TRT设备简介

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                                                            TRT设备简介
1 概况
    高炉煤气余压透平发电装置(Top Gas PressureRecovery Turbine，简称TRT)是一种节能设备。它是利用高炉炉顶煤气的余压余热，把煤气导人透平膨胀机，使压力能和热能转化为机械能，驱动发电机发电的一种能量回收装置。这种装置既回收了高炉减压阀组白白泄放的能量，减少管道振动，降低噪音，且大大改善了高炉炉顶压力的调节品质；同时该装置运行过程中不产生任何污染和公害，发电成本低，回收能源效果显著。一般可回收高炉鼓风机能量的30％ ～50％ ，我国现有1000m3以上的高炉大部分都配套了TRT装置，给企业带来了可观的经济效益和社会效益。
    过去由于高炉炉顶压力较低，净煤气温度不高，投资TRT装置的回收周期较长等原因，致使在高炉上配套TRT一直处于真空。针对当前我国能源供应紧张，而钢铁企业又能耗过高的状况，如果能开发出适应高炉的TRT装置，无论对节约能源、降低炼铁成本，还是对提高企业经济效益和社会效益都具有特别重要的意义。随着高炉无料钟炉顶技术及煤气干法布袋除尘工艺的发展和成熟，使得高炉顶压和净煤气温度大大提高，余压透平发电装置由湿式向干式发展，这些都为中小高炉配套TRT创造了有利条件。
2 高炉配套TRT装置的条件
2．1 高炉煤气系统现状
    炉顶排出的煤气含有大量的粉尘，经干法除尘后，净煤气含尘量降到5 mg／m3以下。炉顶压力用减压阀组控制，减压阀后压力由煤气柜和管网压力决定，因此，高炉煤气由减压阀组节流，将压力降到管网压力，送至用户，其压力能和热能白白浪费损失，以管道高噪音和强振动的形式释放，造成能源浪费和严重的环境污染。
2．2 高炉的自然条件
    高炉从风口吹人l100~1300℃的热风，使焦碳在炉内燃烧，制造高温还原气，该还原气在高炉炉体内上升，还原炉体内的铁矿石，高炉煤气以200～300℃的温度从炉顶排出，其排出量为每吨生铁1400~1500 m3 。
    另外，为了充分利用炉内还原气体，提高高炉冶炼强度和利用系数，必须提高炉顶压力，另外煤气布袋除尘技术和设备的发展，干法布袋除尘工艺在高炉上广泛使用，使得净煤气温度大大提高，平均煤气温度由湿法的50 ℃提高到120~150℃。从煤气所具有的压力和煤气温度来看，完全具备了配套TRT的有利条件。
2．3 高炉煤气余压透平发电功率的计算
    干法布袋除尘的煤气含水量少，温度高。从热力学的观点来看，煤气的膨胀为不可逆绝热膨胀过程，根据气动学原理，以及国内外的成功试验经验，透平回收功率可简化用下列公式计算：

式中：
N－发电机功率．kW；
Q—通过透平的煤气量，m3／h；
CP—  煤气的等压比热，kcal／m，•k；
T－透平进口煤气温度，℃ ；
P1－透平进口煤气压力，kPa；
P2－透平出品煤气压力，kPa；
K－气体绝热系数；
fd—煤气装水汽冷凝器所放出的汽化潜热的修正系数；
?－透平综合效率，％ 。
    由上式可以看出，透平回收功率Ⅳ随着流量Q、比热CP 、透平效率? 进气温度T 、进气压力P1的增加而增加，随着中小高炉工艺系统的发展，炉顶设备和除尘系统相继采用了无料钟炉顶和干法布袋除尘，提高了净煤气压力和温度，如配套TRT装置，可明显提高透平回收功率。因此，中小高炉采用无料钟炉顶和干法布袋除尘设备，为中小高炉配套TRT装置提供了必要条件。
3 高炉配套TRT装置的可行性分析
    下面以某钢1高炉为例， 高炉配套TRT装置的节能情况。
3 1  特点：高炉采用无料钟，煤气除尘采用干法布袋除尘。
炉容：5000 m3 ；
炉顶压力：270—275 kPa；
煤气温度：120℃ ；
煤气量：70~75万m3／h。
3．2 透平主机选型
      主机采用干式、两级反动式透平。机组采用二级静叶可调，以加大变工况范围，改善变工况性能，做到可全关闭。
4 . 高炉配套TRT装置的技术特点
4．1 静叶调节控制炉顶压力
    静叶控制是指用透平静叶进行炉顶压力控制，可以进行自动控制，其目的是为了最大限度地回收能量和保持炉顶压力稳定。高炉煤气发生量的变化是对静叶调节控制有影响的因素之一。该变化是每隔几分钟由高炉上料及其他原因导致的，因此设计透平静叶调节控制系统时，应充分考虑这一煤气条件的变化，必须确保高炉冶炼工艺要求，其中最关键的是要确保高炉顶压的稳定性。
    陕鼓为某钢高炉配套的余压透平发电装置，其炉顶压力的控制采用静叶调节控制系统，旁通快开阀和减压阀组是作为保护备用，以便在TRT装置出现紧急情况时切换，保持炉顶压力稳定。
4．2 静叶做到全关闭
    在以前大高炉配套的TRT装置中，转子主轴比较重，由于种种原因，静叶关不严，造成在启动过程中冲动转速直接达到1 000 r／min以上，在低转速阶段转速无法控制。对于TRT透平主机，由于转子主轴相对较轻，如果静叶关不严，则冲动转速可能更高，给其可控的升速区域很少，不利于并网和控制。陕鼓在消化引进国外先进技术的基础上，已经攻克了这一课题，并在某钢1 高炉TRT调试中得到验证。
4．3 高炉配套TRT须有最低的能源消耗量
    TRT运行时，整个系统需要消耗一定的水、电、气(氮气)等。由于高炉的发电功率一般在22000~23000kW左右,为了节约运行成本，要求其消耗量指标越小越好。在TRT装置中氮气主要用于轴端密封，如果透平主机氮气密封技术水平高，其耗氮量就很小.。
5 结语
    高炉配置TRT具有明显的节能效果，每吨铁可回收电能35—45kW •h左右，可有效降低炼铁成本，稳定炉顶压力，减少管道振动，降低噪声，改善环境。另外，高炉配置 TRT装置以后，如何缩短透平的停车时间、防止透平效率降低是设备维护和管理方面的重要研究课题。根据目前国内TRT制造技术，静叶控制启动过程完全可靠，是否设置启动阀等问题有待于进一步探讨。