高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）的發(fā)展與創(chuàng)新

中天鋼鐵集團有限公司 江蘇常州 213011

【摘要】在現(xiàn)今鋼鐵企業(yè)中，高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置是一項重要的生產(chǎn)設(shè)施。在本文中，將就高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）的發(fā)展與創(chuàng)新進行一定的研究。

【關(guān)鍵詞】高爐煤氣；余壓透平發(fā)電裝置（TRT）；發(fā)展；創(chuàng)新；

1 引言

近年來，我國的鋼鐵事業(yè)得到了較為快速的發(fā)展，并以此對我國經(jīng)濟發(fā)展起到了積極的帶動作用。而隨著我國同世界接觸的愈發(fā)緊密，我國鋼鐵市場也面臨到了較大的挑戰(zhàn)，需要能夠通過節(jié)能降耗、技術(shù)創(chuàng)新方式的應(yīng)用獲得更強的市場競爭優(yōu)勢。在鋼鐵企業(yè)運行中，高爐運行需要消耗大量的能源，如果高爐煤氣沒有得到充分的利用，則可能會在污染環(huán)境的同時對大量的熱能、化學能以及煤氣壓力能造成了浪費。為了能夠?qū)υ摲N情況進行有效的解決，我們則需要通過高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置的應(yīng)用與創(chuàng)新獲得更好的運行效果。

2 TRT技術(shù)特點

TRT為鋼鐵企業(yè)高爐運行附屬設(shè)備，對高爐正常生產(chǎn)具有著非常重要的作用，即保證高爐在生產(chǎn)過程中的正常運行。在高爐煤氣生產(chǎn)中，具有著膨脹比小、流量波動大等情況，具有較大的含塵量，在實際生產(chǎn)中非常容易對管道產(chǎn)生磨損甚至是堵塞現(xiàn)象，且產(chǎn)生的有毒易燃易爆物質(zhì)以及腐蝕性物質(zhì)都會對TRT的設(shè)計與應(yīng)用產(chǎn)生較大的困難。主要技術(shù)特點方面：第一，其通過專用葉柵與葉型應(yīng)用避免管道在生產(chǎn)中出現(xiàn)磨損以及積灰現(xiàn)象，并通過適當圓周速度的控制避免葉片出現(xiàn)磨損現(xiàn)象；第二，其通過三元流理論的應(yīng)用，并在具體設(shè)計時對水蒸氣凝結(jié)情況引起了充分的重視；第三，其通過靜葉可調(diào)方式的應(yīng)用在滿足基本工況的基礎(chǔ)上使工作效率得到了提升；第四，采用了全閉型靜葉對頂壓與升速進行控制，并裝設(shè)有噴水裝置負責對流道與葉片的清洗，以此最大程度降低積灰現(xiàn)象；第五，使用充氮式組合密封防止煤氣泄漏。

3 TRT發(fā)展方向

在現(xiàn)今鋼鐵企業(yè)大型煉鐵高爐中，都通過高壓爐頂操作方式的應(yīng)用來起到提升冶煉產(chǎn)量以及強度的效果，并保證從爐頂上方排出的煤氣具有著較高的溫度與壓力。在以往工藝中，高爐煤氣經(jīng)過除塵器凈化之后通過減壓閥組的應(yīng)用將壓力進行降低，并將其導(dǎo)入供熱風爐作為燃料，而多余的煤氣則得到了放散。對于這種情況來說，由于大量煤氣的放散，并因此使煤氣的熱能與壓力能在造成較大浪費的同時也對環(huán)境造成了較大的污染。而TRT則能夠在減壓閥之前將煤氣引入到透平膨脹機作功，并將煤氣所具有的熱能與壓力能轉(zhuǎn)化為機械能作為發(fā)電機發(fā)電的驅(qū)動力，較好的起到了對于能量進行回收的效果。

在TRT設(shè)備實際運轉(zhuǎn)中，其并不需要消耗燃料，不僅不會對高爐的正常使用以及煤氣品質(zhì)產(chǎn)生影響，還能夠在此基礎(chǔ)上回收相當可觀的能量，以此在降低噪音、凈化煤氣的基礎(chǔ)上對爐頂壓力控制品質(zhì)進行了有效的改善，且在此過程中不僅不會造成污染，也具有著較低的發(fā)電成本，可以說是一種非常高效、典型的節(jié)能環(huán)保裝置。而隨著現(xiàn)今鋼鐵企業(yè)高爐逐漸向著高壓爐頂以及大型化方向的發(fā)展，TRT也向著干濕兩用以及干式的方向發(fā)展，且爐頂壓力也由調(diào)壓閥、調(diào)壓閥加靜葉控制方式逐漸演變?yōu)閮H僅以靜葉方式進行控制。對于我國目前情況來說，除了需要對更大型高爐TRT進行建設(shè)、發(fā)展之外，也需要對中、小高爐TRT進行開發(fā)。

4 TRT技術(shù)創(chuàng)新

4.1 兩級靜葉全可調(diào)技術(shù)

目前，我國國內(nèi)透平方式主要為第一級靜葉可調(diào)，第二級靜葉固定的方式進行，并能夠以人工揭蓋的方式對角度進行改變。從葉柵理論我們可以得知，在我們對靜葉變角度進行應(yīng)用時，在工況發(fā)生改變時則能夠?qū)_角的損失情況進行減小。而如果僅僅對一級靜葉角度進行改變，則會使進入到設(shè)備中的第二級氣流角也會隨著實際工況情況的變化而出現(xiàn)一定的偏移，并以此使第二級靜葉沖角存在著損失的情況。而當現(xiàn)場工況變化情況增大時，這種損失情況也會隨之增加，甚至會對整個設(shè)備的正常運行產(chǎn)生影響，所以，以兩級靜葉可調(diào)方式進行調(diào)試具有著非常好的優(yōu)點。同時，以一級可調(diào)方式進行還存在著一個缺陷，即當為防止流量偏大而透平吃不了時，經(jīng)常會將設(shè)計點選擇在大流量區(qū)，而如果實際平均流量同最大流量比較低時，則會使透平長期處于一個低負荷情況，無論是功率還是效率都會受到較大影響。而當以兩級可調(diào)方式運行時，則能夠?qū)r范圍進行有效的拓寬，以此使通過透平的流量可以根據(jù)實際需求降低或者增加。而通過將設(shè)計點設(shè)置在長期運行的高效區(qū)，則能夠使以往流量過低吃不飽、過高吃不了的問題進行較好的解決，以此對裝置運行的經(jīng)濟性進行了有效的提升。

4.2 兩臺高爐共用一臺TRT

隨著TRT開發(fā)至今，很多地區(qū)都是以一座高爐配置一臺TRT的單流程方式進行，對于一座或者多座中大型高爐來說，這種單路、單機方式較為合理，且系統(tǒng)操作容易、自成體系，具有著較高的可靠性。而對于兩座以上的中小型高爐，如果還是以單路單機方式運行則顯得存在著設(shè)備重疊情況，不僅投資較大，且經(jīng)濟性也不盡如人意。根據(jù)此種特點，我國制造廠近年來一般都會研制兩座高爐共同一臺TRT的方案，即透平為具有兩個排氣、進氣通道的共軸式結(jié)構(gòu)，且每個高爐頂壓都對應(yīng)煤氣通道的第一級可調(diào)靜葉來控制。在共用型TRT中，其將兩個流道結(jié)合在一起，對同一個轉(zhuǎn)子、發(fā)電機以及機殼進行使用，不僅具有著占地小、機械損失小以及成本低的優(yōu)點，對于設(shè)備的投資回收期也具有著較好的縮短作用，當一座高爐停產(chǎn)時，另一座高爐則會帶動TRT運行，在運行過程中只需分出少量煤氣來冷卻停產(chǎn)通道轉(zhuǎn)子由于輪阻損失而產(chǎn)生的熱量并克服其損失功，具有著較好的經(jīng)濟性以及推廣價值。

4.3 BPRT的應(yīng)用

BPRT即煤氣透平與電動機同軸驅(qū)動的高爐鼓風機組，該裝置將冶金行業(yè)煉鐵生產(chǎn)工藝中高爐供風系統(tǒng)工藝與高爐煤氣余壓發(fā)電工藝相結(jié)合，同時具備兩個機組的功能，即高爐鼓風和能量回收。在該機組中，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)動鼓風機，沒有發(fā)電機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎碗娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的二次能量轉(zhuǎn)換的損失，能量回收效率更高。隨著技術(shù)的日漸成熟，BPRT裝置在鋼鐵企業(yè)的工程設(shè)計中的應(yīng)用也越來越廣泛。

5 結(jié)束語

可以說，在現(xiàn)今鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中，高爐煤氣余壓透平發(fā)電（TRT）是一項重要的生產(chǎn)設(shè)備，對企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性都具有著十分積極的意義。在上文中，我們對高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）的發(fā)展與創(chuàng)新進行了一定的研究，需要我國鋼鐵企業(yè)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上能夠不斷創(chuàng)新、發(fā)展，通過新技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用獲得更好的生產(chǎn)穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性。

參考文獻

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