高爐余壓發電

高爐煤氣余壓透平發電裝置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下簡稱TRT），TRT是利用高爐冶煉的副產品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機做功，將其轉化為機械能，驅動發電機或其它裝置發電的一種二次能源回收裝置。現在是作為節能減排以及CDM倡導的環保產品。

基本介紹

• 中文名：高爐煤氣余壓透平發電
• 開始研製時間：1956年
• 簡稱：TRT
• 壓力範圍：0.12～0.25MPa
• 煤氣發生量：10～70萬m /h
• 優勢：淨化煤氣、降低噪音

基本介紹

高爐爐頂煤氣余壓發電(TRT)系統一般在容積大於或等於1000m³的高壓高爐上設定。高壓高爐爐頂壓力設計範圍為0.12～0.25MPa(表壓)．煤氣發生量為10～70萬m³ /h，TRT以後的乾管壓力視用戶要求而定，一般為0.01～0.02MPa。與濕法、乾法高爐煤氣淨化系統(見高爐煤氣淨化設施設計)相匹配，TRT也分濕式與乾式兩種。對於相同高爐，乾式TRT的發電能力可比濕式增大30%左右。TRT系統設計涉及透平機和發電機、同步併網輸配電設施、出入口管道與特殊閥件、脫水設備、供油和供水系統、控制系統與站區。設計內容包括工藝系統選擇、發電功率計算、設備選型和布置與控制。

高爐爐頂煤氣余壓發電

高爐煤氣余壓透平發電裝置裝置既回收減壓閥組泄放的能量，又淨化煤氣、降低噪音、穩定爐頂壓力，改善高爐生產的條件。不產生任何污染，可實現無公害發電。是現代國際、國內鋼鐵企業公認的節能環保裝置。

發展簡史

1956年蘇聯開始研製TRT。1962年第一套裝置(6MW)在馬格尼托哥爾斯克鋼鐵公司(MarHHTOPCKии MeTaypFHqeCKии KOMHHaT)8號高爐(1370m³投產。改進後的第二套裝置是帶煤氣預熱器的二級軸流衝動式透平機。1974年日本川崎鋼鐵公司水島鋼鐵廠2號高爐(2857m³)建成首套二級徑流向心式透平機(8MW)，採用噴水措施防止透平機積灰堵塞。1982年第一套採用袋式乾式除塵裝置的TRT在住友金屬工業公司小倉鋼鐵廠2號高爐投產(6．6MW)。1985年採用乾式電除塵裝置的TRT在日本鋼管公司福山鋼鐵廠2號高爐投產(8．2MW)。

20世紀80年代，中國在幾座1000m³以上高爐上裝備了TRT，1991年開始在3200m³。高爐上套用乾式電除塵器和乾式TRT。隨著技術發展，新的大型余壓發電透平機常製成乾式高效軸流式結構，進口靜葉片可隨煤氣量和壓力變化調整，並有防積灰、防腐蝕等多種改進措施。

裝置組成

TRT裝置由透平主機，大型閥門系統，潤滑油系統，液壓油系統，給排水系統，氮氣密封系統，高、低發配電系統，自動控制系統八大系統。緩蝕阻垢和遠程線上兩個可選系統組成。

自動控制系統

本系統儀表，主要採用西門子、施耐德以及AB、ABB等小型PLC控制系統。

TRT

透平軸運動的測控儀表採用ENTEK/派利斯/BENTLY公司的3500儀表等。

電液伺服控制器一般使用北京航天634所產品。

系統組成

由反饋控制系統、轉數調節系統、高爐頂壓複合調節系統、超馳控制系統、電液位置伺服控制系統、氮氣密封壓差調節系統、順序邏輯控制系統等組成。

由以上系統對TRT機組進行啟動運行，過程檢測控制。在保證高爐正常生產、頂壓波動不超限的前提下，順利完成TRT裝置的啟動、升速、併網、升功率、頂壓調節、正常停機、緊急停機、電動運行、正常運行等項操作及控制。

工作原理

TRT是利用高爐煤氣所具有的壓力能、熱能，通過透平膨脹做功，驅動發電機發電，來進行能量回收的一種節能裝置。

工藝流程

高爐產生的煤氣，經重力除塵器（部分工藝為環縫），進入TRT裝置。經調速閥（並聯入口電動碟閥），入口插板閥，過煤氣流量計，快切閥，經透平機膨脹作功，帶動發電機發電，自透平機出來的煤氣，進入低壓管網，與煤氣系統中減壓閥組並聯。

TRT工藝流程

發電機出線斷路器，接於10.5或6.3KV系統母線上，經當地變電所與電網相連，當TRT運行時，發電機向電網送電，當高爐短期休風時，發電機不解列作電動運行。

主要功能

1.與減壓閥組並聯，替代其減壓功能；

2.通過調節機組靜葉，控制高爐爐頂壓力；

3.煤氣只是從TRT里流過，不消耗煤氣，不改變煤氣的化學成分；

4.降低減壓過程的噪音。

性能特點

TRT與減壓閥組（或環縫）的關係

減壓閥組（或環縫）是高爐頂壓控制的重要手段，根據高爐爐容大小的不同，減壓閥組中閥門的口徑和數量亦有區別，但其作用是相同的。減壓閥組一般由一台自動閥、一部通管、兩台或三台開關量閥等組成。

TRT裝置與高爐減壓閥組在煤氣管網配置中既有串聯也有並聯的。

TRT串聯在減壓閥組之後，正常運行時，減壓閥組全開。

優點：適合泄漏量大，不易改造的減壓閥組。

缺點：整個系統的安全性較並聯來說較差。

將TRT與減壓閥組進行並聯，正常運行時，減壓閥組全關。

並聯運行對減壓閥組進行改造

為配合TRT工程，對減壓閥組進行如下改造：

設定一台自動閥，接受來自頂壓調節器的控制信號，自動調整爐頂壓力。

設定一台量程閥，根據自動閥閥位進行自動調整，保證自動閥線上性區工作。

設定兩台快開閥，一用一備，當TRT發生故障緊急停機時，該閥能夠自動開啟，保證爐頂壓力的波動範圍在允許值之內。

減壓閥組一般歸煉鐵使用，TRT一般劃歸動力廠，為簡化兩所屬單位之間的關係，可不對減壓閥組進行改造，採用透平機並聯旁通快開閥的方案。我廠TRT機組即採用此方式。

TRT對高爐的頂壓控制

減壓閥組是高爐頂壓控制的重要手段，根據高爐爐容大小的不同，減壓閥組中閥門的口徑和數量亦有區別，但其作用是相同的。5#高爐配套TRT裝置與高爐減壓閥組屬於並聯配置，在正常運行時，減壓閥組全關。

高爐爐頂壓力的控制

高爐爐頂壓力的調節系統主要由頂壓調節系統和前饋控制組成。

TRT正常運行時的頂壓調節原理： TRT對高爐頂壓的調節以TRT側的高爐頂壓設定值為目標值，採用PID調節控制TRT靜葉開度，達到控制高爐爐頂壓力穩定的目的。靜葉比高爐減壓閥組調節目標值低3kPa左右，以保證靜葉調節的優先性。TRT運行時，靜葉在自動狀態，高爐減壓閥組自動閥同樣保持自動狀態，減壓閥組各閥門全部關閉。正常運行時，機組兩旁通快開閥全部關閉，一在自動位置（調節目標值比靜葉高3kPa，以保證靜葉調節的優先性），一在手動位置，一旦靜葉調節出現問題，頂壓波動超出正常範圍，在自動位置的旁通快開閥會自動參與頂壓調節。

高爐頂壓的前饋控制：對通過TRT的高爐煤氣流量進行測量和溫壓補償校正，以此信號控制旁通快開閥的開度。在機組正常運行時，旁通快開閥全關；當機組發生重故障時，兩旁通快開閥快速打開相應開度（本機組兩旁通快開閥無論在手動位置還是在自動位置，有重故障時均能快速打開），在靜葉及快切閥快速關閉對高爐產生作用之前，快速打開，使高爐煤氣形成暢通，消除這一不安全因素。

重故障跳機後對頂壓的控制：當TRT機組發生重故障時，由兩旁通快開閥進行頂壓控制。兩旁通快開閥同時打開同樣開度，兩閥門同步對頂壓進行自動調節。在高爐接到TRT跳機信號後，TRT運行人員可將旁通快開閥轉為手動，並逐步關閉旁通快開閥，將頂壓控制全部交給高爐控制室。