永通公司BPRT同軸機組建設與運行實踐

李海飛

摘要：對永通公司BPRT機組的安裝運行進行了分析總結(jié)，認為，高頂壓操作和長期穩(wěn)定的爐況是透平機作功的基礎：透平機代替減壓閥組，控制爐頂壓力更加穩(wěn)定，波動幅度小；對新工藝、新技術的應用要做到徹底消化吸收，使之成為自己的東西。

關鍵詞：高爐BPRT節(jié)能

0引言

高爐煉鐵是能耗較高的生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)高爐煉鐵工序節(jié)能降耗是鋼鐵企業(yè)降本增效的主要形式，高爐煉鐵在耗能的同時又是產(chǎn)生可利用能源的主要工序，如：化學能、熱能和壓力能等。如何有效地回收利用這些數(shù)量可觀的二次能源，成為當前鋼鐵企業(yè)節(jié)能研究的主要方向。高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(TRT)就是目前鋼鐵企業(yè)公認的有價值的二次能源回收裝置。它是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹做功來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電或協(xié)助電動機驅(qū)動風機運轉(zhuǎn)。高爐鼓風能耗約占煉鐵工序能耗的10％～15％，采用TRT裝置可回收高爐鼓風所需能量的30％左右，實際上回收了原來在調(diào)壓閥組中白白泄失的能量。2007年5月28日永通公司2#高爐建成投產(chǎn)，該高爐采用了串罐無料鐘爐頂裝料設備、陶瓷杯炭磚+水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)、全冷卻壁結(jié)構(gòu)、軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)及BPRT同軸鼓風系統(tǒng)。其中BPRT同軸機組于2008年1月21日投運。

1BPRT機組的組成

BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)是高爐鼓風機和高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置同軸系的高爐能量回收裝置的簡稱，該裝置將高爐鼓風機和高爐煤氣余壓回收透平(簡稱TRT—Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit)串聯(lián)在同一根軸系上，解決了現(xiàn)場空間不足問題，并可節(jié)省大量投資。

永通公司本套機組型號為：AV50+MPG56同軸能量回收機組，主要由電動機、齒輪箱、軸流壓縮機、變速離合器和煤氣能量回收透平組成。在設計時，根據(jù)永通公司現(xiàn)場具體情況，將TRT應用在同軸機組中，和高爐鼓風機做為同一個系統(tǒng)，取消了發(fā)電機及發(fā)配電系統(tǒng)，合并自控系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)等，避免了能量轉(zhuǎn)換的損失環(huán)節(jié)，增加了能量回收，確保裝置在各種工況下都不會影響到高爐的正常運行，并且最大限度的回收高爐煤氣能量。其配置方式如圖1：

2BPRT項目的建設

永通公司8PRT機組于2007年11月5日開始進行安裝，到2008年1月21日投運，共計78天，達到同類機組安裝、調(diào)試、投運國內(nèi)領先水平。BPRT同軸機組對永通公司是新事物，且安裝精度高，自控程度高，試車要求嚴格。為保證投運后能夠正常使用和維護，安裝期間專門抽調(diào)機械、電氣、儀表、自控等方面的專業(yè)技術人員，組成現(xiàn)場跟蹤學習小組，學習、消化吸收新技術、新工藝，并記錄安裝調(diào)試的第一手資料。同時結(jié)合陜鼓集團技術人員，制定了詳細的單機及聯(lián)動試車方案，保證了試車成功。

3BPRT機組的工作原理

當透平機正常工作時，要求高爐調(diào)壓閥組基本處于全閉狀態(tài)，此時高爐煤氣流經(jīng)入口蝶閥、入口插板閥、緊急切斷閥進入透平機，在此進行功能轉(zhuǎn)換后，經(jīng)出口插板閥、出口蝶閥進入低壓煤氣管網(wǎng)。工藝流程如圖2：

高爐煤氣在透平機內(nèi)膨脹作功，實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，將壓力能轉(zhuǎn)換成透平機轉(zhuǎn)軸的機械能，并通過變速離合器傳給軸流風機，與電動機同步驅(qū)動風機作功，電動機輸出功率下降，達到節(jié)能的目的。透平機主要性能參數(shù)見表1。

透平機的投入與切除是通過變速離合器來實現(xiàn)的。當透平機轉(zhuǎn)速低于2900r/min時，變速離合器能夠自動在線切除使透平機脫開，此時變速離合器兩側(cè)均屬獨立旋轉(zhuǎn)設備，相互不傳遞任何轉(zhuǎn)矩，從而不影響鼓風機向高爐持續(xù)正常送風；當透平機轉(zhuǎn)速達到3000r/min時，變速離合器能夠自動在線嚙合使透平機投入運行，同軸驅(qū)動鼓風機，使電動機電流降低，實現(xiàn)節(jié)能。

4BPRT同軸機組的運行

永通公司BPRT同軸機組從2008年1月21日投入運行后，運行平穩(wěn)，爐頂壓力波動控制在±2KPa以內(nèi)，高爐操作穩(wěn)定，爐況順行。在2008年的運行中，也出現(xiàn)了幾次事故停機，我們的技術人員能夠及時找出原因，進行相應解決，基本未影響生產(chǎn)；在實際運行中，我們的自控技術人員結(jié)合儀表和電氣專業(yè)，對不適應實際情況的控制程序進行了適當修改，使BPRT機組運行更加穩(wěn)定。實際運行顯示，影響透平機作功多少主要有兩個因素：一是爐頂壓力，爐頂壓力達到0.1MPa時，透平機開始作功，達到0.14MPa以上，作功明顯且穩(wěn)定：二是煤氣發(fā)生量，在相同頂壓情況下，煤氣發(fā)生量大，作功明顯。現(xiàn)在高爐正常生產(chǎn)，頂壓按155KPa控制，透平機進口煤氣量在14.5～16.5Nm³/h之間。2008年2～12月份8PRT機組電耗見表2。

從2008年2月1日到12月31日，共計335天，同軸機組運行7959小時，作業(yè)率為98.8％，累計節(jié)電1678萬千瓦時，經(jīng)濟效益顯著。

5結(jié)語

①軸流壓縮機為高爐送風，具有流量調(diào)節(jié)范圍寬和效率高的特點。②透平機代替減壓閥組，能很好的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定爐頂壓力，且對爐頂壓力控制靈敏，波動幅度小，實際運行顯示爐頂壓力波動在±2KPa以內(nèi)。⑨高爐爐況長期保持穩(wěn)定是實現(xiàn)透平機作功的基本條件，是實現(xiàn)高爐強化冶煉并提升透平機作功的基礎。④提高頂壓和增加煤氣發(fā)生量可以直接提高透平機的作功量。⑤對新工藝、新設備的應用，要在建設初期就開始學習、消化吸收，使之真正成為自己的東西，這樣才能確保投運后的日常操作和維護。