹妃甸有限公司成立于2006年9月，位于唐山曹妃甸示范区内，规模比京唐公司的自备电厂大很多，规划总装机容量460万千瓦，华润电力控股有限公司和唐山市建设投资有限责任公司两家单位共同投资近200亿元人民币。电厂一期2&30万千瓦燃煤供热机组已于2009年投产运营。二期项目是在一期工程的基础上，扩建2&100万千瓦超临界燃煤发电机组，配套建设每小时2950吨的锅炉及脱硫、脱硝等装置。但是它的锅炉无法象京唐公司那样依托丰厚的工业煤气管网资源，不能设计混烧煤气，只能百分之百用煤燃。这个电厂用水也采用海水淡化工艺，经过处理的海水同时还作为曹妃甸工业区生产生活用水的重要水源之一。发电厂投产后为工业区开发提供电源保障，并带动制盐业、盐化工、水泥、建材等下游产业的发展，特别是成为“电力生产－海水淡化－浓盐水制盐－盐化工制碱－废弃物资源化利用”循环经济产业链（称为盐化工系列）的龙头，而且据称要纳入拟议中的“海水淡化水进京”配套项目。
华润曹妃甸电厂一期工程烟囱顶部的色标与京唐自备电厂不同，两家装机都是2台30万千瓦机组
有些人前两年由于只看网络媒体的报道，又没有到过曹妃甸现场，所以搜索得到的有关华润曹妃甸发电厂的信息和数据，经常与首钢京唐公司自备电站的情况相互混淆。我在这里顺便说明一下曹妃甸发电厂，也是要让大家区分这两个外观貌似相同的企业。
大家由于对常说的“火力发电”是怎么回事不太了解，也不了解什么是“蒸汽轮机”，什么是“燃气轮机”，所以看到自备电站的数据和照片还是难以感受奥秘何在，在这里仍有必要做一些知识的普及。
火力发电厂就是利用煤、石油、天然气等固体、液体或气体燃料燃烧所产生的热能，转换为动能、最终生产出电能的工厂。火电厂是电能生产的重要组成部分。在全世界范围内火电厂占总装机容量的70％（其余是水电、核电），火电厂发电量占总发电量的80％。火电厂的主要特点，是与相同容量的水电站相比较而言，它的建设工期短、工程造价低、投资回收快、厂址选择比较灵活。火电厂的主要缺点是对环境有一定程度的污染。采取的环境保护措施主要有：采用高效电除尘装置和脱硫措施，综合利用粉煤灰，采用循环冷却方式以保护水源等。
按燃料的类别可以分为燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。按功能又可分发电厂和热电厂。发电厂只生产并供给用户以电能；而热电厂除了生产并供应电能之外，还供应热能。我们现在一些大城市里的热电厂，就是这样的既发电又供热的火电企业。京唐公司自备电站要抽取蒸汽供热，所以也是热电厂。水力发电则完全不具有供热能力。世界上发展起来仅50多年的核电站，也属于用蒸汽动力发电，所以也通常是热电厂。西藏的地热电厂属于另一类不用燃料的特殊热电厂，与我们现在说的火电厂不是一码事。
按照服务规模，火电厂可分为区域性火电厂、地方性火电厂以及列车电站等。区域性火电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地如大型煤矿附近，这类电厂又称为“坑口电厂”，其电能通过长距离的输电线路供给用户。例如内蒙古鄂尔多斯、陕西与内蒙交界的“神府－东胜”一带大多建有这样的火电厂，由运煤到各地去发电改变为“西电东送”，一举减轻了铁路运力困局，而且带来很高的环保效益。地方性火电厂多建造在负荷中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户。
位于大西北的酒泉钢铁公司在建设初期曾经配有一套列车电站（简称“列电”），还有湖北大冶钢厂用过的第29号列电也是这样。列车电站是安装在特种铁路车辆上的移动式发电厂，装有锅炉、汽轮发电机组等，算是火电厂，它可按要求迅速转移到铁路能到达的任何地点，进行紧急供电，如重大工程项目用电，国防紧急用电，防汛、地震灾区用电等。我国曾经有4个基地69套列电，装机容量共有30多万千瓦。因为受到铁路通行“限界”对车辆尺寸的限制，蒸汽列电最大容量约为6000千瓦，燃汽轮机列电最大约2.3万千瓦。由于规模越小的火电厂燃煤效率越低，所以列电的消耗比常规火电厂会高出很多，经济上不合算，最终在上世纪末之前由于国家电网的布局完善而被淘汰了。
火电厂还按蒸汽压力分低压电厂（蒸汽初压力约为0.12－1.5兆帕MPa）、中压电厂（2－4MPa）、高压电厂（6－10MPa）、超高压电厂（12－14MPa）、亚临界压力电厂（16－18MPa）和超临界压力电厂（22.6MPa）。
一个国家的火电厂的燃料构成决定于国家的资源情况和能源政策。中国是以煤为能源基础的国家，火电厂的燃料超过87％是煤（发出的电被称为所谓“煤电”，发电用煤被称为“电煤”），其余的13％是烧油或其他气体燃料发电的。中国近年来随着进口天然气的增加，直接燃烧天然气做取暖热源的很多，但是用于直接发电的机组很少。天然气比较贵，我们毕竟还是煤炭资源大国，因此燃煤发电机组还是用得很多。
有烟煤资源或依赖进口煤的国家，火电厂主要燃用烟煤，因为烟煤易燃、热值较高，一般不会发生燃烧不稳等问题。煤炭资源中烟煤较少而其他煤种占较大比重的国家，发电时也有用褐煤的，例如德国、澳大利亚等国；发电用无烟煤的如苏联、西班牙、朝鲜等。中国的燃煤电厂燃用煤种，一半以上属于烟煤类（但是不包括烟煤当中的气煤、肥煤、焦煤等适合炼焦的煤种），贫煤次之，无烟煤在10％以下。
一般燃煤发电厂的流程图
大中型燃煤的火电厂，都是采用烧煤粉的锅炉，把进厂的原煤破碎后磨成煤粉，喷入锅炉的炉膛，燃烧生成的高温烟气首先水冷壁管和过热器管，然后经过烟道内的再热器、省煤器和空气预热器而进入除尘器，在清除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。
电站燃煤蒸汽锅炉的一般结构
火电厂的除尘器，在重污染烟气下工作，与钢铁企业的基本一样
水通过锅炉和过热器，变为过热蒸汽，送入汽轮机内膨胀作功后，进入凝汽器重新凝结成水，再送回锅炉。凝汽器外部必须不断用循环水冷却进行热交换，这就又形成一个冷却水系统。这个冷却水可以直接取自江河湖泊进行天然循环，或在冷却塔式喷水池中与大气进行热交换后重复使用。现在大幅度提高了冷却水的自循环率，这也就是我们看到火电厂多数都有双曲线型冷却塔的原因。京唐公司的水冷系统与众不同，它是直接依靠淡化海水而来的，所以没有冷却塔。
过热蒸汽进入汽轮机“作功”，就是推动转子转动，带动发电机旋转发电，再通过一系列的电气设备及输电线路送至用户。这就是一般的大中型凝汽式燃煤火电厂的生产过程。
汽轮机是一种把蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，全称“蒸汽涡轮发动机”，又称蒸汽透平（Steam
turbine），平常使用中会省略这个“蒸”字。汽轮机是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机，它具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。汽轮机按蒸汽膨胀方式不同又分为冲动式、反动式两类。冲动式汽轮机的蒸汽主要在静叶中膨胀，在动叶中只有少量的膨胀。反动式汽轮机的蒸汽是在静叶和动叶中都膨胀，而且膨胀程度是相同的。
火力发电厂使用的蒸汽轮机是用蒸汽来推动轮机转动的，它运转的基本原理和常见的风车相似，蒸汽轮机是由一个中央很厚的钢盘（轮盘）以及钢盘外沿有很多密布排列的叶片组成的主体结构。从锅炉里出来的高压过热蒸汽从喷嘴喷到叶片上时，轮机就转动起来，蒸汽速度越大，轮机转动得越快（也就是蒸汽的内能在喷射中变成蒸汽的动能，它的动能又转变为机轴旋转的机械能）。
汽轮机里最引人注目的器件，就属这些在高速轮盘上密密麻麻排列整齐的高温合金叶片了。叶片直接担负着把蒸汽的动能和热能转换成机械能的作用，因此它是汽轮机最重要的零件之一。叶片随同主轴和叶轮同时工作，在承受运转的高应力时，还同时要承受由锅炉带来的高温蒸汽的腐蚀。汽轮机叶片使用的材料按国家标准（GB8732－88）都是用电炉冶炼的耐高温特殊钢，而且都是经过锻造的不锈钢，例如本钢特殊钢公司生产的30万－60万千瓦汽轮机叶片用钢AISI403（1Cr12Mo），是用“电渣重熔”法生产的，经过热处理工艺。还有像X10CrNiMoV12－2－2型号的叶片钢，如果用EAF－AOD－LF电炉冶炼后再精炼，先铸成Φ490mm的电极，再经电渣重熔成Φ600mm钢锭，锻造成Φ180－240mm棒材以后才送去最后成形，钢中的有害元素Sb仅为0.002％，As有0.010％，Sn有0.010％，对夹杂物、晶粒度、力学性能、脆性转变温度等多项要求都非常高，还不能有裂纹、折叠和结疤，成品钢材还要经过800－900&#8451;退火、;左右的淬火处理。目前常规的汽轮机叶片用钢已经逐步拓展为应用钛合金钢、高温合金钢以及其它更高综合性能的钢种。
各种各样的汽轮机叶片，这里仅仅列举几种
网络图片：汽轮机叶片要依次插在轮盘的斜槽里（背景远处轮盘上的插槽清晰可见），并且固定好
网络图片：某型蒸汽轮机的高温叶片轮盘（运转过的在接受检查）
某电厂的汽轮机转子
网络图片：某厂300MW发电机转子的吊装
网络图片：投入运行发电的汽轮发电机组
发电机是将其他形式的能源转换成电能的一种旋转机械设备，它通常由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动。发电厂用的汽轮发电机，是与汽轮机配套的专用高速发电机，效率较高，我国三相交流电的频率规定为50赫兹/秒，因此汽轮发电机设计转速为3000转/分（50转/秒）。由于我们在中学课程里都讲过“磁生电”的基本原理，在这里就不重复解释发电的原理了。
京唐公司自备电站于日动工，位于厂区西南部，西临成品码头。下面这些照片就是京唐公司自备电厂主体工程建设期间的留影，甚为珍贵。
自备电厂施工快进入第一个冬天了，240米高大烟囱是从底部这样用滑模施工法逐渐升高的
烟囱已经逐渐升起，燃煤锅炉的安装地脚已经灌注就位
自备电站240米高的烟囱是两台每小时1250吨电站锅炉的主要设施，每台电站锅炉连接一套30万千瓦发电机组，它每小时可产生1025吨蒸汽。锅炉汽包吊装重达153吨，长20.184米，是整个锅炉单件设备安装施工中最重的三件设备之一。安装高度在69.5米！烟囱设计分三段，呈折线型，外层水泥灌筑235米，内层钢衬筒240米，底部外径20.8米，上口外径9.6米。
自备电站煤粉传送带通廊在施工中
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#号锅炉完工，2号正在施工，发电厂房已经封闭起来（2009年2月照片）
《首钢日报》图片：自备电站69米处吊装锅炉顶上的高压汽包
京唐公司自备电站的汽轮机低压转子在吊装过程中
《首钢日报》图片：京唐自备电站蒸汽轮机的转子在安装过程中
《首钢日报》图片：京唐自备电站蒸汽轮机安装中
《首钢日报》图片：京唐自备电站1号蒸汽轮机高压转子吊装就位
自备电站要完成发电、供热如此众多的任务，依靠的究竟是什么装备，我很感兴趣。我和夫人在同一个轧钢厂里做过十几年电工，熟悉高压配电、低压供电、电机传动、发电机组、自动控制等相关作业，所以我很仔细地查阅了有关资料。当看到一份《首钢京唐公司300MW自备电厂》的介绍，一眼瞧见主体设备生产厂家的大名，令我立刻瞪大了眼睛——它们竟然全都来自著名的哈尔滨“三大动力”厂——哈尔滨锅炉厂、哈尔滨汽轮机厂、哈尔滨电机厂！“三大动力”是上世纪50年代初斯大林批准由苏联援建的第一批156个工业项目中的几家大厂，改革开放以后经历了技术升级改造，已经成为我国老工业基地转型的先进典型，近年已经合并为“哈尔滨电站集团”了，它们的电站装备很有竞争优势。哈尔滨电机厂在80年代初曾经为我所在的首钢型材厂制造过多台950千瓦直流电动机，替换掉苏联迪纳姆电机厂在二战后40年代末制造的550千瓦电动机，新电机一直用到2010年末老首钢关张那天。真没想到在曹妃甸竟然我又能与哈尔滨电机厂的设备如此接近。
自备电站的锅炉是哈尔滨锅炉厂制造的HG－－MQ42型号的亚临界参数锅炉，它是自然循环、一次中间再热、单炉膛、固态排渣的，露天布置、全钢构架的锅炉。设计燃料为神华煤，校核煤种（即备用煤种）为山西大同烟煤。锅炉可以100％烧煤粉，也可以同时掺烧热量百分比不超过30％（实际掺烧比例设为20％）的高炉煤气，并具有掺烧不超过体积流量35000Nm3/h焦炉煤气的能力（点火和助燃）。这里所谓体积流量＝焦炉煤气的质量流量（吨/小时)乘以密度。这个锅炉掺烧高炉煤气数量之大，使京唐公司的300MW发电机组在全国成为首例。
自备电站的汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造，型号为CN300－16.7/537/537型（合缸），型式为“亚临界一次中间再热单轴两缸两排汽，单抽供热凝汽式汽轮机”——它的学名可真够拗口的。额定功率为300MW也就是30万千瓦，最大功率为340MW即34万千瓦。汽轮机的末级叶片长度为900mm。
北京首钢石景山老厂的近邻——高井电厂，上世纪60年代安装的第一台100MW汽轮发电机就是由哈尔滨汽轮机厂制造的。
哈尔滨汽轮机厂正在组装的电站蒸汽轮机
所谓“抽汽式汽轮机”，就是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机，无论是首钢石景山老厂的220锅炉配套的2台10万千瓦汽轮机、1台5万千瓦汽轮机，还是迁钢自备电厂、京唐自备电厂，都用的是抽汽式汽轮机。
据了解自备电厂的汽轮机采用了“双级抽汽”的方式，以满足生产用户的多种热力需求。一级为五级低压抽汽，主要用于供暖和海水淡化用汽，压力等级为0.3－0.6MPa，额定调整抽汽量每小时220吨，最大调整抽汽量为每小时400吨。插闲话一句，“220吨”这个数字不禁使我联想起首钢石景山老厂的“220吨锅炉”与两套中间抽汽的10万千瓦发电机组，当然这类设计参数不是随便确定的，都要与生产工艺流程的整个能源消耗相平衡，既然最低限度是抽取220吨蒸汽，首钢应该是依据一个能耗规范参考数据的体系得出此数，只不过可能碰巧是首钢人与它有缘吧。
自备电厂汽轮机的另一级抽汽，是钢厂的工业蒸汽抽汽，主要用于蒸汽管网亏汽时做补充，全年处于备用状态，抽汽量固定为每小时80吨（不可调），抽汽压力为1.0MPa，比低压抽汽一级要高。然而国内以前的汽轮机厂家都没有“双抽”的300MW机组，哈尔滨汽轮机厂这两套机组又成为国内首例。这是京唐公司又一项“国内第一”。
自备电站的发电机是哈尔滨电机厂制造的QFSN-300-2型三相二极隐极式转子同步发电机，设计冷却方式为“水－氢－氢”。所谓发电机用“水－氢－氢”冷却，就是它的定子绕组（线圈）是要通水（液体）在内部冷却的，也称为“液冷”；而定子铁芯和转子线圈分别用氢气进行冷却，属于“气冷”，简称为“水－氢－氢”。
我们过去亲手维护的大型电机都是空气冷却的，但是常温空气冷却效果极差，水做为良好的导热载体后来被用于定子铁心冷却，但是转子用水冷却极为困难，在每分钟3000转左右的情况下，通水系统是24小时旋转着的，对密封性要求很高。我国曾经在上世纪的1958年研制出当时世界上第一台并网发电的“双水内冷”发电机，谁都没料到中国科技人员和机械工人有这个本事，接着1964年制造出容量高达125兆瓦的“双水内冷”汽轮发电机，中国工业界当时引以为豪，在全世界也得到很高评价，直到现在还是上海电机厂的定型产品。
转子用水冷却毕竟还是有很大的隐患问题，后来发现用氢气冷却的效果最好，它具有导热性好（导热系数是空气的8.4倍）、比重小、扩散快等优点，氢气容易输送并且可以循环使用。氢气的缺点是渗透性强，容易从设备中泄漏出来，一旦氢气与氧气混合后很容易爆炸，所以氢气冷却要牢靠地密封起来。为了防止氢气从机壳内逸出，发电机两端有氢冷器，用装在转子两端的轴流式风扇进行机内强制密闭循环冷却。
氢冷发电机定子部分的氢冷器
后起之秀北京北重汽轮电机公司以300MW机组为主导产品，这是它制造的水－氢－氢汽轮发电机组
有人曾经算过一笔帐，说京唐公司两套300MW燃煤－燃气机组按额定工况发电，锅炉掺烧20％高炉煤气，高炉煤气使用量为181.9&103m3/小时，折合为煤的消耗量是18.22吨/小时，如果发电机组正常能达到每年7000小时的“利用小时数”（也就是无故障停机连续运转至少292天，即接近10个月），按每吨动力煤700元计算，相当于单机组每年节约煤18.22&吨，<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#台机组就是＝255080吨（25.5万吨），每年可节约资金＝17855.6万元（约1.79亿）。
在社会环保方面，这两套发电机组也取得较为显著的效益。同样按照每年7000小时运行时间计算，每年可多回收利用高炉煤气约127330万（12.73万）立方米。由于原来高炉煤气中硫和粉尘含量都很高，因此随着增加高炉煤气燃烧量，不仅减少了高炉煤气的放散量，每年还可节约原煤约25.51万吨，减少烟尘排放40.34吨，减少二氧化硫排放量约170.44吨，减少灰渣排放量约2.81万吨。根据京唐公司采取的加大热电煤气掺烧量等多种措施，焦炉煤气和高炉煤气都得到了合理的利用，已经做到焦炉煤气放散率达到0％，高炉煤气放散率在1％以下。所以它在二次能源的综合利用方面，同时获得发电、供暖、节能、环保等多重效益。
《首钢日报》照片：自备电站总控制台
在介绍完京唐公司自备电站的两台300MW燃煤－燃气机组发电装置以后，还要重点一提的是，自备电站（热电分厂）还计划安装两台150MW“燃烧低热值煤气的联合循环发电装置”，即“燃气－蒸汽联合循环发电机组”（CCPP，Gas-steam
Combined Cycle Power Plant）。这种燃气发电设备有很高的热电转换效率。
我早先也不了解这种CCPP机组，看到很多钢铁企业陆续建造了这个系统，特别是后来知道首钢迁钢公司也建造此系统以后，才开始关注。后来才了解到这不仅是钢铁行业关注的一个重点，也是国内多个行业都需要的项目。特别是随着我国“西气东输”战略实施以及天然气工业的大发展，为燃气－蒸汽联合循环发电机组（CCPP）的发展创造了条件，具有更广泛的市场前景。
在钢铁企业里设置这种CCPP机组，是企业合理利用能源、节能降耗、解决环境污染问题的一种最佳方案。此项技术以高炉煤气作为主燃料，煤气在燃气轮机里燃烧、膨胀做功后，带动发电机把机械能转换为电能输出即第一次发电，同时燃气轮机排出的余热烟气通过余热锅炉，再产生出高温高压蒸汽，进入蒸汽轮机，利用蒸汽轮机带动另一发电机，又将热能转化为电能，成为第二次发电。最终以一次输入煤气经过“循环”利用，取得两次发电的效果，实现了“余能利用”的更高水平。由于它以两种发电机构成了一个联合循环发电装置，因而得名“联合循环发电”。
CCPP用的不是燃煤－燃气机组那样的“锅炉－汽轮机－发电机”形式，而是采用更高级的“燃气轮机”为动力驱动发电机，直接消化高炉煤气，在不向外供热时，一套15万千瓦CCPP就可以达到热效率46％以上，目前世界上最高的CCPP热电转换效率达到58％以上。而一般30万千瓦以下机组的火力发电热效率也就是35％－38％。在相同的煤气消耗量下，CCPP要比常规的锅炉蒸汽发电多发出70％－90％的电。
为什么CCPP机组的热效率这么高？这与燃气轮机发电和蒸汽轮机发电二者的能量叠加组合有关。
下面是与CCPP有关的“燃气－蒸汽联合循环焓熵图”。所谓焓－熵图（enthalpy entropy
chart）也叫h－s图，是一种表示物质状态变化的热力状态图。对同一种物质，以温度和熵为坐标的叫“温－熵图”（T－s图），因此这张图实际就是“温－熵图”。但是两种图的热力性质结果是相同的，也具有相似的形状。深奥的热力学理论解释就不在这里说了，只说说我们这里要燃烧某种燃料（物质），然后采用不同的设备组合去作功（发电），从图中可以看得到了什么结果。
在常规的蒸汽发电中，锅炉产生的蒸汽用来发电是利用下面图中的“蒸汽朗肯热力循环”来作功的结果，燃料燃烧所产生的高温烟气（&#8451;）只用于加热蒸汽（一般加热到450－560&#8451;），然后由蒸汽驱动汽轮机来发电。此时高温烟气的作功能力（温度差和压力能——“燃气勃莱敦热力循环”的作功能力）没有使用就排出，被完全浪费掉了。
在CCPP装置里，首先是燃料（煤气）在勃莱敦热力循环中，燃烧产生的高温高压烟气膨胀作功、驱动燃气轮机去发电，而它排出的较高温度烟气（500－600&#8451;）仍然可以用来继续加热余热锅炉，产生蒸汽，驱动汽轮机发电（增加发电量）。这里出现了燃气勃莱敦热力循环和蒸汽朗肯热力循环的叠加组合，使两个热力循环都作了功。
于是，燃料（煤气）的热能，既参与了燃气轮机的勃莱敦热力循环，又参与了蒸汽轮机和锅炉组成的朗肯热力循环；既利用了烟气的作功能力发电，又利用了蒸汽的作功能力发电。在下面的图里可见，由燃气勃莱敦热力循环和蒸汽朗肯热力循环分别围成的两块面积，就是两个循环分别作的功，燃气－蒸汽联合循环所作的功就是红蓝这两块面积之和，可见它远大于只有一个蒸汽朗肯热力循环（蒸汽发电）所作的功。通过这种燃气－蒸汽联合循环发电，获得了高出一倍以上电能（用勃莱敦热力循环的燃气轮机发电占60％，用蒸汽轮机发电的朗肯热力循环占40％）。
燃气-蒸汽联合循环发电的焓熵图（T－s，温－熵图）
国内钢铁企业的CCPP多数都数以燃烧高炉煤气为主，有的掺入少量焦炉煤气或转炉煤气（京唐公司就是掺烧焦炉煤气），煤气燃烧一路下来实现“阶梯式”发电两次，热能得到了更为充分的利用。因此燃气－蒸汽联合发电是对热能资源的“高效梯级综合利用”，与常规电厂相同容量的发电机组相比，CCPP热电转换效率提高近10个百分点。CCPP技术先进，发电率高，已经接近以天然气和柴油为燃料的、相近型号的燃气轮机联合循环发电水平。这就为钢厂富余煤气利用提供了良好的途径，走出了一条“钢电联产”的清洁能源之路。
CCPP还具有一些显著的特点，例如高效益（4－5年可回收全部投资）、改善环境（减少二氧化碳排放、无煤气放散）、单位投资低、占地少、耗水量少、自动化程度高等，由于它是完全用煤气为燃料的，所以启动快，从空负荷到满负荷范围内可以连续调节，因此很容易适应高炉生产中的煤气变化，真正做到煤气富裕了就多发电、多供热，煤气偏紧就少发少供，非常适合在企业煤气管网中起“削峰填谷”的作用。
由于燃气轮机发电占整个CCPP发电量的60％，而此种机组完全不用冷却水。只有占CCPP发电量40％的蒸汽轮机组要用冷却水。所以整个CCPP系统的耗水量仅为同等规模全蒸汽发电机组的40％。仅此一点就有很高的节水价值。
1997年我国第一套全烧高炉煤气CCPP在宝钢投产，是重庆钢铁设计研究院设计的，由日本川崎－瑞士ABB联合制造，输出功率145MW，供应蒸汽量是每小时180吨，热电转换效率达到46.52％。这个成果出来当时轰动一时，令人耳目一新。
我国钢铁企业近些年来都在建设CCPP，在京唐公司投产前的2008年末，经过中国钢铁工业协会确认已经有15家钢铁企业建成了CCPP，其中邯钢、马钢、包钢、通钢、鞍钢等企业建设很早，而且效益显著。当时统计还有包括宝钢梅山、沙钢、太钢、浦钢、武钢、首钢京唐、莱钢等企业也拟建、或正在建设不同规模的CCPP。其中太钢在2009年是使用日元贷款建设了第一套CCPP。
首钢后来接管的吉林通化钢铁公司，有一套2003年就建成的CCPP，容量高达56MW为当时全国之冠，比首钢几大子公司后来建造的同类设备都要大，但是由于通钢一直生产不正常，始终未能发挥应有的效益。在迁钢建设CCPP的同时，首钢就在京唐公司这里准备建设比它更大的。但是非常有意思也很令人不解的是，直到2011年为止首钢自己的所有报道中，都没有提过京唐公司已经建成并投入使用了CCPP系统！由于CCPP装置不烧煤，所以没有高耸的烟囱，而是对应每一台燃气轮机组有一个低矮的金属烟囱，国内外的CCPP工程都有这样一个通常的外观。我翻遍了所有关于曹妃甸和京唐公司施工的照片，都没有发现一丝CCPP的身影，而且我们在曹妃甸开车路径规划好的CCPP工地时，也都没有发现它存在的迹象。我在想，是不是计划在一期工程里不单独建设它，而要与二期工程一并完成呢？以至京唐公司的CCPP至今还停留在纸面上。
《宝钢日报》照片：罗泾CCPP发电装置外观：不高的金属烟囱和余热锅炉
<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#07年7月19日，国内首台、世界上单机容量最大的高炉煤气CCPP联合循环发电机组在鞍钢建成投产。它的主体为一台300MW燃气－蒸汽联合循环发电机组，比通钢的大五倍还多，一跃使鞍钢在国内CCPP应用领域拔了头筹，其主要设备从日本三菱重工引进，以鞍钢生产中富余的低热值高炉煤气为主要燃料进行发电。后来马钢也从三菱公司引进了M701S（DA）型CCPP，由于马钢的高炉煤气热值不够，为了稳定运行另外掺入一部分加压的焦炉煤气。
宝钢集团第二套CCPP安装在下属浦东钢铁公司（原上钢三厂）搬迁的罗泾中厚板工程，由于它的气源特殊，是来自中国第一套COREX直接液态还原炼铁炉C－3000，是当今世界首例，因此引进的CCPP机组169.45MW是美国GE公司的，规格比鞍钢小一些。COREX炉每吨铁大约能产生发热值8231kJ/Nm3（±10％）的煤气1600立方米，它的发热值比高炉煤气、煤气发生炉煤气和钢铁厂混合煤气发热值都高，而比天然气和焦炉煤气发热值低一些，但是这种燃气的成分波动比较大。
关于CCPP与钢铁工业节能减排关系的一条报道，引起我的兴趣，此前我还不了解钢铁企业建立CCPP居然可以真的获得社会效益和经济效益“双丰收”。2011年4月中国网络电视台报道说，包钢CCPP是发展循环经济的样板工程，由于一直能够消化包钢生产过程中产生的大量富余煤气而备受瞩目，其巨大的二氧化碳减排量也成为少数发达国家争相购买的“绿色资源”。2009年包钢把CCPP工程的成果向联合国清洁发展机制执行理事会（EB）申报“清洁发展机制项目（CDM）”以后，二氧化碳减排量不断获得联合国签发的交易资格，带来了源源不断的“绿色收入”。成功签发CDM项目的前四期，包钢一共获得减排资金约1.8亿元人民币，日第五期88万多吨二氧化碳减排量又获得联合国签发交易资格，可以带来约700多万欧元的经济效益。按照中国银行的欧元汇率1欧元＝9.4904元人民币（当时4月11日）折算，这一笔交易就换得人民币资金6643万元以上！我加大力度减排二氧化碳，把减排数量折合为价值，你受到国际协议限制不能多排，就来购买排放权，把钱给我，这些钱又支持我进一步采用新技术不断减排，这是多好的事情！京唐公司建成CCPP以后也会这样去积极努力的。
我原以为首钢在清洁发展机制项目（CDM）方面动作晚了，后来看到在“中国钢铁电子交易中心”（欧浦钢网）上发表的《首钢京唐：描绘环保大蓝图》报道，提到首钢早已积极地参与CDM项目，获得节能环保收益，2007年成功开发了中国第一个获得EB批准的余热回收项目（迁焦项目），每年可带来收益218万美元。2008年首钢又相继开发了迁钢余压回收项目和曹妃甸京唐钢铁公司的CDQ－CDM项目和CCPP－CDM等项目，也就是说，京唐公司的干熄焦发电和煤气联合循环发电所产生的效益，都已经被国家发展改革委员会批准、在联合国EB核准注册，已经进入联合国掌管的“碳交易”领域。我相信如果京唐公司的CCPP正式建成之后，还将大大增加CDM项目的经济效益。
不管京唐公司的CCPP今后啥时建成，还是先通过图片来看看CCPP系统是怎么工作的吧。
CCPP的核心运转部件是燃气轮机。“燃气轮机”（gas
turbine，即煤气透平，或称煤气涡轮机）是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转、将燃料的能量转变为有用功的一种“内燃式”旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等部分组成。燃气轮机由于靠喷入气体燃烧，所以有比较高的“爆发式”的驱动能力，大功率燃气轮机的应用首先出现在驱动火车和军舰上，特别是航空发动机是当今等级最高、技术最复杂的燃气轮机。二战后这项技术逐步从军事领域进入民间，成为高效动力源之一。
燃气轮机的轮盘叶片与蒸汽轮机的样式近似，安装的方式也一样，但是耐受高温等级更高，前者要达到;左右（某些航空用的型号更高，为;），而蒸汽轮机为600&#8451;－800&#8451;以下（过热蒸汽也就是550&#8451;）。目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机透平初温高达;。另外燃气轮机的转速远高于蒸汽轮机，它的动力涡轮转速虽然一般根据所带发电机设计只有rpm，但是压气机的低压和高压转子都是不引出轴功率的自由涡轮，转速通常都超过10000rpm，我国沈阳黎明公司的民用WD095型微型燃气轮机采用电磁轴承，它的转速高达每分钟6万转（60000rpm）。因此燃气轮机的噪音比蒸汽轮机大，与航空喷气式发动机无异，必须配有极强的消音设备。
燃气轮机剖面结构图
此燃气轮机的第一个轮盘还有未镶嵌叶片的空槽，其余叶片已经安装就位
细看燃气透平的叶片
燃气轮机的剖面结构
中国企业买过不少这种日本三菱重工的M701型燃气轮机，细的叶轮是压气机，大的叶轮是燃气透平
燃气轮机的转子，可以看出高温轮盘及压气机的直径比蒸汽轮机小很多，占用空间少
三菱M701F燃气轮机整机，福建莆田发电厂4&40万千瓦天然气联合循环发电机组用此型号叶片、转子等部件
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#08年中国自主研制的第一台R0110重型舰用燃气轮机，输出功率114500千瓦
燃气轮机有重型和轻型两类。重型燃气轮机的部件都比较厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上，这非常适合长时间连续运转的发电机、军舰动力应用。中国目前已经是世界上第五个能够生产重型燃气轮机的国家。而轻型燃气轮机的结构紧凑，所用材料一般较好较轻，美国陆军用的M1A1坦克就是用烧油的燃气轮机驱动，其狭小空间里的结构非常紧凑。航空发动机的结构是这类发动机里为最紧凑、重量也最轻的，但是寿命却比较短，短的仅数百小时，长的也就是几千小时。
就在我第三次从曹妃甸返回北京后仅仅4天，中国华电集团公司与美国通用电气公司（GE）航改型LM2500燃气轮机合资项目落户到上海市闵行区的莘庄工业园区。
<font COLOR="#11年8月中国从美国GE引进的LM2500航改型燃气轮机，用于民用领域
CCPP系统核心驱动使用的是燃气轮机，它的工作原理和前面说的“蒸汽轮机”不同。是先把高炉煤气、脱硫焦炉煤气混合，经过煤气压缩机加压后，送进燃烧室与空气混合燃烧，生成高温、高压的气体，喷到透平叶轮上，膨胀做功，推动燃气透平带动压缩机和外部负荷高速旋转。在燃气轮机旋转的同时，还要把再从燃气透平中排出的“乏气”引到余热锅炉里，产生一路高温、高压的蒸汽，驱动一台蒸汽透平，与燃气透平一起带动发电机。一般轴向串列驱动同一台发电机的，称为“单轴联合循环”或“一轴式”。有的是分别带动两个不同的发电机，称为“多轴联合循环”或者“一拖一”。
钢铁厂的CCPP由于采用高炉煤气为燃料，多采用一轴式。原因是高炉煤气热值偏低，与燃烧天然气或燃油的机组不同，高炉煤气做为燃料时产生的“容积流量”很大，一般每发1度电（1千瓦时）需要耗用2－3立方米高炉煤气，而要把高炉煤气压缩到1.5MPa－2.15MPa才能点火作功，就得消耗十分可观的“压缩功”，大约占燃气轮机单循环机输出功率的三分之一左右。象京唐公司这种150MW的CCPP，煤气压缩机功率就高达50MW！如此大的压缩机需要很大的电动机才能带动，还要有复杂的启动装置，单独造价很高。因此钢铁厂都是把燃气轮机（包括压气机）、煤气压缩机、蒸汽轮机、发电机串在一根轴上，用燃气轮机和蒸汽轮机输出的机械功直接驱动煤气压缩机，压气后剩余的功率再驱动发电机，整套机组只有一台发电机，节省了驱动煤气压缩机的电动机，也节省了蒸汽轮机组的发电机。而且启动整个系统时，可以直接把钢铁厂的蒸汽用来驱动蒸汽轮机旋转，连耗电的启动机都省掉了。这种连接还避免了不同能量（热能、机械能、电能）之间的多次转换，使CCPP的机组热效率提高，并且节省大量投资。
但是一轴式CCPP的全部轴上设备至今几乎都还要靠进口，国内能够生产规格的很少，越是大型越缺货，进口价格非常之高。所以有一些企业的CCPP采用多轴式分散布置，这样的国产化率就很高。
CCPP本身的价钱高到什么程度？我看到过2000年度的燃机报价，以三菱M701F为例，总功率39.77兆瓦，总造价（离岸价）13920万美元（1.39亿美元），每千瓦造价约合350美元。造价里包括燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉、变压器、控制系统和电厂辅助设备，但还没包括买方的海运费、进口关税、国内运费和土建施工费用，如果考虑近10年来的国内外涨价因素，整个CCPP工程的费用相当可观。所以，玩这个节能大家伙是真要有“大手笔”精神和能力的。
余热锅炉结构模型，你瞧它与宝钢日报那幅CCPP外观的照片如此相似
钢铁企业通常采用的CCPP燃气热电单轴串联系统示意图，图中省略了煤气压缩机
CCPP燃气热电多轴并联（一拖一，即燃气轮机和蒸汽轮机各带1台发电机）系统示意图
北京的京阳热电公司建设了一个采用天然气为燃料的CCPP系统，它的发电供热机组更复杂，是所谓“二拖一”形式，就是2台燃气轮机和1台蒸汽轮机各带1台发电机，用3台发电机分别发电，相互不受影响，而且随四季供热负荷都可以调整。这是体现了一种能源利用灵活调度的设计。但是虽然热效能很高，投资却十分巨大。
联合循环热效率接近60％的京阳公司“二拖一”机组配置方式
经过著名的德国西门子公司测算，CCPP每兆瓦（MW）产能的价格和能源效率，是与轮机的规模紧密相连的，换句话说，轮机规模越大就越经济实惠。在上个世纪90年代初期的时候，象京唐公司这种设计功率为150兆瓦的燃气轮机，当时曾经是世界上最大的，如果与一个功率为75兆瓦（150兆瓦减一半）的蒸汽轮机联用，可以达到52％的能源效率。2007年12月投入运行的世界上最大燃气轮机功率已经达到375兆瓦，2011年西门子在它的下游增加一台功率为190兆瓦的蒸汽轮机，组成一座联合循环发电厂，气体燃料的能源利用率能突破60％，创造了世界纪录。
随着各国民用燃气和工业煤气循环利用市场的不断扩大，CCPP越来越受到明星般的追捧。所以我也很希望首钢在京唐公司建设使用CCPP方面尽快获得成果。
目前仅有这一张首钢迁安钢铁公司CCPP发电工程的照片
自备电站（热电分厂）还有一个重要的组成部分，叫高炉煤气与压差发电装置（TRT发电），设备并不在能源与环境部旁的发电厂房这个院子里，而是建造在5500立方米高炉那里。它们不属于高炉的固有装备，因此在讲到京唐公司的大高炉之前，先在这里对它们做些介绍。
目前，高炉煤气压差发电（TRT）技术装备在我国钢铁企业内得到大规模普及，全国已经有620多台（套）TRT设备投入运行。
TRT是英文简称，原文是Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine
Unit，中文翻译有写“高炉煤气与压差发电装置”的，突出“煤气”和“压差”两个能量内涵；也有的写“高炉煤气余压透平发电装置”，说明是“余压”而且用的是“透平”这种机械。有意思的是，大家都不翻译“Top”这个词，其实它才是非常重要的一项，即“炉顶”的意思，强调是高炉的炉顶煤气。“Recovery”有“再次利用”的含义，所以可以直接翻译成为“高炉煤气再利用发电单元”。什么“余压”、“压差”啊，英文中没有，是中文翻译者按照它的工程原理“意译”写出来的，意思也算很准确，多年来在我国钢铁业界里已经是约定俗成的名称，大家都直接叫它压差发电，绝不会弄错。首钢设计院习惯写为“高炉炉顶余压发电装置”。而我在这里都写为“压差发电（TRT）”。
TRT是冶金行业一项重要的余压余热能量回收装置。高炉炉顶煤气具有压力能及热能，煤气经过重力除尘、净化除尘后，压力为140kPa左右，温度低于200&#8451;，含尘量小于10mg/Nm3，并带有一定能量（余压和余热），把这种煤气引入TRT的燃气轮机（燃气透平）点火燃烧，膨胀做功，驱动发电机，就获得了清洁的二次能源。TRT不仅可以回收煤气的压力能和热能，又可净化煤气，降低噪音污染，消除公害。同时TRT装置在正常运转时，能替代高炉的减压阀组，很好地调节和稳定炉顶压力，对保证高炉顺利运行、增产具有良好的作用。如非这样，人家起名为何要强调“Top－炉顶”这个词呢。
首钢是在国内较早采用TRT的钢铁企业之一。日，首钢2号高炉第一次采用高炉压力差发电获得成功。我清楚地记得当时《首钢报》（后来九十年代中期才改名《首钢日报》）刊载说第一台TRT是日立造船公司制造的，每小时可发电4500千瓦。此套TRT的功率不大，但是已经在全国引起轰动，这也是中国第一座TRT。那时中国还不能生产这种高精尖的装置，连旁通阀组用的还是德国货。安装了TRT设备后，高压煤气释放压能后依旧可以回收利用，提高了能源的综合利用率。
首钢后来又投资7819万元在一号、三号高炉加装TRT发电，日当时国内最大的压差发电机组——首钢三高炉TRT发电成功。这两座高炉采用的都是干湿除尘两用TRT装置，那时我国大多数高炉还在采用湿法除尘技术装备，而经过试验采用干法除尘的对TRT发电更为有利，首钢除石景山老厂之外，后来所建高炉均是干法除尘，所以几套TRT装置运行得都不错。一号和三号高炉容积都是2500立方米等级，TRT装机容量均为15000KW（15MW），一、三号两台TRT机组全部并网供电之后，每年发电量在1.4亿千瓦时以上，大大减少了首钢外购电量，为降低生产成本起到积极作用。
国内外建设TRT的过程都是随着高炉容积不断加大而发展起来的，为了节省投资，减少重复设备，有些企业选择多座高炉联合用一台TRT的设计。在京唐公司设计阶段，据BSIET说曾经出现TRT制造厂对于5500立方米高炉也拿不准的情况，给出一个“两座大高炉共用一套TRT”的方案，看似省了不少钱，TRT装置的规格也更大（可以达到60MW左右）。但是，这两座5500立方米高炉的中心距离有320米远，合并成一个TRT就要增加很多煤气管线，势必增大煤气管道入口的压力损失，而且这两座高炉是一先一后投产，将大大影响TRT机组的开机率，并且给日常维护、检修造成很大不便。最后这个方案只能“枪毙”掉，改为“一炉一机”的方案，便于高炉操作。
京唐公司有2座5500立方米大型高炉，产出煤气量十分巨大，在高炉煤气还具有较高温度和压力的时候，全流量被输入TRT，成为第一个“顺路发电”项目。高炉煤气经过干法除尘后的煤气含尘量降低到5毫克/立方米以下，煤气温度提高约100&#8451;，煤气热值提高约210千焦/立方米。
京唐公司一共安装了2套容量各为32MW的TRT装置，干煤气状态下的设计发电量为每小时3万千瓦。自2009年8月一号机组投产以来，原设计发电能力是45千瓦时/吨（生铁），实际发电水平已达到50千瓦时/吨，也就是每产出1吨生铁多发5千瓦时（5度）电能。现在每小时发电能力已经达到31323千瓦（3.13万千瓦）。炼铁区域的压差发电量除了满足本区域内的自身需要外（例如耗电巨大的高炉鼓风机），每月还可外送电量大约600万千瓦时。
国内首座5500立方米高炉（京唐公司）TRT工艺流程图
没有京唐公司高炉TRT控制台屏幕的画面，可以看看国内某钢厂的画面供参考，与工艺流程图十分近似
某钢厂的国产TRT发电机组
首钢京唐公司2号高炉压差发电装置（TRT）
从另一个方向看同一个京唐公司TRT装置
TRT前后上下都是这种巨大的煤气管道
京唐公司这两组TRT采取的是“新一代钢铁流程自主集成、国际一流的工程目标”，所以也用了大量进口的设备和组件，由自己组织“集成化”施工。整套设备根据“有毒可燃气体”安全防范的要求，全部采用露天化布置，保持良好的通风条件，检修设备时也很方便，还降低了投资。
压差发电的核心设备还是燃气轮机，下面第一张照片是TRT转子装配后的全貌，后面三张照片都是2011年4月份京唐公司二号高炉TRT发电机组中修时由首钢建设集团人员拍摄的。从这里可以看到，已经使用过的32MW燃气轮机打开盖子以后的情景。
这个组装好的美国GE公司TRT转子是宝钢罗泾中厚板COREX－C3000直接还原炉的，仅有两组高温叶片
京唐公司大高炉的32MW压差发电检修，拆解TRT之后看转子，为三组高温叶片
清理TRT的汽缸体
重新装回的TRT转子在“找正”，以确保高速旋转的平稳
国内制造TRT很有实力的一家单位是军工的成都发动机（集团）有限公司（原国营四二&#9675;厂），这源于他们过去一直承担着国家重点型号航空发动机的研制任务，由生产军用航空涡喷发动机和涡扇发动机，衍生出来的民用燃气轮机研发制造，更是他们的长项。在成发公司的网站上能看到一长列采用成发TRT的钢铁企业的名字，其中包括首钢集团所属首秦公司购买GT90-D和GT120-D各一套。鞍钢集团从成发订购了最新的GT200.W.D型两套TRT，用在鞍钢两座4200立方米高炉上，原设计发电量为15000kW/h。日并网发电之后，最高达到17000kW/h的发电量。
成都发动机公司制造的包钢3号GT90-D型TRT与首秦1号TRT相同
鞍钢的GT200型TRT造型独特，属于成发公司在TRT行业内的创新机型，排气由过去的径向排气改为轴向排气。
成都发动机公司制造的GT200型TRT整机
成发为鞍钢定制的GT200型TRT（局部），高4米，重达90多吨，发电量每小时2万多千瓦
京唐公司自备电厂做为热电联产项目，除了一般的发电功能之外，各个生产用户对热力（供热）的基本需求很复杂，供热模式分三个部分：一是到每年的采暖期，电站要向“热网换热站”提供采暖蒸汽热负荷，转换成采暖热水；二是为海水淡化制水站提供生产用的蒸汽热负荷，全年供汽不能中断；三是电站做为京唐公司蒸汽管网的备用蒸汽汽源，为全年备用状态。所以热电分厂要组织调配1号、2号130吨蒸汽锅炉，最大限度使用高炉煤气，提高蒸汽产出量，与两台30万千瓦发电机组的抽取的蒸汽一起作为海水淡化和集中供热制冷的热源。
在京唐公司的能源系统中，还有与发电系统紧密相关的“海水淡化”装置值得介绍，这个装置要通蒸汽来制备淡水，同时它们还配套有发电机组，充分利用蒸汽的“余能”给京唐公司的电网增加电能。
这个海水淡化装置的安装位置，处于最靠近自备电站、CCPP和煤气柜区域的地方，从京唐公司厂区分布图上可以明显看到它们正好处于京唐公司的能源中心区域，尽管还未建成CCPP，由于它是主要消耗高炉煤气的用户，理所应当地占据这个关键位置，各个主要的动力能源（煤气、电力、热力、淡水供应）系统都是从这个核心区域引出的。同时，今后二期工程将远离海岸3－5公里左右，而今后增建的海水淡化系统依旧不会远离海水，所以这个区域是京唐公司永久性的核心，不会改变。
京唐公司的能源动力核心区域内集中了煤气柜区、自备电站、CCPP、海水淡化等重要单元
海水淡化机组最大的部件就是长30米的蒸发器，蒸发器分为3个组件，最长为14.55米，最宽为11.1米，最高为9.2米，三节的重量分别为205吨、200吨和160吨，外壳看去是一个大箱子，里面却是管道密布，玄机众多。让我们来看看它的构造、工艺原理和建造过程。
京唐公司LT-MED（热法之一“低温多效蒸馏技术”）海水淡化装置的工艺原理简图
京唐公司海水淡化工艺流程框图
<font COLOR="#08年6月9日在京唐公司成品码头用浮吊成功接卸1号海水淡化蒸发器
<font COLOR="#0吨履带吊车把1号海水淡化蒸发器的200吨首段吊上底座
完整的海水淡化1号蒸发器，重达565吨，已经安装就位
目前，世界上海水淡化技术主要有两个发展方向，即“热法”和“膜法”。“热法”主要分为多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）两种技术。低温多效蒸馏技术成熟可靠，成本比较低，近10多年来大规模应用于海水淡化工程，每吨淡化水需耗电1.2kWh，比闪蒸法低得多，耗低压蒸汽0.1吨左右，一次性设备投资稍高，但是运行维修费用较低。“膜法”主要是指反渗透技术，每吨淡化水需要耗电6kWh左右，是几种方法中最高的，但是一次性设备投资稍小，可是反渗透膜的老化更换运行费太高，并且需要维护人员比较多。通过综合比较以及对全厂的水平衡计算，最后决定京唐钢铁一期工程采用热法中的低温多效工艺。不过，根据我看到京唐公司自己在《首钢京唐公司构建大能源体系》一文中透露：“明确海水淡化的科学技术路线为：水电联产、热膜结合。这种大规模的工业生产实现热膜结合的海水淡化技术的实例在国外也仅有一个，在国内尚属空白”。也就是说，实际上LT-MED型海水淡化装置是热法和膜法相结合的产物，但是确为中国第一，这才是符合事实的。
京唐公司采用创新的“低温多效海水淡化技术”制取钢铁厂全厂所需的除盐水，一共设计安装了4台LT-MED型海水淡化装置，编号U1－U4，建设顺序为U1、U2、U4、U3。巧的是，最后这套3号机组的发电单元是由五冶上海有限公司的天津公司负责施工，正当我第三次到曹妃甸的时候，它正在进行发电机组单体和系统调试，离开后仅10天就开始发电了。遗憾的是京唐设备部领导没有说，以至我们从矿石料场前面经过、拐向自备电站时，右手就是海水淡化厂，一晃而过没有停下来观看。
这种海水淡化装置单台每天可产淡化水1.25万吨，4套总计每天5万吨，每年生产约1800万吨淡水，占整个钢铁厂需用淡水总量50％左右，每年可减少曹妃甸工业区后方供应的陆地淡水资源大约2000万吨。我也看到另一个介绍，说按照地表水和蒸馏水之间1.5的造水率计算，每年可以节约地表水2400万吨，约占年产970万吨钢的京唐公司总水量的三分之一！按照后一个说法，可替代地表水的数量更大，但是满足京唐公司淡水的供应量还不到一半呢。鉴于海水淡化介绍中的有关数字、文字中的问题有好几处，我带着怀疑的眼光在搜寻，暂时无法确认哪种说法正确，谁更接近科学真理、更符合实际，谁是更多地出于宣传需要。
蒸发器是海水淡化系统里最重要的设备之一，其原理简单而言就是真空环境下制取蒸馏水。蒸发器内部有一个真空区域，把海水先灌进去，然后把自备电站的锅炉蒸汽通入蒸发器，加热位于真空区域的海水，使海水达到沸点汽化。蒸馏后的水汽经过冷凝后，得到纯净的淡水。海水淡化后的成品水（脱盐水）的品质接近于纯净水，人可以就直接饮用，并且可以满足炼铁、炼钢、轧钢等生产使用高品质冷却水的需求。
我知道过去首钢老厂还在北京石景山地区有一口专属的“深井”，井水温度低于地表河水大约10&#8451;以上，所以夏天需要抽取深井水循环补充给设备降温所需的“低温冷却水”。但是曹妃甸这里是由4米深的滩涂填海形成，在人工岛范围内并没有地下深层淡水资源，所以远距离输送淡水上岛本身就是一个巨大的工程。使用大容量的海水淡化系统无疑解决了很重要的水资源问题。
之所以我说没看到常见火电厂的巨大双曲线型冷却塔，就是由于自备电站的2台300MW发电机组各自都有一套由水泵、换热器、膨胀水箱、滤水器、管道组成的“闭式冷却水系统”，闭式系统的冷却水全部来自淡化海水，内部出现损耗以后的补充水也是来自淡化海水。前面说过发电机组采用“水－氢－氢”方式冷却，这个“水”冷环节就是指闭式冷却水系统。然而这个系统吸收的热量该怎么散发出去呢？原来在闭式系统外面还建立了一个“开式冷却系统”，两头都开在内港池里，不断吸进、排出海水，是用流动海水的巨大热容能力把发电机组散发的热量最后带走，所以完全不需要用双曲线冷却塔做为冷却水与空气之间的对流散热装置。发电机组的内部冷却系统（闭式系统）与这个开式系统之间，完全没有水介质的直接交流，所以发电机组不会受到含盐海水的腐蚀。
有双曲线型冷却水塔的火电厂都建在内地，不能依托江河湖海建立开式冷却水系统，只能靠空气循环散热
另外，海水淡化时产生的浓盐水（海水盐度由3％提高到6％以上）每年有1800万吨，就近输送供给曹妃甸附近的南堡碱场制盐，制盐期还可缩短一半。这些产业都不是京唐公司的，而是直接属于曹妃甸工业区的项目，双方通过浓盐水供应形成一条新的产业链条，这应该算是它产生社会效益做出的贡献延伸。
在“一步”施工时，首先上U1和U2两套机组，当时还属于国内空白，完全是采用法国SIDEM公司技术，由广东山峰公司制造，整体通过海运到曹妃甸的。“二步”施工的U3及U4机组，是在吸收和借鉴国内外先进技术的基础上，自主集成创新，由北京首钢BSIET与首钢机电公司机械厂联合设计，就近在迁钢制造所有主要零部件，再运到曹妃甸现场组装。经过验证，首钢制造的装置生产出的合格成品水，电导率仅有5微西门子/厘米，远远优于设计指标。据说目前首钢BSIET正在努力实现技术的标准化、系列化及关键部件的国产化，我认为他们是要力争以此为新的起点，向着逐步为国内外钢铁企业或相关企业提供技术服务努力，打开一片新的市场。
U3和U4成套签约仪式，首钢京唐领导王毅（左五）BSIET领导何巍（左二）及法方SIDEM代表出席
京唐公司2&130吨/小时燃气锅炉为海水淡化装置提供蒸汽，但是由于发现U1和U2装置的产汽压力为3.8兆帕、温度450&#8451;，海水淡化装置在使用0.035兆帕“乏汽模式”下，会有蒸汽介质的损失，能量没有得到充分利用。这种蒸汽条件下海水淡化运行称为“TVC工况”。
<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#11年初首钢BSIET和京唐公司方面创造性地在海水淡化蒸汽进口的位置加装了2&25兆瓦“前置背压式汽轮发电机组”（这块地方是事先预留的，考虑过有加装发电设备的可能），充分利用中温中压蒸汽做功发电，并将余汽供给海水淡化装置制备除盐水。这种模式下的海水淡化运行称为“MED工况”，实现了能量的梯级利用，不仅产生了额外的发电能力，还可以大幅度降低海水淡化成本，热、电、水的联产效益更高，每年节约制水成本4500万元，同时配套发电机组每年可以产生6000多万元的发电效益。
<font STYLE="FonT-siZe: 14px" COLOR="#MW背压式汽轮机纵向剖面图
京唐公司的蒸汽动力循环与海水淡化
这样改造以后（包括新建的U3和U4机组直接就增加了发电机组），海水淡化系统就可以在需要降低汽轮机发电负荷、或中压蒸汽管网蒸汽富余时，进行TVC工况和MED工况同时运行。这种模式下海水淡化运行称为“MED+TVC工况”（这个名称可以认为是便于区别于前面所说的“纯MED工况”）。
京唐公司由此创造形成了“三工况低温多效海水淡化技术”。在实际生产中，机组不仅可以在TVC工况下运行，还可以在纯MED工况及MED+TVC工况下运行，不同工况之间可以随时切换，既可确保淡化产水，又可有效调节钢铁厂的燃气、蒸汽、电、水平衡，很好地体现了钢铁厂“循环经济、节能减排”的理念。实践证明京唐公司这4套系统的工艺流程、设备配置和性能指标均达到了世界先进水平。
海水淡化U1机组正在建设中
《首钢日报》照片，即将完工的海水淡化机组，每一套机组南侧下面有金属壳的机房
<font COLOR="#09年12月17日新华社记者拍摄：京唐公司1号和2号海水淡化装置
海水淡化机组U3和U4
<font COLOR="#11年3月8日五冶承建海水淡化配套中压汽轮机发电机组工程开工
如今京唐公司的海水淡化机组已经给自己做上品牌广告了
海水淡化后的FRP（纤维增强复合塑料）淡水成品储罐
讲了这么多与京唐公司发电有关的东西，最后再看看自备电站五大系统之一的电力传输配送中的一些关节点。
在京唐公司厂区的建立了两座220千伏变电站，分别叫“铁钢站”和“轧钢站”，主要承担负荷供电，有4条220千伏进线和3台主变11千伏母线的受送电。两座变电站是按照“四遥”（即遥信、遥测、遥控、遥调）标准设计建造的220千伏变电站，取消了常规控制屏和中央信号屏，两座变电站都按无人值守变电站的标准设计。两座220千伏变电站的电源引自唐山供电公司曹妃甸220千伏变电站，用“单塔双回”方式架空引入，线路全长5.6公里。京唐公司的用电负荷设计总量为542兆瓦，最大单一负荷为145兆瓦。每个电站安装了三台容量为240MVA电力变压器，到2011年基本上是按照“两用一备”的运行模式分列运行。高压供电和配电开关设备采用的是一种SF6气体绝缘金属封闭开关设备（六氟化硫GIS）。对于这种“六氟化硫开关”，我并不熟悉。
京唐公司2号110KV变电站电缆铺设施工
安装高压电缆是个对技术和力气都要求很高的工作
电气自动控制装置接线千头万绪，必须一丝不苟
轧钢220KV变电站的变压器在施工安装
五冶图片：日京唐公司一期二步冷轧热镀锌工程4号线两路10KV高压受电现场操作
当断开电路开关时，动触头和静触头之间都会出现导电的电弧光，直到两端分开足够远的距离时，电弧熄灭，电路才真正被断开。在低压控制设备里的接触器和空气断路器，都是用电磁线圈引导空气偏转“吹断”电弧的。而对于高压电，在近距离直接会“击穿”空气，所以自然“吹断”电弧已经是不可能了，需要采用其他“灭弧介质”把电弧与空气隔离，迅速熄灭电弧。
以前在首钢轧钢厂接触的10KV高压开关柜，都是北京开关厂制造的“油开关”，是一种“少油断路器”，我还维护过水泵房3000V开关柜里的“多油断路器”。据说10KV少油断路器在断开20千安培（2万安培）电流时的瞬时电弧功率可达1万千瓦以上，产生的电弧温度高达;以上，甚至会超过1万&#8451;。油开关用的灭弧介质是密封的绝缘油，通常是矿物油（如变压器油），其介电强度和熄灭电弧的能力都比较强。但是它很危险，在发生故障时可能因为高温引起油开关爆炸。
左为老首钢60年代的老式10KV少油断路器小车、开关柜，右为10KV多油断路器
后来在我们厂里也试验过在高压开关柜里改装10KV“真空断路器”，俗称“真空开关”，真空状态下断开电路完全不产生电弧，具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、不用检修的优点。但是这种真空断路器只能在3－10KV配电网中应用，它受到真空技术和真空材料发展水平的限制，要建造具有大容量真空灭弧室的高压真空开关非常难，我国直到80年代中期才能生产35KV等级的真空开关。
因此，在京唐公司采用的110KV和220KV等级高压供配电设备和电网当中，油断路器和真空断路器都不能用。国内外通常采用的新型高压断路器——六氟化硫开关，就成为必然的选择。而且GIS组合电器结构非常紧凑，对于减少占地很有意义。
SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体。六氟化硫（sulfur
hexafluoride）是无色无臭气体，分子式SF6，是一种无机氟化物，纯品无毒。在冷冻工业中是作为制冷剂用的，制冷范围可在－45&#8451;到0&#8451;之间。1940年前后美国军方曾经把SF6用于曼哈顿计划（核武器研制）。二战后的1947年开始提供商用。当前SF6气体主要用于电力、电气工业中。SF6气体不燃烧，没有爆燃危险，利用它很高的介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。SF6气体用于4种类型的电气设备作为绝缘介质或灭弧，例如SF6断路器及GIS等，80％用于高中压电力设备。GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas
Insulated Switchgear）。
在2009年7月底8月初，京唐公司曾经进行110KV的SF6封闭式组合电器设备公开招标，评标委员会推荐的中标人是北京宏达日新电机有限公司，这是个成立于2001年由日方（日新电机株式会社）投资85%的高新技术企业。该企业全套引进了日本“日新电机株式会社”168KV电压等级的SF6组合电器（GIS）、252kV等级的SF6组合电器（GIS）、开断大容量电容器组电抗器组复合开关，全都是由日新电机提供主要部件，在中国国内组装生产的世界一流GIS设备。
<font STYLE="FonT-siZe: 16px" COLOR="#06年10月20日在中国联合钢铁网发布过京唐公司220KV变电站项目设备的投标资格预审公告，那时我还在中联钢任人事助理，记得当时的中联钢采购商务部还是在中国钢铁工业协会（原冶金部）的院子里办公，是张炜和吴宁负责这个项目的发布，我看到只有5家合资企业获得投标资格——德国西门子、日本日新、日本东芝、法国阿海珐AREVA、瑞士ABB名下各一家。
京唐钢铁厂供配电系统居于国内同行业的领先水平，具有很多技术特点，我不在这里一一列举。但是从我看到的资料和图片中，充分感受到现在京唐公司装备的无论是高压供配电设备，还是低压配电装备，都已经远超老首钢那个时代。做为一名曾经的首钢电气工人，内心的确感到非常振奋。
<font COLOR="#01年竣工的石景山首钢厂区220KV电站工程的变压器和油断路器，占地面积3.1万平方米
首钢石景山的220KV室内配电装置，以模拟控制为主，数字系统联网控制的几乎没有
六氟化硫封闭式组合电器
日新126KV等级户外型GIS装置
<font COLOR="#.5－145KV电压等级的六氟化硫封闭式组合电器结构剖面
<font COLOR="#2KV电压等级六氟化硫封闭式组合电器结构剖面
京唐公司1号变电站里的日新126KV等级室内组合开关
京唐公司高压变电站露天的电缆引入端
《首钢日报》照片：京唐公司铁钢站220KV变电站控制台
京唐公司下属分厂用户整洁的配电室
京唐公司一期炼焦系统的配电室，地面的安全线标志与钢厂里常见的一样醒目
《首钢日报》照片：京唐公司炼钢作业部高压配电室里的景象，全部遥控，已经完全没有我印象中的样子
钢铁生产所需要的各种资源——矿石原料、煤炭、氧气、煤气、供电、热力、纯水，到此为止已经统统都有了，下面跟我一起回头看看，京唐公司最引世人瞩目的5500立方米级大型炼铁高炉的奥秘吧，它无一不涉及到我们已经熟悉的这些物质资源和中间产品，让我们开始一段“从铁到钢，从钢到材”的新旅程。
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