董紅梅  王勇  薛濤

（陜西龍門鋼鐵有限責任公司）

摘  要：針對TRT發電存在問題，提出了處理方法和防范措施。

關鍵詞：TRT發電；能效提升；效益

1  引言

隨著中國經濟的不斷發展，能源問題日益突出，鋼鐵冶金作為高能耗產業，成本上漲的壓力越來越大。大力發展循環經濟是實現鋼鐵企業可持續發展的必由之路，它的實質就是以盡可能少的資源消耗，盡可能少的環境代價實現最大的經濟和社會效益。

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。

2  前言

陜西龍門鋼鐵有限責任公司堅持科學發展觀念，走可持續發展之路，把環境保護、節能減排作為重中之重。著力發展循環經濟和清潔生產，于2008-2014年期間順應國家鋼鐵產業發展政策和要求，全面提升裝備水平，先后建成五座高爐，并同期投資建設了高爐TRT發電等環保節能項目，一方面是為了節能降耗，提高公司產品的競爭能力，另一方面可降低排煙溫度、排塵濃度，減少有害氣體的排放，節約能源，減少對環境的空氣污染和溫室效應。不僅可為公司節減大量的電力費用，從而降低產品成本，也為國家節省大量的能源，符合國家關于節能和資源綜合利用政策。

3  高爐TRT發電工藝

3.1  煉鐵高爐TRT發電工藝介紹

3.1.1  TRT發電工藝

工作流程：高爐產生的煤氣，經重力除塵器，兩級文氏管，進入TRT裝置。經入口電動碟閥，入口插板閥，調速閥，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并聯。

發電機出線斷路器，接于10KV系統母線上，經就近高壓室與電網相連，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。

3.1.2.TRT工藝流程圖：

TRT工藝流程圖

4  高爐TRT發電現狀及改造必要性：

4.1.1#2#高爐TRT經核算TRT性能屬于中等偏下水平，主要原因有兩個，一是TRT為早期設計產品，隨著高爐煤氣負荷提高，其傳統葉型做功能力下降。二是目前TRT偏工況運行嚴重，靜葉長期處于小角度運行，機組遠離高效區。另外機組老化、葉片磨損等也會進一步加劇性能下降。

4.2.3^#4^#5^#高爐TRT發電機組與高爐同期配套建設，透平機轉子采用反動式葉型，近年來，隨著高爐操作水平不斷提升，產能逐步釋放，頂壓、頂溫及煤氣發生量變化較大，通過測試發現，目前3^#高爐TRT處于高負荷運行，靜葉開度已達65%以上，隨著靜葉開度增加，其調節頂壓的功能迅速下降，對高爐生產造成影響，4^#5^#高爐TRT靜葉開度在正常范圍內，但性能水平中等偏低。

4.3.龍鋼公司高爐目前TRT平均發電量41.95kWh/t鐵，未達到清潔生產Ⅱ級標準。

4.4隨著高爐產能提升，高爐操作水平提升，高富氧、高冶強，頂壓、頂溫及煤氣發生量等參數發生較大變化，TRT機組原有設計無法滿足現有工況，運行效率下滑，因此機組亟需進行效能提升。傳統的TRT透平機型做功能力下降，通過分析，可通過采取更換新葉型、流道匹配等改造方式，提高TRT發電量。類似于TRT能效提升改造。同時可滿足生產工藝需要。

5  TRT能效提升改造：

5.1  建設內容

在現有土建基礎、機組外殼、底座、盤車等外配套件利舊；結合機組原設計參數以及目前高爐的實際工況，由專業公司對TRT透平機轉子結構形式及氣體流道進行重新設計計算，以提升TRT機組軸功率及運行效率。

5.2 技術方案

5.2.1土建基礎、機組機殼、底座、盤車等外配套件利舊。

5.2.2由專業公司根據機組原設計參數及目前高爐實際工況，對TRT透平機轉子結構形式及氣體流道進行設計，以提升TRT機組軸功率及運行效率。

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TRT改造備件。

（3）5#高爐TRT效能提升：

6  TRT改造所投資費用

項目總投資2800萬元。其中1#2#高爐TRT投資費用900萬元，3#、4#高爐TRT投資費用各640萬元，5#高爐TRT投資費用620萬元。

7  改造取得效益評價

7.1經濟效益

7.1.1.1#2#高爐能效提升改造效益

改造前發電量按照25萬kWh/日，依據《1#2#TRT發電提升改造項目能源驗收報告》改造后發電量提升了11.5%。

年節能量：330*25*11.5%*1.229=1166.01tce

年可節資：330*25*0.45*11.5%=426.94萬元

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

三年可收回成本，節能減排效益顯著。

7.1.2.3#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發電量按照23萬kWh/日，依據《3#TRT發電提升改造項目能源驗收報告》改造后發電量提升了11.5%。

年節能量：330*23*6.5%*1.229=606.33tce

年可節資：330*23*0.45*6.5%=222.01萬元

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

三年可收回成本，節能減排效益顯著。

7.1.3. 4#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發電量按照25萬kWh/日核算，依據《4#TRT發電提升改造項目能源驗收報告》改造后發電量提升了9.5%。

年節能量：330*25*6.5%*1.229=963.23tce

年可節資：330*25*0.45*9.5%=352.69萬元

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

兩年可收回成本，節能減排效益顯著。

7.1.4. 5#高爐TRT能效提升改造效益：

改造前發電量按照24.5萬kWh/日核算，依據《5#TRT發電提升改造項目能源驗收報告》改造后發電量提升了6.3%。

年節能量：330*24.5*6.3%*1.229=626tce

年可節資：330*24.5*0.45*6.3%=229.21萬元

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

三年可收回成本，節能減排效益顯著。

7.1.5  總能效提升改造效益：

年節能量=1166.01+606.33+963.23+626=3361.57tce

年可節資=426.94+222.01+352.69+229.21=1230.85萬元

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清潔生產需要，3-5#高爐TRT噸鐵發電量可達到45kWh/t，達到清潔生產一級指標要求，為高爐清潔生產邁向國內一流行業領先奠定了堅實的基礎。

8  TRT發電潛力

8.1經過多年對TRT發電機組運行摸索，應總結發現TRT機組日常維護規律，對TRT機組清灰定期開展，確定周期，減少葉片結垢，影響發電量；另一方面做好減壓閥組日常維護，減少減壓閥組影響。

8.2.發電機組效率還有待進一步提高，如何保持好發電機組最佳運行狀態等，TRT發電與高爐運行之間最佳匹配狀態等。

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、轉子、管道結垢，保障透平機氣流順暢，提高透平機做功效率，同時延長透平機轉子壽命，保障設備安全穩定。

8.4. 由于產用結構布局原因，在保證生產工藝安全及管網壓力平衡的條件下，壓差調整潛力不大；但在后期項目建設中，應整體考慮高爐煤氣管網分布、走向、壓損，可適當降低TRT出口壓力，提高壓差，進而提高發電效率。

9  結束語

高爐TRT發電效能提升改造在龍鋼公司得到了很好的應用，項目實施后效果顯著，一方面響應了國家節能減排的政策，充分利用了高爐煤氣壓力能和熱能，另一方面增鋼鐵企業電力供應的穩定性，降低公司的用電成本。

   但龍鋼公司TRT發電指標與鋼鐵行業先進指標還存在較大差異,還有較大提升空間,這還需要我們不斷探索、提升指標，為國家節能減排做出更大的貢獻。