高炉TRT发电能效提升改造

董红梅  王勇  薛涛

（陕西龙门钢铁有限责任公司）

摘  要：针对TRT发电存在问题，提出了处理方法和防范措施。

关键词：TRT发电；能效提升；效益

1  引言

随着中国经济的不断发展，能源问题日益突出，钢铁冶金作为高能耗产业，成本上涨的压力越来越大。大力发展循环经济是实现钢铁企业可持续发展的必由之路，它的实质就是以尽可能少的资源消耗，尽可能少的环境代价实现最大的经济和社会效益。

高炉煤气余压透平发电装置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下简称TRT），TRT是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收装置。

2  前言

陕西龙门钢铁有限责任公司坚持科学发展观念，走可持续发展之路，把环境保护、节能减排作为重中之重。着力发展循环经济和清洁生产，于2008-2014年期间顺应国家钢铁产业发展政策和要求，全面提升装备水平，先后建成五座高炉，并同期投资建设了高炉TRT发电等环保节能项目，一方面是为了节能降耗，提高公司产品的竞争能力，另一方面可降低排烟温度、排尘浓度，减少有害气体的排放，节约能源，减少对环境的空气污染和温室效应。不仅可为公司节减大量的电力费用，从而降低产品成本，也为国家节省大量的能源，符合国家关于节能和资源综合利用政策。

3  高炉TRT发电工艺

3.1  炼铁高炉TRT发电工艺介绍

3.1.1  TRT发电工艺

工作流程：高炉产生的煤气，经重力除尘器，两级文氏管，进入TRT装置。经入口电动碟阀，入口插板阀，调速阀，快切阀，经透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平机出来的煤气，进入低压管网，与煤气系统中减压阀组并联。

发电机出线断路器，接于10KV系统母线上，经就近高压室与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。

3.1.2.TRT工艺流程图：

TRT工艺流程图

4  高炉TRT发电现状及改造必要性：

4.1.1#2#高炉TRT经核算TRT性能属于中等偏下水平，主要原因有两个，一是TRT为早期设计产品，随着高炉煤气负荷提高，其传统叶型做功能力下降。二是目前TRT偏工况运行严重，静叶长期处于小角度运行，机组远离高效区。另外机组老化、叶片磨损等也会进一步加剧性能下降。

4.2.3^#4^#5^#高炉TRT发电机组与高炉同期配套建设，透平机转子采用反动式叶型，近年来，随着高炉操作水平不断提升，产能逐步释放，顶压、顶温及煤气发生量变化较大，通过测试发现，目前3^#高炉TRT处于高负荷运行，静叶开度已达65%以上，随着静叶开度增加，其调节顶压的功能迅速下降，对高炉生产造成影响，4^#5^#高炉TRT静叶开度在正常范围内，但性能水平中等偏低。

4.3.龙钢公司高炉目前TRT平均发电量41.95kWh/t铁，未达到清洁生产Ⅱ级标准。

4.4随着高炉产能提升，高炉操作水平提升，高富氧、高冶强，顶压、顶温及煤气发生量等参数发生较大变化，TRT机组原有设计无法满足现有工况，运行效率下滑，因此机组亟需进行效能提升。传统的TRT透平机型做功能力下降，通过分析，可通过采取更换新叶型、流道匹配等改造方式，提高TRT发电量。类似于TRT能效提升改造。同时可满足生产工艺需要。

5  TRT能效提升改造：

5.1  建设内容

在现有土建基础、机组外壳、底座、盘车等外配套件利旧；结合机组原设计参数以及目前高炉的实际工况，由专业公司对TRT透平机转子结构形式及气体流道进行重新设计计算，以提升TRT机组轴功率及运行效率。

5.2 技术方案

5.2.1土建基础、机组机壳、底座、盘车等外配套件利旧。

5.2.2由专业公司根据机组原设计参数及目前高炉实际工况，对TRT透平机转子结构形式及气体流道进行设计，以提升TRT机组轴功率及运行效率。

5.2.3主要零部件更换表：

（2）1#2#TRT效能提升

（2）3#、4#高炉TRT效能提升：

备注：以上为单台TRT改造备件。

（3）5#高炉TRT效能提升：

6  TRT改造所投资费用

项目总投资2800万元。其中1#2#高炉TRT投资费用900万元，3#、4#高炉TRT投资费用各640万元，5#高炉TRT投资费用620万元。

7  改造取得效益评价

7.1经济效益

7.1.1.1#2#高炉能效提升改造效益

改造前发电量按照25万kWh/日，依据《1#2#TRT发电提升改造项目能源验收报告》改造后发电量提升了11.5%。

年节能量：330*25*11.5%*1.229=1166.01tce

年可节资：330*25*0.45*11.5%=426.94万元

年减排CO₂量=330*25*11.5%*10000*0.6671/1000=6329.11tCO₂

三年可收回成本，节能减排效益显著。

7.1.2.3#高炉TRT能效提升改造效益：

改造前发电量按照23万kWh/日，依据《3#TRT发电提升改造项目能源验收报告》改造后发电量提升了11.5%。

年节能量：330*23*6.5%*1.229=606.33tce

年可节资：330*23*0.45*6.5%=222.01万元

年减排CO₂量=330*23*6.5%*10000*0.6671/1000=3291.14tCO₂

三年可收回成本，节能减排效益显著。

7.1.3. 4#高炉TRT能效提升改造效益：

改造前发电量按照25万kWh/日核算，依据《4#TRT发电提升改造项目能源验收报告》改造后发电量提升了9.5%。

年节能量：330*25*6.5%*1.229=963.23tce

年可节资：330*25*0.45*9.5%=352.69万元

年减排CO₂量=330*25*9.5%*10000*0.6671/1000=5228.40tCO₂

两年可收回成本，节能减排效益显著。

7.1.4. 5#高炉TRT能效提升改造效益：

改造前发电量按照24.5万kWh/日核算，依据《5#TRT发电提升改造项目能源验收报告》改造后发电量提升了6.3%。

年节能量：330*24.5*6.3%*1.229=626tce

年可节资：330*24.5*0.45*6.3%=229.21万元

年减排CO₂量=330*24.5*6.3%*10000*0.6671/1000=3397.91tCO₂

三年可收回成本，节能减排效益显著。

7.1.5  总能效提升改造效益：

年节能量=1166.01+606.33+963.23+626=3361.57tce

年可节资=426.94+222.01+352.69+229.21=1230.85万元

年减排CO₂量=6239.11+3291.14+5228.40+3397.91=18156.57tCO₂

两年多可收回成本，节能减排效益显著。

7.2  其它效益:

效能提升改造后满足钢铁行业清洁生产需要，3-5#高炉TRT吨铁发电量可达到45kWh/t，达到清洁生产一级指标要求，为高炉清洁生产迈向国内一流行业领先奠定了坚实的基础。

8  TRT发电潜力

8.1经过多年对TRT发电机组运行摸索，应总结发现TRT机组日常维护规律，对TRT机组清灰定期开展，确定周期，减少叶片结垢，影响发电量；另一方面做好减压阀组日常维护，减少减压阀组影响。

8.2.发电机组效率还有待进一步提高，如何保持好发电机组最佳运行状态等，TRT发电与高炉运行之间最佳匹配状态等。

8.3. 在TRT煤气入口管道安装专用缓释除垢装置，降低TRT静叶、转子、管道结垢，保障透平机气流顺畅，提高透平机做功效率，同时延长透平机转子寿命，保障设备安全稳定。

8.4. 由于产用结构布局原因，在保证生产工艺安全及管网压力平衡的条件下，压差调整潜力不大；但在后期项目建设中，应整体考虑高炉煤气管网分布、走向、压损，可适当降低TRT出口压力，提高压差，进而提高发电效率。

9  结束语

高炉TRT发电效能提升改造在龙钢公司得到了很好的应用，项目实施后效果显著，一方面响应了国家节能减排的政策，充分利用了高炉煤气压力能和热能，另一方面增钢铁企业电力供应的稳定性，降低公司的用电成本。

   但龙钢公司TRT发电指标与钢铁行业先进指标还存在较大差异,还有较大提升空间,这还需要我们不断探索、提升指标，为国家节能减排做出更大的贡献。