高爐煤氣余壓透平發電裝置（TRT）的發展與創新

中天鋼鐵集團有限公司 江蘇常州 213011

【摘要】在現今鋼鐵企業中，高爐煤氣余壓透平發電裝置是一項重要的生產設施。在本文中，將就高爐煤氣余壓透平發電裝置（TRT）的發展與創新進行一定的研究。

【關鍵詞】高爐煤氣；余壓透平發電裝置（TRT）；發展；創新；

1 引言

近年來，我國的鋼鐵事業得到了較為快速的發展，并以此對我國經濟發展起到了積極的帶動作用。而隨著我國同世界接觸的愈發緊密，我國鋼鐵市場也面臨到了較大的挑戰，需要能夠通過節能降耗、技術創新方式的應用獲得更強的市場競爭優勢。在鋼鐵企業運行中，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。為了能夠對該種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電裝置的應用與創新獲得更好的運行效果。

2 TRT技術特點

TRT為鋼鐵企業高爐運行附屬設備，對高爐正常生產具有著非常重要的作用，即保證高爐在生產過程中的正常運行。在高爐煤氣生產中，具有著膨脹比小、流量波動大等情況，具有較大的含塵量，在實際生產中非常容易對管道產生磨損甚至是堵塞現象，且產生的有毒易燃易爆物質以及腐蝕性物質都會對TRT的設計與應用產生較大的困難。主要技術特點方面：第一，其通過專用葉柵與葉型應用避免管道在生產中出現磨損以及積灰現象，并通過適當圓周速度的控制避免葉片出現磨損現象；第二，其通過三元流理論的應用，并在具體設計時對水蒸氣凝結情況引起了充分的重視；第三，其通過靜葉可調方式的應用在滿足基本工況的基礎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象；第五，使用充氮式組合密封防止煤氣泄漏。

3 TRT發展方向

在現今鋼鐵企業大型煉鐵高爐中，都通過高壓爐頂操作方式的應用來起到提升冶煉產量以及強度的效果，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，高爐煤氣經過除塵器凈化之后通過減壓閥組的應用將壓力進行降低，并將其導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化為機械能作為發電機發電的驅動力，較好的起到了對于能量進行回收的效果。

在TRT設備實際運轉中，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產生影響，還能夠在此基礎上回收相當可觀的能量，以此在降低噪音、凈化煤氣的基礎上對爐頂壓力控制品質進行了有效的改善，且在此過程中不僅不會造成污染，也具有著較低的發電成本，可以說是一種非常高效、典型的節能環保裝置。而隨著現今鋼鐵企業高爐逐漸向著高壓爐頂以及大型化方向的發展，TRT也向著干濕兩用以及干式的方向發展，且爐頂壓力也由調壓閥、調壓閥加靜葉控制方式逐漸演變為僅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、發展之外，也需要對中、小高爐TRT進行開發。

4 TRT技術創新

4.1 兩級靜葉全可調技術

目前，我國國內透平方式主要為第一級靜葉可調，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用時，在工況發生改變時則能夠對沖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，甚至會對整個設備的正常運行產生影響，所以，以兩級靜葉可調方式進行調試具有著非常好的優點。同時，以一級可調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，經常會將設計點選擇在大流量區，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。而當以兩級可調方式運行時，則能夠對工況范圍進行有效的拓寬，以此使通過透平的流量可以根據實際需求降低或者增加。而通過將設計點設置在長期運行的高效區，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開發至今，很多地區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備重疊情況，不僅投資較大，且經濟性也不盡如人意。根據此種特點，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構，且每個高爐頂壓都對應煤氣通道的第一級可調靜葉來控制。在共用型TRT中，其將兩個流道結合在一起，對同一個轉子、發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點，對于設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通道轉子由于輪阻損失而產生的熱量并克服其損失功，具有著較好的經濟性以及推廣價值。

4.3 BPRT的應用

BPRT即煤氣透平與電動機同軸驅動的高爐鼓風機組，該裝置將冶金行業煉鐵生產工藝中高爐供風系統工藝與高爐煤氣余壓發電工藝相結合，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電，而是直接同軸驅動鼓風機，沒有發電機的機械能轉變為電能和電能轉變為機械能的二次能量轉換的損失，能量回收效率更高。隨著技術的日漸成熟，BPRT裝置在鋼鐵企業的工程設計中的應用也越來越廣泛。

5 結束語

可以說，在現今鋼鐵企業生產過程中，高爐煤氣余壓透平發電（TRT）是一項重要的生產設備，對企業生產的穩定性、經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電裝置（TRT）的發展與創新進行了一定的研究，需要我國鋼鐵企業在現有技術基礎上能夠不斷創新、發展，通過新技術的研發、應用獲得更好的生產穩定性以及經濟性。

參考文獻

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