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创新节能增效发展的TRT 2008-06-24 16-13 陕鼓动力股份有限公司 柳黎光 高炉煤气余压透平发电装置（TRT）是利用高炉炉顶的余压，把煤气导入透平膨胀做功，驱动发电机发电的能量回收装置。一般地，TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30～50，降低炼铁能耗；同时该装置还能净化煤气、降低管网噪音污染。 一. 目前TRT的现状 随着节能意识的提高，人们争上TRT项目的热性越来越高，从1979年至今，陕鼓已为钢铁企业提供了300多套TRT装置，并成功出口到巴西、印度、韩国等国家，取得了十分良好的业绩。据不完全统计国内目前大约有400台/套TRT机组，每台若按平均发电8000KW计算，年回收电能6912万度/台，电价按0.50元/kWh，可实行年总收益3456万元/台，如果生产成本按收益的10计算，则每年的净收益达到3110万元/台；若按300台计算，则每年的净收益达到93亿元；节能增效的产能是十分巨大。 二．新技术的创新应用 1.高精度顶压智能稳定控制技术 它整合了陕鼓二十多年来所积累的传统TRT装置稳定控制的实践经验。通过运用管网流体力学原理，建立起顶压波动量与控制调节量之间的高级数学模型和先进控制算法，同时采用了一种的具有自我修正完善功能的混合式智能专家控制算法和高级切换算法。经过在柳钢、韶钢、太钢、宝钢无锈、天钢等现场实际应用，TRT正常运行时，高炉顶压波动范围为１.5-2Kpa（国际先进水平为5kPa）。TRT甩负荷时，高炉顶压波动范围为2.5-4Kpa（国际先进水平为8kPa）。提高了TRT装置运行的安全可靠性，提高了炼铁的冶炼强度及生铁产量，其控制技术处于国际领先水平。 2.3H-TRT技术 目前TRT的使用，仍然停留在节能发电，控制炉顶压力的一般使用上，能否在此基础上，深挖潜力，发挥更大的节能效益。通过研发提出了一个新的观点，推出了“提高高炉冶炼强度的顶压能量回收系统”简称3H-TRT，是陕鼓和浙江大学历时五年合作研发的新一代节能环保系统。它通过安装TRT装置，不仅能回收高炉炉顶煤气具有的压力能和热能，而且通过采用具有国际领先水平的STPC技术对高炉顶压进行高精度的智能控制，可升高高炉顶压的设定值，增大高炉送风的质量流量，从而提高高炉的冶炼强度，降低焦比、实现高炉高效化。据报道，高炉高压操作可以实现强化冶炼，提高产量，降低焦比的效果。高炉炉顶压力每提高10Kpa，可增加风量2～3；对于大型高炉顶压提高10Kpa，增产1.10.2，焦比下降0.5～1.0，同时高炉高压操作有利于冶炼低硅铁。我国一大批中小高炉就是通过提高顶压，实现大风量操作、高利用系数从而实现高炉高效化炼铁技术。采用3H-TRT系统不仅回收了以往在减压阀组浪费掉的能量，而且可提高高炉利用系数2～3，降低焦比1～3％，从而增加高炉生铁日产量，降低高炉冶炼成本，进一步强化高炉冶炼。3H-TRT（见表1）对进一步提高我国钢铁工业资源、能源利用率，减少废弃物排放量，最大限度降低产品的能源消耗量和提高产品质量具有重要战略意义。 表1国内某钢铁股份公司的1750M3高炉采用3H-TRT系统后的比较数据 传统工艺，顶压设定值145kPa 3H-TRT, 顶压设定值170kPa 样本时间 2005年10月11日～10月19日 2006年1月21日～1月31日 样本数量 9份 11份 平均产量 4404T/D 5003T/D 平均焦比 398KG/T 348KG/T 平均煤炭 130KG/T 155KG/T 平均风温 1097 1156 统计结论 提高顶压17.2，提高产量14.0％，降低焦比14.5％ 3.BPRT技术 煤气透平与电机同轴驱动的高炉鼓风机组（Blast Furnace Power Recovery Turbine）简称BPRT装置，该装置集成了高炉鼓风和能量回收两个机组的功能。它是由电能和煤气能双能源驱动的鼓风机组，在该机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机的机械能转变为电能和电能转变为机械能的二次能量转换的损失，回收效率更高。当透平正常工作时，离合器处于啮合工作状态，把透平回收的功率传递给高炉鼓风机。当炉况不顺煤气量小或高炉休风时，离合器自动将高炉煤气透平断开，既保证了高炉的正常生产，又保证了能量的充分利用。BPRT机组是第一次将煤气透平和高炉鼓风机两套机组合并；而作为同一系统来设计，使TRT原有的庞大系统简化合并，取消发电机及发配电系统，合并自控系统，润滑油系统，动力油系统等，并将回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上，避免能量转换的损失，使驱动鼓风机的电机降低电流而节能。该机组第一次应用于河南安阳永兴450m3高炉，从2004年投运至今, 运行一切正常，（见图1）满足高炉送风的工艺需求而节能，用户很满意。随着机组成套技术的研制、应用和经验总结，BPRT同轴装置取得突破性的发展己应用于济源等钢铁公司四十多台套的业绩。该机组的创新，是第一次将高炉鼓风机与煤气透平串联在同一根轴系的同轴机组。是国产第一套应用450 m3高炉，而虽先投运的第一套同轴系的三机组。填补了国内外空白，为世界首创。 图1 4.共用型TRT技术 两座高炉共用一套高炉煤气余压透平发电装置是共用型高炉煤气余压透平发电装置的简称。为此，陕鼓开发了两座高炉共用一套透平的能量回收装置， 利用两座高炉各自的大型阀门系统，把煤气导入同一透平的不同流道，驱动一台发电机发电，使用两套可调静叶同时控制两座高炉的顶压，同时该机组可满足一座高炉运行；另一座高炉休风或没有生产的工艺要求。该技术可用于同等规格炉型，也可用于不同规格炉型。 工艺系统流程见图2 图2 两座高炉的高炉煤气经除尘后，分别从两侧进入共用型TRT，通过机壳导流使气体转成轴向进入叶栅，气体在静、动叶栅组成的各自独立的流道中不断膨胀做功，压力和温度逐级降低，转化为动能使之旋转，带动发电机发电。叶栅出口的气体经过扩压器扩压，以提高其背压达一定值，然后经排气蜗壳从中间排出，进入管道。即两侧进气，中间排气。 经过科研攻关，陕鼓巳成功地将此技术应用于津西二合一高炉TRT装置中，这是国产第一套应用先进的控制技术，而且是率先投运的第一套全干式共用型高炉TRT。该机组的投运，对节能、增效以及的推广应用，具有十分深远的意义。目前已应用淮钢等四十多台套机组，用户相当满意。 5.湿式转干式改造技术 某钢2500m3高炉采用湿法两级文氏管系统对高炉煤气进行净化，由于湿法高炉煤气净化系统具有能耗高、净煤气含水量高（煤气热效率低）、高炉煤气余压发电设施出力低等缺点，决定改建干法布袋除尘设施代替原有湿法清洗设施，现有湿法作为干法布袋除尘的备用设施。经一年多的努力实践，己成功进行了5-6座高炉的湿转干改造。据不完全统计，一座2500m3高炉湿转干后，同比可提高20-30％的发电量，每套/年可节约除尘用水数千吨，可增加产值6000-8000万元，为节能减排发挥着巨大的功效。 三.发展与展望 国产TRT从79年开始研制，己应用在400-5250m3高炉，煤气流量从10-80万m3/h，各种高炉除尘方式的干式、湿式及干湿两用TRT机组，在设计、成套、控制、制造、安装、调试诸方面。自行开发了一级可调静叶及两级全静叶可调的透平主机，采用国际主流的SIEMENS、Quantum 、ABB等DCS/PLC控制系统，实现TRT系统的过程检测与控制。完成TRT装置的全自动启车、停机、升速、并网、升功率和调顶压等项功能。实现了机电、电液、仪电一体化的自动化控制，操作简便、可靠性高。虽然TRT历经四百台套的发展实践，取得了一些成绩。但在产品的可靠性，5000 m3以上大高炉TRT技术，与几家国际知名公司相比，仍有一定差距，需要我们不断创新，不断努力，牢牢掌握住TRT的核心技术；在高精度顶压稳定控制技术；BPRT同轴机组；干、湿两用TRT机组；共用型TRT机组中发展我们的国产TRT，为节能减排多作贡献。 中国钢铁新闻网 2008.06.30