高炉 TRT 余压发电的研究与应用

王文峰

（河钢邯钢能源中心，河北 邯郸 056000）

为了提高高炉生产效率，促进高炉内化学气体能的充分利用，很多大型高炉会通过调节炉内气压系统中的高压调节阀，改变气体通道截面积，以提高炉顶内气压压力。当高炉炉顶气压压力达到0.03Mp时，将这种生产状态称之为高炉高压运行。

高炉高压运行状态下，炉顶内气体具有较大的压力能，传统的生产方式下，都是通过炉顶减压阀来降压气体压力。这不仅使炉内气体所具有的压力势能白白浪费，同时会产生大气污染和噪声公害。

为了解决上述问题，促进高炉生产节能减排，我厂安装了TRT余压发电装置对高炉进行了节能改造，充分利用高炉内气体的压力和热能进行发电，实现了炼铁与发电的联产节能，为企业赢得了可观的经济效益和环保效益。

1 TRT余压发电系统的组成和基本运行原理

TRT余压发电装置主要由八大系统组成：包括透平主机、阀门系统、润滑系统、密封系统、给排水系统、发配电系统、伺服控制系统、自动控制系统等。其中透平主机是余压发电系统的核心，负责高炉内压力向机械动能的转化；阀门系统作用是开闭气体管路，调节气体流量，起到稳定炉顶内气体压力的作用，同时为停气检修提供条件；发配电系统主要是并网输送电流，对系统进行过流、差动、失磁保护；自动控制系统对TRT机组进行启动、运行、过程检测控制，根据现场仪表反馈的数据和系统设定值，自动完成TRT的启停、并网、顶压调节等控制内容，从而确保高炉正常生产，顶压波动不超限。

TRT余压发电系统运行的基本原理是利用了高炉高压运行状态下，炉顶内气体所具有的压力和热量，使气体在透平机内膨胀做功，推动透平主机转动，继而带动与透平机相联结的发电机转动发电。所产生的电能并入电网，从透平机出来的净化后气体则会企业气体管网内继续使用。

从工作原理上来看，TRT装置透平主机替代了原有的高炉内气体系统高压阀组，但TRT装置却可对气压力进行回收利用，使炉内气体压力做功发电而不至白白浪费。在高炉采用干法除尘和高压运行等理想条件下，TRT装置的发电量最高可达到50千瓦时/吨铁以上，可为企业带来可观的经济效益。

2 提高TRT系统发电量的技术措施

TRT装置是利用高炉内压力推动透平机和电动机转动发电的，因此其发电量主要与高炉内气体的压力和流量有直接关系。由于生产工艺和设备运行参数的不同，各企业TRT系统在运行时的发电量也有较大差异，为了提高TRT装置对气体压力的利用率，提高发电量，以使其发挥应有的功效，可从以下工艺技术环节采取措施。

（1）尽量采用干法除尘。干法除尘工艺不仅除尘效果好，节省水耗，而且经除尘处理后的气体含水量低，温度较高，可提高炉内气体发热值，更利于气体在透平机内膨胀做功。据测算，高炉干法除尘相比于湿法除尘，发电量可提高36%以上；温度每提高10℃，透平机效率提高10%。

（2）保持炉顶较高的气体压力。提高气体压力，保持高炉高压运行状态有利于透平机更多做功。此外提高炉内气体压力也有利于高炉产量的提高和炉况的稳定，对于冶炼低硅铁也有一定的好处。

（3）适当提高TRT装置气体入口温度。在气体压力不变的情况下，高炉内的气体温度越高，在透平机内的膨胀越大，越有利于透平机做功和提高发电量。

但气体温度并非越高越好，当气体温度高于250℃时会使除尘布袋变脆甚至烧损，这就需要设置旁路冷热交换器来应对温度的变化；当温度超过350℃时，就需要采取打水降温措施。因此，在提高气体温度和TRT发电能力的同时，还要考虑除尘布袋对于气体温度的承受能力，以保证系统以最为环保、可靠和经济的状态运行。

（4）调整好TRT入口的静叶角度。为保证炉顶气体压力的稳定，需在气体管网中设置必要的压力调节设备，通常在TRT入口设置静叶角度调节装置来实现此功能。

通过调整静叶片的角度可控制气体的压力、流量，以减少炉顶内的压力波动，并对TRT输出功率进行控制。采用自动控制可使静叶片角度随炉内气体压力及时自动调节，从而避免了炉顶压力的较大波动，保持TRT功率输出的稳定状态。

（5）优化TRT系统运行参数。调节和优化TRT系统运行参数，通过自动化控制保证系统运行参数与高炉生产状况的良好匹配。

包括对仪表PID参数、高压阀组控制参数等参数的调节，使TRT系统保持在稳定高效的运行状态，使高炉所产生的气体全部透平主机，最大化利用气体压力进行发电。根据生产经验，通常TRT透平机出力与高炉有效容积比为4.0～4.3。

（6）加强设备的检修维护。

3 高炉内气体TRT余压发电技术的未来发展

TRT余压发电技术是促进冶金能源高效利用的节能减排技术，据估算，系统理想运行状态下，通过TRT系统回收的电能可占到吨铁耗电量的60%以上，同时还可改善噪音、粉尘污染等问题。由此可见，TRT余压发电在高炉生产二次能源回收利用中的经济效益是非常显著的。正因如此，国家也在大力推广TRT技术，以促进钢铁生产的节能高效。