全干式TRT技術(shù)及在重鋼的應(yīng)用

張朋

（重慶鋼鐵股份有限公司能源管控中心，重慶401254）

全干式TRT技術(shù)及在重鋼的應(yīng)用

張朋

（重慶鋼鐵股份有限公司能源管控中心，重慶401254）

綜述了三種TRT技術(shù)，有濕式TRT技術(shù)、全干式TRT技術(shù)以及干濕兩用TRT技術(shù)，并主要介紹了重鋼全干式TRT技術(shù)運(yùn)行情況以及其中存在不足之處和改進(jìn)措施。

TRT技術(shù)；全干式；應(yīng)用現(xiàn)狀

1 前言

重鋼環(huán)保搬遷一期工程新建2500 m3高爐3座，年產(chǎn)鋼600萬t左右，3座高爐分別于2009年12月、2010年11月、2011年11月投產(chǎn)。為了構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)，發(fā)展清潔生產(chǎn)，促進(jìn)節(jié)能降耗，建設(shè)綠色鋼城，重鋼新區(qū)采用了諸多先進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)，包括燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)、煉鋼軋鋼余熱發(fā)電技術(shù)、CCPP技術(shù)、CDQ技術(shù)、燒結(jié)脫硫技術(shù)、煤調(diào)濕技術(shù)、轉(zhuǎn)爐干式除塵技術(shù)等，而全干式TRT技術(shù)是其中重要節(jié)能減排技術(shù)之一。

2 TRT技術(shù)

高爐煤氣余壓透平發(fā)電技術(shù)（簡稱TRT技術(shù)）是利用高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的高溫高壓煤氣，經(jīng)透平機(jī)膨脹做功，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。TRT發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不僅可回收大量電能，降低煉鐵工序成本，而且可降低減壓閥組區(qū)域的噪聲和振動(dòng)，大大改善了煉鐵區(qū)域的環(huán)境。這種發(fā)電方式既不消耗任何燃料，也不產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電成本十分低廉。

高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)中的重要二次能源，有很高的利用價(jià)值，但因高爐煤氣中含有大量粉塵，必須經(jīng)過除塵凈化后才能使用。因此，按對(duì)高爐煤氣凈化方式的不同，TRT技術(shù)可分為濕式TRT技術(shù)、干濕兩用TRT技術(shù)和全干式TRT技術(shù)三類。

攀鋼4#高爐，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)采用的是濕式雙文系統(tǒng)。1996年，在保留原濕式雙文系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并聯(lián)了一套布袋除塵系統(tǒng)，并配套了相應(yīng)的干式TRT。當(dāng)時(shí)因布袋除塵器在大型高爐上只是處于試用階段，運(yùn)行初期，出現(xiàn)許多問題，如果不配備濕式備用系統(tǒng)，存在一定風(fēng)險(xiǎn)性，兩種系統(tǒng)狀態(tài)必要時(shí)可以自動(dòng)切換運(yùn)行，適應(yīng)煤氣溫度變化性強(qiáng)，且可提高發(fā)電效率。

3 重鋼新區(qū)全干式TRT技術(shù)

3.1 工藝流程簡述

重鋼新區(qū)3×2500 m3高爐的TRT技術(shù)均為全干式TRT技術(shù)。高爐煤氣除塵系統(tǒng)采用的是二級(jí)除塵，即重力除塵器—干式布袋除塵器兩級(jí)除塵?；母郀t煤氣先經(jīng)過重力除塵器粗除塵后，當(dāng)溫度在正常范圍時(shí)（80℃～280℃）,再經(jīng)過干式布袋除塵器精除塵，除塵后的煤氣經(jīng)TRT系統(tǒng)后，一部分熱煤氣輸送到高爐熱風(fēng)爐，剩余煤氣經(jīng)降溫裝置降溫后進(jìn)入煤氣管網(wǎng)，供CCPP、燒結(jié)石灰等用戶使用。當(dāng)TRT不運(yùn)行時(shí)，除塵后的煤氣經(jīng)減壓閥組、消音器減壓后與TRT出口管道匯合。其工藝流程如圖1所示。

3.2 布袋除塵系統(tǒng)

重鋼新區(qū)除塵系統(tǒng)由12個(gè)大直徑（6 m）布袋除塵器和1個(gè)大灰倉組成，采取雙排并聯(lián)布置，有效地減少了占地面積。每個(gè)布袋除塵器內(nèi)由450條直徑為160 mm，長度為6m，具有耐高溫、高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐負(fù)荷等特點(diǎn)的氟美斯9806布袋構(gòu)成，總過濾面積為16000 m2。大灰倉內(nèi)由120條直徑為160 mm，長度為2 m的防水纖維針刺氈的布袋構(gòu)成。每個(gè)除塵器都設(shè)有煤氣進(jìn)、出口切斷閥，含塵量檢測裝置，氮?dú)饷}沖反吹裝置，卸灰裝置、振動(dòng)裝置及氮?dú)獍骰b置。重鋼1#高爐煤氣凈化工藝流程如圖2所示。

圖1 重鋼新區(qū)全干式TRT系統(tǒng)工藝流程圖

圖2 重鋼1#高爐煤氣凈化工藝流程

3.2.1 含塵量檢測裝置

為確保煤氣質(zhì)量，提高煤氣利用效率，在除塵器出口均設(shè)有含塵量檢測裝置。當(dāng)某個(gè)布袋除塵器煤氣出口管上含塵量超過設(shè)定值時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷該除塵器，需及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和更換布袋。

3.2.2 氮?dú)饷}沖反吹裝置

為保證布袋脈沖反吹清灰和氣力輸灰正常運(yùn)行，安裝有氮?dú)饷}沖反吹清灰調(diào)壓裝置和氣力輸灰調(diào)壓裝置。兩套調(diào)壓裝置均采用一級(jí)調(diào)壓，閥前壓力均為1.6 MPa，閥后壓力分別為0.45～0.5 MPa和0.2 MPa。

在脈沖反吹清灰調(diào)壓裝置和氣力輸灰調(diào)壓裝置前設(shè)置了一臺(tái)容積為30 m3，壓力為1.8 MPa的氮?dú)鈨?chǔ)氣罐，以保證布袋凈化系統(tǒng)用氮?dú)獾姆€(wěn)定性。

3.2.3 卸灰裝置

布袋除塵器的卸灰采用氮?dú)鈿饬斔头绞?，除塵器卸下來的瓦斯灰（含鐵塵泥），通過氣力輸灰管道，在氮?dú)獾尿?qū)動(dòng)下，輸入大灰倉后，定時(shí)通過加濕給料機(jī)卸到輸灰車上外運(yùn)，并進(jìn)行回收利用。

3.3 TRT系統(tǒng)

煤氣余壓回收透平發(fā)電成套設(shè)備由煤氣膨脹透平機(jī)、發(fā)電機(jī)、潤滑油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、煤氣進(jìn)出口閥門系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)幾大部分組成。重鋼2#高爐TRT工藝流程如圖3所示。

TRT技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效平衡爐頂壓力，確保高爐安全生產(chǎn)。當(dāng)TRT不運(yùn)行時(shí)，爐頂壓力僅通過調(diào)節(jié)減壓閥組單獨(dú)控制；當(dāng)TRT啟動(dòng)、正常運(yùn)行、正常停車和緊急停車時(shí)，通過對(duì)兩級(jí)透平靜葉開度和減壓閥組開度的有機(jī)協(xié)調(diào)來控制爐頂壓力，以實(shí)現(xiàn)TRT的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行。

3.4 采用的關(guān)鍵技術(shù)措施

圖3 重鋼2#高爐TRT工藝流程

（1）高爐爐頂設(shè)有無級(jí)噴水降溫裝置。當(dāng)荒煤氣溫度高于280℃時(shí)，高爐爐頂噴水降溫裝置自動(dòng)啟動(dòng)，以降低荒煤氣溫度，有效地防止了高溫煤氣燒毀布袋現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）除塵器進(jìn)口前設(shè)有荒煤放散塔。當(dāng)荒煤氣溫度低于80℃時(shí)，荒煤氣將通過荒煤放散塔進(jìn)行燃燒放散，有效地防止了低溫煤氣中的含鐵塵泥堵塞布袋。

（3）除塵器設(shè)有過壓保護(hù)裝置。每個(gè)箱體均設(shè)有安全閥，當(dāng)壓力過高時(shí)，安全閥自動(dòng)打開泄壓，保護(hù)除塵系統(tǒng)及TRT系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（4）箱體和熱煤氣管道采用保溫措施。通過對(duì)箱體和熱煤氣采用外保溫措施，減少煤氣熱量的損失，提高TRT發(fā)電量。

（5）TRT煤氣出口管道附近安裝有煤氣噴淋降溫裝置。通過對(duì)透平出口煤氣的降溫，有效地提高了透平入口與出口的能差，進(jìn)一步提高TRT發(fā)電效率。

（6）氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)。為了防止高爐煤氣泄漏，在透平主機(jī)軸端通入氮?dú)膺M(jìn)行密封。

（7）采用耐高溫、高強(qiáng)度的氟美斯布袋。在保證高爐穩(wěn)定正常運(yùn)行情況下，通過采用氟美斯布袋，可始終保持爐頂高溫高壓狀態(tài)下運(yùn)行，進(jìn)而提高了TRT入口側(cè)煤氣穩(wěn)定和壓力，以提高發(fā)電量。

3.5 應(yīng)用現(xiàn)狀

3.5.1 布袋除塵系統(tǒng)

布袋除塵系統(tǒng)自在重鋼新區(qū)投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定，除塵效率高，出口煤氣含塵量在5 mg/m3以下。但剛投運(yùn)時(shí)仍存在以下不足之處，并已先后進(jìn)行了改進(jìn)和完善。

（1）放灰時(shí)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。大灰倉放灰采用的是加濕給料機(jī)的方式向運(yùn)灰車中放灰，因加濕給料機(jī)加濕不均，導(dǎo)致放灰時(shí)產(chǎn)生揚(yáng)塵。改進(jìn)措施：①在大灰倉周圍設(shè)置半封閉圍墻；②將加長加濕給料機(jī)機(jī)身的長度，提高混合均勻度。通過采用以上措施后，揚(yáng)塵大幅度降低。

（2）箱體和大灰倉安全附件為泄爆膜，當(dāng)壓力過大，泄爆膜打開后不能復(fù)位，煤氣外泄可能引發(fā)次生生產(chǎn)安全事故。改進(jìn)措施：將所有泄爆膜更換為自動(dòng)復(fù)位式安全閥。

（3）輸灰管道在彎頭處由于干灰摩擦易泄漏。改進(jìn)措施：減小輸灰管道彎頭角度；加厚拐彎處管道壁厚；在輸灰管道內(nèi)壁采用耐磨襯里。

3.5.2 TRT系統(tǒng)

TRT系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)良，發(fā)電效率最高可達(dá)95%（設(shè)計(jì)值86%）。通過加強(qiáng)管理，強(qiáng)化協(xié)調(diào)、精細(xì)操作，在保證煤氣管網(wǎng)壓力的前提下，不斷提高煤氣綜合利用率。并加強(qiáng)與高爐之間的溝通，在保證高爐爐頂壓力的前提下，縮短電動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行時(shí)間，保證自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行作業(yè)率，提高TRT噸鐵發(fā)電量。

目前，重鋼新區(qū)全干式TRT發(fā)電系統(tǒng)月平均噸鐵TRT發(fā)電量最高可達(dá)51.33 kW·h，達(dá)到國內(nèi)行業(yè)先進(jìn)水平。今年上半年3套全干式TRT系統(tǒng)總發(fā)電量超2.1億kW·h，約占重鋼新區(qū)自發(fā)電量的18%，按平均電價(jià)0.6元/kW·h計(jì)算，創(chuàng)造效益超1.26億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 總結(jié)

全干式TRT技術(shù)可有效提高二次能源的回收利用率，是降低煉鐵工序成本重要技術(shù)措施之一，是鋼鐵企業(yè)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)節(jié)能減排的必由之路，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該大力推廣全干式TRT技術(shù)的應(yīng)用，淘汰高能耗、低效率的落后工藝，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

[1]李光強(qiáng)，朱誠意.鋼鐵冶金的環(huán)保與節(jié)能（第2版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010，284.

[2]關(guān)紳，王振平.高爐煤氣干法布袋除塵技術(shù)在大型高爐上的應(yīng)用[A].中國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)與設(shè)備概覽[C].北京：冶金工業(yè)出版社，2008，312-315.

Full-dry TRT Technology and Its Application in Chongqing Steel

ZHANG Peng
(The Energy Management and Control Center of Chongqing Iron and Steel Co.,Ltd.,Chongqing 401254,China)

The three types of TRT technology,which are wet TRT,full-dry TRT and dry/wet TRT technology,are overviewed;and the operation state,shortcomings as well as improvement measures of the full-dry TRT technology of Chongqing Steel are mainly introduced.

TRT technology;full-dry;application state

TM61

B

1006-6764(2014)01-0023-qq

2013－10－22

張朋（1987－），男，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事安全環(huán)保管理工作。