董紅梅  王勇  薛濤

（陜西龍門(mén)鋼鐵有限責(zé)任公司）

摘  要：針對(duì)TRT發(fā)電存在問(wèn)題，提出了處理方法和防范措施。

關(guān)鍵詞：TRT發(fā)電；能效提升；效益

1  引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出，鋼鐵冶金作為高能耗產(chǎn)業(yè)，成本上漲的壓力越來(lái)越大。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，它的實(shí)質(zhì)就是以盡可能少的資源消耗，盡可能少的環(huán)境代價(jià)實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下簡(jiǎn)稱TRT），TRT是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過(guò)透平膨脹機(jī)做功，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或其它裝置發(fā)電的一種二次能源回收裝置。

2  前言

陜西龍門(mén)鋼鐵有限責(zé)任公司堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀念，走可持續(xù)發(fā)展之路，把環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排作為重中之重。著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)，于2008-2014年期間順應(yīng)國(guó)家鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和要求，全面提升裝備水平，先后建成五座高爐，并同期投資建設(shè)了高爐TRT發(fā)電等環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目，一方面是為了節(jié)能降耗，提高公司產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力，另一方面可降低排煙溫度、排塵濃度，減少有害氣體的排放，節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境的空氣污染和溫室效應(yīng)。不僅可為公司節(jié)減大量的電力費(fèi)用，從而降低產(chǎn)品成本，也為國(guó)家節(jié)省大量的能源，符合國(guó)家關(guān)于節(jié)能和資源綜合利用政策。

3  高爐TRT發(fā)電工藝

3.1  煉鐵高爐TRT發(fā)電工藝介紹

3.1.1  TRT發(fā)電工藝

工作流程：高爐產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)重力除塵器，兩級(jí)文氏管，進(jìn)入TRT裝置。經(jīng)入口電動(dòng)碟閥，入口插板閥，調(diào)速閥，快切閥，經(jīng)透平機(jī)膨脹作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，自透平機(jī)出來(lái)的煤氣，進(jìn)入低壓管網(wǎng)，與煤氣系統(tǒng)中減壓閥組并聯(lián)。

發(fā)電機(jī)出線斷路器，接于10KV系統(tǒng)母線上，經(jīng)就近高壓室與電網(wǎng)相連，當(dāng)TRT運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)送電，當(dāng)高爐短期休風(fēng)時(shí)，發(fā)電機(jī)不解列作電動(dòng)運(yùn)行。

3.1.2.TRT工藝流程圖：

TRT工藝流程圖

4  高爐TRT發(fā)電現(xiàn)狀及改造必要性：

4.1.1#2#高爐TRT經(jīng)核算TRT性能屬于中等偏下水平，主要原因有兩個(gè)，一是TRT為早期設(shè)計(jì)產(chǎn)品，隨著高爐煤氣負(fù)荷提高，其傳統(tǒng)葉型做功能力下降。二是目前TRT偏工況運(yùn)行嚴(yán)重，靜葉長(zhǎng)期處于小角度運(yùn)行，機(jī)組遠(yuǎn)離高效區(qū)。另外機(jī)組老化、葉片磨損等也會(huì)進(jìn)一步加劇性能下降。

4.2.3^#4^#5^#高爐TRT發(fā)電機(jī)組與高爐同期配套建設(shè)，透平機(jī)轉(zhuǎn)子采用反動(dòng)式葉型，近年來(lái)，隨著高爐操作水平不斷提升，產(chǎn)能逐步釋放，頂壓、頂溫及煤氣發(fā)生量變化較大，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，目前3^#高爐TRT處于高負(fù)荷運(yùn)行，靜葉開(kāi)度已達(dá)65%以上，隨著靜葉開(kāi)度增加，其調(diào)節(jié)頂壓的功能迅速下降，對(duì)高爐生產(chǎn)造成影響，4^#5^#高爐TRT靜葉開(kāi)度在正常范圍內(nèi)，但性能水平中等偏低。

4.3.龍鋼公司高爐目前TRT平均發(fā)電量41.95kWh/t鐵，未達(dá)到清潔生產(chǎn)Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4.4隨著高爐產(chǎn)能提升，高爐操作水平提升，高富氧、高冶強(qiáng)，頂壓、頂溫及煤氣發(fā)生量等參數(shù)發(fā)生較大變化，TRT機(jī)組原有設(shè)計(jì)無(wú)法滿足現(xiàn)有工況，運(yùn)行效率下滑，因此機(jī)組亟需進(jìn)行效能提升。傳統(tǒng)的TRT透平機(jī)型做功能力下降，通過(guò)分析，可通過(guò)采取更換新葉型、流道匹配等改造方式，提高TRT發(fā)電量。類似于TRT能效提升改造。同時(shí)可滿足生產(chǎn)工藝需要。

5  TRT能效提升改造：

5.1  建設(shè)內(nèi)容

在現(xiàn)有土建基礎(chǔ)、機(jī)組外殼、底座、盤(pán)車等外配套件利舊；結(jié)合機(jī)組原設(shè)計(jì)參數(shù)以及目前高爐的實(shí)際工況，由專業(yè)公司對(duì)TRT透平機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式及氣體流道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)計(jì)算，以提升TRT機(jī)組軸功率及運(yùn)行效率。

5.2 技術(shù)方案

5.2.1土建基礎(chǔ)、機(jī)組機(jī)殼、底座、盤(pán)車等外配套件利舊。

5.2.2由專業(yè)公司根據(jù)機(jī)組原設(shè)計(jì)參數(shù)及目前高爐實(shí)際工況，對(duì)TRT透平機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式及氣體流道進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提升TRT機(jī)組軸功率及運(yùn)行效率。

5.2.3主要零部件更換表：

（2）1#2#TRT效能提升

（2）3#、4#高爐TRT效能提升：

備注：以上為單臺(tái)TRT改造備件。

（3）5#高爐TRT效能提升：

6  TRT改造所投資費(fèi)用

項(xiàng)目總投資2800萬(wàn)元。其中1#2#高爐TRT投資費(fèi)用900萬(wàn)元，3#、4#高爐TRT投資費(fèi)用各640萬(wàn)元，5#高爐TRT投資費(fèi)用620萬(wàn)元。

7  改造取得效益評(píng)價(jià)

7.1經(jīng)濟(jì)效益

7.1.1.1#2#高爐能效提升改造效益

改造前發(fā)電量按照25萬(wàn)kWh/日，依據(jù)《1#2#TRT發(fā)電提升改造項(xiàng)目能源驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》改造后發(fā)電量提升了11.5%。

年節(jié)能量：330*25*11.5%*1.229=1166.01tce

年可節(jié)資：330*25*0.45*11.5%=426.94萬(wàn)元

年減排CO₂量=330*25*11.5%*10000*0.6671/1000=6329.11tCO₂

三年可收回成本，節(jié)能減排效益顯著。

7.1.2.3#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發(fā)電量按照23萬(wàn)kWh/日，依據(jù)《3#TRT發(fā)電提升改造項(xiàng)目能源驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》改造后發(fā)電量提升了11.5%。

年節(jié)能量：330*23*6.5%*1.229=606.33tce

年可節(jié)資：330*23*0.45*6.5%=222.01萬(wàn)元

年減排CO₂量=330*23*6.5%*10000*0.6671/1000=3291.14tCO₂

三年可收回成本，節(jié)能減排效益顯著。

7.1.3. 4#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發(fā)電量按照25萬(wàn)kWh/日核算，依據(jù)《4#TRT發(fā)電提升改造項(xiàng)目能源驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》改造后發(fā)電量提升了9.5%。

年節(jié)能量：330*25*6.5%*1.229=963.23tce

年可節(jié)資：330*25*0.45*9.5%=352.69萬(wàn)元

年減排CO₂量=330*25*9.5%*10000*0.6671/1000=5228.40tCO₂

兩年可收回成本，節(jié)能減排效益顯著。

7.1.4. 5#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發(fā)電量按照24.5萬(wàn)kWh/日核算，依據(jù)《5#TRT發(fā)電提升改造項(xiàng)目能源驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》改造后發(fā)電量提升了6.3%。

年節(jié)能量：330*24.5*6.3%*1.229=626tce

年可節(jié)資：330*24.5*0.45*6.3%=229.21萬(wàn)元

年減排CO₂量=330*24.5*6.3%*10000*0.6671/1000=3397.91tCO₂

三年可收回成本，節(jié)能減排效益顯著。

7.1.5  總能效提升改造效益：

年節(jié)能量=1166.01+606.33+963.23+626=3361.57tce

年可節(jié)資=426.94+222.01+352.69+229.21=1230.85萬(wàn)元

年減排CO₂量=6239.11+3291.14+5228.40+3397.91=18156.57tCO₂

兩年多可收回成本，節(jié)能減排效益顯著。

7.2  其它效益:

效能提升改造后滿足鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)需要，3-5#高爐TRT噸鐵發(fā)電量可達(dá)到45kWh/t，達(dá)到清潔生產(chǎn)一級(jí)指標(biāo)要求，為高爐清潔生產(chǎn)邁向國(guó)內(nèi)一流行業(yè)領(lǐng)先奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

8  TRT發(fā)電潛力

8.1經(jīng)過(guò)多年對(duì)TRT發(fā)電機(jī)組運(yùn)行摸索，應(yīng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)TRT機(jī)組日常維護(hù)規(guī)律，對(duì)TRT機(jī)組清灰定期開(kāi)展，確定周期，減少葉片結(jié)垢，影響發(fā)電量；另一方面做好減壓閥組日常維護(hù)，減少減壓閥組影響。

8.2.發(fā)電機(jī)組效率還有待進(jìn)一步提高，如何保持好發(fā)電機(jī)組最佳運(yùn)行狀態(tài)等，TRT發(fā)電與高爐運(yùn)行之間最佳匹配狀態(tài)等。

8.3. 在TRT煤氣入口管道安裝專用緩釋除垢裝置，降低TRT靜葉、轉(zhuǎn)子、管道結(jié)垢，保障透平機(jī)氣流順暢，提高透平機(jī)做功效率，同時(shí)延長(zhǎng)透平機(jī)轉(zhuǎn)子壽命，保障設(shè)備安全穩(wěn)定。

8.4. 由于產(chǎn)用結(jié)構(gòu)布局原因，在保證生產(chǎn)工藝安全及管網(wǎng)壓力平衡的條件下，壓差調(diào)整潛力不大；但在后期項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)整體考慮高爐煤氣管網(wǎng)分布、走向、壓損，可適當(dāng)降低TRT出口壓力，提高壓差，進(jìn)而提高發(fā)電效率。

9  結(jié)束語(yǔ)

高爐TRT發(fā)電效能提升改造在龍鋼公司得到了很好的應(yīng)用，項(xiàng)目實(shí)施后效果顯著，一方面響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的政策，充分利用了高爐煤氣壓力能和熱能，另一方面增鋼鐵企業(yè)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，降低公司的用電成本。

   但龍鋼公司TRT發(fā)電指標(biāo)與鋼鐵行業(yè)先進(jìn)指標(biāo)還存在較大差異,還有較大提升空間,這還需要我們不斷探索、提升指標(biāo)，為國(guó)家節(jié)能減排做出更大的貢獻(xiàn)。