提高高炉TRT发电量的实践应用

作者：吴新平

来源：《科技视界》 2012年第23期

吴新平

（宝钢集团八钢公司能源中心 新疆 乌鲁木齐 830022）

【摘 要】八钢两座2500m3高炉采用了高炉顶压余压发电节能环保先进技术，安装配备了TRT发电机组。投运以来，围绕高炉TRT提高发电量指标，持续改进TRT与附属装备工艺系统优化，TRT操作改进，有效地提高了发电指标水平，为八钢创造了可观的经济效益，环保效益十分显著。

【关键词】高炉；TRT装置；吨铁发电量；能源回收；节能环保

八钢公司新区A、B两座2500m3高炉，高炉煤气净化采用全干法除尘技术装置。两座高炉分别装配了两台(套)干式TRT发电机组，装机容量为2×12600kW。A高炉TRT发电机组于2008年12月并网发电，B高炉TRT发电机组于2009年11月并网发电，自投运以来，围绕高炉TRT提高发电量，对比行业先进指标，借鉴先进经验，通过持续优化高炉与TRT运行工艺参数、顶压程序控制、TRT系统改造提高运行可靠性、加强岗位操作与信息交流，制定发电量指标计划与考核等技术创新措施，TRT发电最指标明显提高。创造了可观的经济效益，其环保效益也十分显著。

１ 高炉TRT技术简介

高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(TopPressureRecoveryTurbine简称TRT)，是利用高炉炉顶煤气中的压力能及热能经透平膨胀机降压、降温做功来驱动发电机发电。该机既回收原有减压阀组泄放的能量，又稳定炉顶压力，改善高炉生产条件，同时不产生任何污染，不再次消耗能源，是国际上公认的很有价值的二次能源回收装置，原理如下：高炉产生的煤气经全干法除尘装置净化处理后，通过DN2000电动蝶阀、插板阀、紧急切断阀后进入透平膨胀机，煤气在透平机静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀做功，使叶轮旋转做功，并带动发电机一起转动而发电。膨胀后的煤气压力为10kPa，煤气经出口DN2600煤气管插板阀、电动蝶阀并入外部管网，供低压煤气管网系统用户使用。当TRT出现故障而引起紧急切断阀动作时，在小于0.5s的时间内全关紧急切断阀，此时连锁设在调压阀组（四阀组）内的快速旁通阀打开，使高压煤气短时间内快速减压至低压煤气总管压力，避免炉顶压力和外部管网压力突然升高，同时调压阀组内的其他调节阀自动参与调节炉顶压力，炉顶压力转至高炉侧四阀组控制，使TRT系统安全脱离高炉煤气系统，保证高炉正常。

工艺流程及主要性能指标参数：见图1。

八钢2500m3高炉透平机组的主要性能指标：

1）透平机出力

正常

12600kWh

最大

18000kWh

2）透平入口煤气流量

正常

～430000m3/h

最大

～480000m3/h

3）透平入口煤气压力

0.2～0.24MPa

4）透平入口煤气温度

150～250℃

5）透平入口煤气含尘量

≤5mg/m3

6）透平出口煤气压力

～15kPa

２ 提高发电量措施

２．１ 提高和保证TRT装置高炉煤气流通量

发电效率与高炉煤气流通质量流量成正比关系。在高炉炉况稳定情况下，高炉煤气发生量基本可维持在一个稳定的范围，2500m3高炉煤气发生量正常维持在28～34万m3／h左右。因此，通过TRT装置的高炉煤气流通量要尽可能多，发电量提升才能有所保证。让煤气全部通过TRT，使高炉煤气质量流量最大。实现煤气全回收，必须关闭与TRT并联的减压阀组，八钢2500m3高炉TRT并联的减压阀组有4个阀组成，作用是在TRT发生故障时能够紧急备用并参与高炉顶压的控制，在运行中要保证阀门开关的灵活可靠，所以即要保证阀组通过的高压煤气量最小，又使阀芯不卡涩。通过采取措施进行攻关，调整了减压阀组的零位，使运行中高炉减压阀组全部关闭状态，高压高炉煤气全部通过TRT机组发电，通过措施实施后， TRT发电负荷平均提高了500～2000kW左右。

２．２ 系统维护改造，提高检修质量，加强监督保养，保证机组运行可靠率

八钢2500m3A高炉配套TRT与2008年12月并网发电。B高炉配套TRT与2009年11月并网发电。自投运后，两台TRT的运行可靠性低，多次出现振动超标和漏煤气等故障，其中为了解决振动问题，ATRT转子返厂维修1次， BTRT转子返厂维修3次，每次返厂维修时间都在45天左右，严重影响了机组的投入率；因此在2010年10月开始对TRT系统进行改造维修，重新改造了TRT进出口管道支吊架，增加进出口膨胀节；有效的改善了煤气流量变化时对机组的冲击；并对轴瓦及支撑进行了相应的调整；充分解决了机组振动和碳环损坏的故障。

针对八钢2500m3高炉因原料差异，高炉内常发生“管道”现象，大量煤气对TRT造成较大冲击，为减小冲击，通过静叶开度限值设定，保证静叶最大开度到76%，通过限制静叶开度，即有效的控制了大流量煤气对TRT的冲击，又满足了TRT对高炉顶压的有效控制。

制定了检修标准和点检标准，加强润滑油质和动力油质的监督，增加滤油机，长期对油质进行过滤，可靠的保证了油质对机组故障的影响；针对发电机绝缘不良问题，对发电机小室进行密闭改造，解决了发电机积灰的问题。为了设备的长期可靠运行，对主、辅机设备制定定期点巡检标准，每班对关键重点设备运行状况进行点检，对发生的问题及时解决；通过对TRT机组多项措施实施和改造、监督，2011年5月后彻底解决了机组振动、轴瓦温度异常、轴端煤气泄漏、发电机绝缘不良问题等较大设备故障；至今再没有出现TRT转子返厂维修的事故。

２．３ 探索开停机及运行模式，实施标准化操作

八钢TRT生产运行与维护调整分别属于炼铁高炉、能源热电厂两个生产系统。针对实际，为提高TRT发电量，两家单位积极探索科学合理的TRT开机运行模式，根据A、BTRT机组运行特性，分别制定每台机组的开机方式，转子过临界方式和逆功率运行方式；制定实施了煤气停送标准操作票、启停机操作标准票、逆功率操作调整要求、并针对BTRT转子过临界振动大难以通过的问题，探索出一套可靠有效的操作方式，为TRT开机创造有利的条件；通过制定运行调整方式，使机组在最佳运行方式下工作，不断保证了机组的运行可靠性。

２．４ 制定发电量指标，提高TRT开机作业率

参照TRT设计指标、历史平均最好水平和行业先进水平，制定发电任务指标计划，每月制定下达TRT发电量指标，并根据指标计划分解到每天，并根据吨铁发电量指标两台TRT对标分析；使每台TRT发电效率达到最大；在高炉开炉、复风等达到正常炉况条件下，加强与生产调度的信息沟通，尽可能缩短高炉正常生产后与TRT开机之间的时间间隔，在短时间内启动TRT开机运行程序，提高TRT机组开机作业率。

通过各项措施的实施，有效的提高了TRT机组的发电量，吨铁发电量在逐年上升，表1是近3年两座TRT发电量情况对比：

３ 节能环保效果

３．１ 节能效益

以表1对比数据为例，通过改造和精细化操作维护实施后，吨铁平均发电量每年提高10 kWh，两座TRT2011年发电量比2010年增加近3178万kwh，节约动力煤12700t(注：按当量折算系数)。运行成本低廉，减少外购电量创造直接经济效益1330万元以上。2012年以来，两台TRT的发电量更是有利较大的提高，平均吨铁发电量达到了46.31 kWh，每月发电量近1400万kwh，相当于每月减少外购电量成本580万元以上。全年可节省外购电成本近7000万元。

３．２ 环保效益

TRT装置利用高炉煤气顶压差压发电，煤气作为载能介质，由高压经TRT装置进行能量转换为电能后，并入低压煤气用户管网，几乎不消耗外在能源。同时TRT发电等量减少外购燃煤发电，相应减少二氧化碳、二氧化硫、烟(粉)尘等污染物排放量。按节能减排核算，每发1kwh电能，将产生碳粉尘排放0.272kg，产生CO2排放0.997kg；2011年八钢两台TRT发电13064万kwh，折合减少碳粉尘排放3.55万吨，减少CO2排放13万吨。

３．３ 减少设备维护费用，提高系统安全性能，降低劳

动强度通过采取以上优化改造措施，基本上解决了高故障率问题，降低了因转子振动不平稳造成的TRT跳车次数，减少电气故障造成的TRT停机时间。提高了系统安全可靠性能，降低了故障停机率和检修率，延长了检修周期，增加TRT机组年运行时间，相应降低了设备维护费用和员工劳动强度。

４ 结束语

高炉TRT采取了一系列设备、工艺优化和技术改造措施，取得了明显效果，与改造、调整前相比，吨铁发电量显著提高，但还需要通过在继续摸索、交流和考察，吸收先进经验和做法，不断提高TRT发电量，也为八钢今后新建高炉TRT的使用积累经验。

［责任编辑：王静］