BPRT技術(shù)在天鋼聯(lián)合公司的應(yīng)用

劉孝義 周年杰

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

1 概述

天津天鋼聯(lián)合鋼鐵有限公司（簡稱天鋼聯(lián)合公司）是天津鋼鐵集團(tuán)有限公司的控股子公司。該公司由天津鋼鐵集團(tuán)有限公司和天津達(dá)億鋼鐵有限公司于2009年9月共同出資組建。公司以天津鋼鐵集團(tuán)有限公司為依托，利用天津鋼鐵集團(tuán)有限公司的資金、技術(shù)、管理優(yōu)勢，結(jié)合天津天鋼聯(lián)合鋼鐵有限公司經(jīng)營特點(diǎn)，將實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行、高利潤產(chǎn)出、節(jié)能降耗作為公司目標(biāo)，通過不斷采用先進(jìn)的冶金技術(shù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了公司生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和生產(chǎn)設(shè)備的升級改造，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到年產(chǎn)鐵400萬t、鋼400萬t能力。為了降低生產(chǎn)成本，我公司采用了多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，BPRT機(jī)組就是其中非常成功的一項(xiàng)。

聯(lián)合公司現(xiàn)有5座高爐，其中1#高爐是2009年對原有的210m3小高爐進(jìn)行升級改造，為了實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)的節(jié)能降耗、穩(wěn)壓、高產(chǎn)之目標(biāo)，在1#高爐改造之際，采用BPRT技術(shù)。機(jī)組2010年8月在天鋼聯(lián)合正式竣工投產(chǎn)，經(jīng)近一年的運(yùn)行，BPRT同比公司同類型高爐軸流風(fēng)機(jī)折算節(jié)電25%～30%，節(jié)電效果明顯。

2 工藝結(jié)構(gòu)

同軸BPRT節(jié)能機(jī)組即高爐煤氣透平和高爐鼓風(fēng)機(jī)同軸系能量回收機(jī)組 (Blast Furnace Power Recovery Turbine)，簡稱BPRT裝置，是一種利用高爐爐頂煤氣壓力能和氣體顯熱，把煤氣導(dǎo)入膨脹透平做功作用于高爐鼓風(fēng)機(jī)上的能量回收成套裝置。該機(jī)組將高爐鼓風(fēng)機(jī)、高爐煤氣余壓回收透平(簡稱TRT)和電動機(jī)串聯(lián)在同一根軸系上，高爐正常生產(chǎn)時高爐余壓通過透平機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動風(fēng)機(jī)運(yùn)行，從而減少了電機(jī)電流而達(dá)到節(jié)電的目的。

BPET系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的TRT裝置和高爐鼓風(fēng)機(jī)組。它主要是在傳統(tǒng)TRT裝置和高爐鼓風(fēng)機(jī)組的基礎(chǔ)上，通過變速離合器把兩套機(jī)組聯(lián)結(jié)在一起，同時將高精度頂壓智能穩(wěn)定系統(tǒng)集成在機(jī)組3H—TRT自控系統(tǒng)中(3H即三高：高精度頂壓穩(wěn)定性控制技術(shù)；為提高頂壓設(shè)定值創(chuàng)造有利條件；提高高爐利用系數(shù)降低焦比)。它主要由透平主機(jī)、高爐鼓風(fēng)主機(jī)、大型閥門系統(tǒng)、潤滑油控制系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、高低壓電氣控制系統(tǒng)、自動化儀表控制系統(tǒng)、高精度頂壓智能穩(wěn)定系統(tǒng)等十大部分組成。相對單獨(dú)的TRT系統(tǒng)取消了發(fā)電機(jī)及發(fā)配電系統(tǒng)，合并了自控系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)等，有效簡化了系統(tǒng)的配置，使設(shè)備更緊湊、管理更集中，解決了我公司現(xiàn)場空間不足的問題，并且節(jié)省了投資及運(yùn)行費(fèi)用。

在該機(jī)組中，高爐煤氣透平回收能量不是用來發(fā)電，而是直接同軸驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)，沒有發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎碗娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的二次能量轉(zhuǎn)換的損失，回收效率更高。通過該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能回收高爐爐頂煤氣所具有的壓力能和熱能，降低煤氣輸送管網(wǎng)的流動噪聲，還可穩(wěn)定頂壓、風(fēng)壓、流量，從而提高高爐的冶煉強(qiáng)度和產(chǎn)量。450m3高爐爐頂煤氣壓力為130kPa，常規(guī)高爐此部分壓力能通過減壓裝置減壓到20kPa供入煤氣管網(wǎng)。而高爐采用BPRT裝置，將此壓力能回收用來驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)做功，在給高爐送風(fēng)的同時回收高爐煤氣能量，節(jié)約能源的同時，不會對生產(chǎn)和煤氣質(zhì)量造成影響，從而起到節(jié)能降耗的作用。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，目前聯(lián)合公司三座1080m3高爐的BPRT機(jī)組正在組裝。

3 工藝流程

聯(lián)合公司采用的BPRT機(jī)組的型號為：AV45-12同軸能量回收機(jī)組，主要由電動機(jī)、齒輪箱、軸流壓縮機(jī)、變速離合器和煤氣能量回收透平組成。

機(jī)組啟動時，先由電動機(jī)將鼓風(fēng)機(jī)帶到額定工況向高爐送風(fēng)，待高爐運(yùn)行正常后將約150Kpa、150℃左右的高壓高溫煤氣引入煤氣透平，通過離合器的在線投入功能與鼓風(fēng)機(jī)連接，與電動機(jī)共同驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)。運(yùn)行時通過軸流壓縮機(jī)的靜葉調(diào)節(jié)高爐送風(fēng)量，通過煤氣透平的靜葉調(diào)節(jié)頂壓，同時煤氣透平可在高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，根據(jù)高爐工況所引起的煤氣壓力變化情況，通過離合器在線投入或切除，而不影響高爐鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，且保證了高爐頂壓穩(wěn)定。煤氣通過透平機(jī)后壓力最低降為12 Kpa、溫度最低降為70℃的低壓低溫煤氣 (透平出口壓力的高低與外網(wǎng)壓力有關(guān))，將煤氣從高爐中帶出的能量回收利用，然后送入外網(wǎng)。

圖1 高爐BPRT機(jī)組系統(tǒng)示意圖

機(jī)組通過離合器在線投入或切除后，必要時通過大型閥門系統(tǒng)中DN1600快速切斷閥與兩臺DN600旁通閥相反互動作用，在0．5s內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)組與管網(wǎng)的自動連接與切除。管網(wǎng)與透平機(jī)切斷后，由兩臺DN600旁通閥通過自動控制系統(tǒng)起到調(diào)整、穩(wěn)定頂壓的作用。檢修時利用進(jìn)出口插板閥和蝶閥把機(jī)組與煤氣管網(wǎng)斷開。

4 BPRT的使用及注意事項(xiàng)

聯(lián)合公司BPRT機(jī)組于2009年底開始進(jìn)行安裝，2010年8月份正式投入運(yùn)行。為保證BPRT投運(yùn)后的正常運(yùn)行，安裝期間，煉鐵廠、計(jì)控處和機(jī)動處有關(guān)技術(shù)人員調(diào)研、學(xué)習(xí)、分析和研究，并結(jié)合聯(lián)合公司現(xiàn)場實(shí)際，與設(shè)備廠家認(rèn)真交流、積極溝通，嚴(yán)格審查每個環(huán)節(jié)，確保不出紕漏，保證了安裝的質(zhì)量。技術(shù)人員制定了詳細(xì)的單機(jī)及聯(lián)動試車方案，并多方論證，確保了試車成功。

聯(lián)合公司BPRT同軸機(jī)組從8月份投入運(yùn)行后，運(yùn)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。雖然也出現(xiàn)了幾次事故停機(jī)，但技術(shù)人員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行相應(yīng)解決，未影響生產(chǎn)。

總結(jié)BPRT機(jī)組投運(yùn)至今的運(yùn)行情況，我們認(rèn)為BPRT操作最關(guān)鍵必須注意以下幾點(diǎn)：

4.1 對BPRT機(jī)組維護(hù)、檢查一定要到位，定期定時維護(hù)、檢查，如檢查是否有堵塞現(xiàn)象、漏氣現(xiàn)象等。并作為一項(xiàng)制度來執(zhí)行。

4.2 要嚴(yán)格監(jiān)測制度，即對CO濃度的監(jiān)測。有專人負(fù)責(zé)，監(jiān)測儀器必須確保準(zhǔn)確，要定期校驗(yàn)。

4.3 嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，操作人員必須熟記BPRT操作規(guī)程，確保準(zhǔn)確操作設(shè)備。

4.4 氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)應(yīng)有報(bào)警裝置，確保安全、不間斷、連續(xù)供氣。

4.5 對檢修、維護(hù)、操作等人員要進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗。要讓所有涉及BPRT機(jī)組人員認(rèn)真學(xué)習(xí)，消化吸收，使之真正成為自己的東西，這樣才能確保BPRT機(jī)組的安全操作和運(yùn)行。

5 經(jīng)濟(jì)效益

我公司1#高爐配套的BPRT機(jī)組于2010年8月投運(yùn)，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，軸振動在7～20μm左右，軸承溫度小于75℃；高爐頂壓波動幅度很小，約±1～3KPa；透平投運(yùn)后，煤氣能量參數(shù)從壓力145 KPa、溫度145℃左右降為壓力20 KPa、溫度46℃左右，電機(jī)電流最大從483A降低到230～270A左右。

正常情況下BPRT機(jī)組平均每噸鐵節(jié)電大約在25%～30%，噸鐵節(jié)約成本為9.12元，年創(chuàng)效益547.2萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

此外，切除透平機(jī)組煤氣管網(wǎng)噪聲約110 dB(A)左右，該機(jī)組投運(yùn)后經(jīng)測定管網(wǎng)噪聲為80dB(A)左右。煤氣管網(wǎng)噪聲比機(jī)組投運(yùn)前降低約30dB(A)，

因此該項(xiàng)技術(shù)既有一定的經(jīng)濟(jì)效益，又有一定的環(huán)境效益，是經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益“雙贏”的節(jié)能項(xiàng)目

6．結(jié)束語

BPRT機(jī)組不僅回收了以往在液壓閥組浪費(fèi)掉的能量，而且將煤氣透平產(chǎn)生的壓力能直接作用于鼓風(fēng)機(jī)上，同軸驅(qū)動，節(jié)省了能源的二次轉(zhuǎn)換，可同比提高能源利用效率3%～5%，降低能耗，是一項(xiàng)值得推廣的節(jié)能技術(shù)。BPRT機(jī)組是我公司新投入的節(jié)能裝置，需要我們進(jìn)一步探索和研究，確保其發(fā)揮更大的節(jié)能效益。