大唐时代节能科技有限公司 TRT技术

大唐时代节能科技有限公司大唐时代节能科技有限公司TRTTRT技术技术 一、一、三、三、TRTTRT工艺系统工艺系统 四、四、TRTTRT新技术的应用新技术的应用 五、提高五、提高TRTTRT系统发电量的途径系统发电量的途径 六、六、TRTTRT市场前景市场前景前前 言言 从钢铁生产流程的特点来看，高炉炼铁是目前钢铁生产中能耗最多从钢铁生产流程的特点来看，高炉炼铁是目前钢铁生产中能耗最多的工序，占整个生产能耗的的工序，占整个生产能耗的70%70%左右。左右。提高高炉生产率的途径之一，是单位时提高高炉生产率的途径之一，是单位时间内向高炉鼓入更多的空气和氧气。但增加鼓风要引起高炉内煤气上升浮力的增加，间内向高炉鼓入更多的空气和氧气。但增加鼓风要引起高炉内煤气上升浮力的增加，这种浮力妨碍了炉料的正常均匀下降，限制了生产率的提高。若把炉顶压力提高，高这种浮力妨碍了炉料的正常均匀下降，限制了生产率的提高。若把炉顶压力提高，高炉工作空间的压力也相应提高，使煤气的体积缩小、流速降低，压头损失也随之降低，炉工作空间的压力也相应提高，使煤气的体积缩小、流速降低，压头损失也随之降低，从而促进高炉顺行，可以减少悬料、崩料，以及提高产量，减少单位生铁的热量损失从而促进高炉顺行，可以减少悬料、崩料，以及提高产量，减少单位生铁的热量损失和焦炭消耗。同时，由于顶压的提高，使炉料和煤气之间的物理化学过程加快，加速和焦炭消耗。同时，由于顶压的提高，使炉料和煤气之间的物理化学过程加快，加速2CO=CO2+C2CO=CO2+C反应向体积缩小方向进行，有利于煤气的化学能得到充分利用。这就是所谓反应向体积缩小方向进行，有利于煤气的化学能得到充分利用。这就是所谓的高压操作，炉内压力是靠煤气系统的压力调节阀组来控制的。由此得到的煤气压力的高压操作，炉内压力是靠煤气系统的压力调节阀组来控制的。由此得到的煤气压力能如不加以利用，还会产生了大气污染和噪声公害。为了不浪费炉顶煤气的压力能和能如不加以利用，还会产生了大气污染和噪声公害。为了不浪费炉顶煤气的压力能和热能，从热能，从2020世纪世纪6060年代开始开发了利用炉顶煤气能量的发电技术，现已广泛应用于高年代开始开发了利用炉顶煤气能量的发电技术，现已广泛应用于高压高炉上。压高炉上。1.1.什么是什么是TRTTRT装置装置 TRTTRT Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine UnitTurbine Unit，高高 炉炉 煤煤 气气 余余 压压 透透 平平 回回 收收 装装 置置 T TRTRT装置是利用高炉冶炼的副产品装置是利用高炉冶炼的副产品 高炉炉顶煤气具有高炉炉顶煤气具有 的的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀作功，驱动发电机压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀作功，驱动发电机发电或驱动其它设备，进行能量回收的一种装置。可回收高炉发电或驱动其它设备，进行能量回收的一种装置。可回收高炉鼓风消耗能量的鼓风消耗能量的1/31/3以上。以上。TRTTRT装置的特点：不消耗任何燃料装置的特点：不消耗任何燃料;不改变原煤气品质不改变原煤气品质;无污染公害无污染公害、最经济设备最经济设备;替代减压阀组调节稳定炉顶压力替代减压阀组调节稳定炉顶压力。2.2.没有没有安装安装TRTTRT装置的高炉炼铁流程图装置的高炉炼铁流程图没有安装没有安装TRTTRT装置的高炉炼铁流程图装置的高炉炼铁流程图 顶压顶压1.0 2.5bar200 300管系压力损失管系压力损失2000 3000mmH2O50 10kPa 120dB(A)减压阀压力损失减压阀压力损失 3.3.安装安装TRTTRT装置的高炉炼铁流程图装置的高炉炼铁流程图TRTTRT装置在高炉整个工艺系统中处于辅助地装置在高炉整个工艺系统中处于辅助地位。位。在任何情况下必须保证高炉正常运行。在任何情况下必须保证高炉正常运行。保证高炉炉顶压力波动在工艺允许范围内。保证高炉炉顶压力波动在工艺允许范围内。高炉煤气是有毒气体，要求高炉煤气是有毒气体，要求TRTTRT装置必须安装置必须安全可靠。全可靠。4.高炉系统对高炉系统对TRT装置的要求装置的要求 TRT的特点的特点1 1、TRTTRT为高炉煤气能量回收装置，必须在保证高炉为高炉煤气能量回收装置，必须在保证高炉正常生产的前提下尽可能多发电。正常生产的前提下尽可能多发电。2 2、与其它发电站不同，发电量随高炉煤气流量和压、与其它发电站不同，发电量随高炉煤气流量和压力的变化而变化，因此不能单独供电，必须和一定力的变化而变化，因此不能单独供电，必须和一定容量的电网并网运行。容量的电网并网运行。3 3、高炉休风时机组可作电动运行，从电网上吸收电、高炉休风时机组可作电动运行，从电网上吸收电能，可作无功补偿和调节。能，可作无功补偿和调节。1 1、TRTTRT分类分类2 2、TRTTRT与高炉的关系与高炉的关系3 3、TRTTRT工艺系统介绍工艺系统介绍1 1、TRTTRT分类分类（1 1）干式）干式TRTTRT；（2 2）湿式）湿式TRTTRT；（3 3）干湿两用）干湿两用TRTTRT；根据高炉除尘方式根据高炉除尘方式:干式、湿式、干湿两用干式、湿式、干湿两用根据与减压阀组关系：并联、串联根据与减压阀组关系：并联、串联干式干式TRTTRT流程简图流程简图湿式湿式TRTTRT流程简图流程简图干湿两用干湿两用 TRT工艺流程图 串联串联TRTTRT （1 1）高炉工况：）高炉工况：高压高压 常压、上料、下料、休风、复风等常压、上料、下料、休风、复风等 （2 2）工艺要求：）工艺要求：适应高炉工况适应高炉工况 服从高炉工况服从高炉工况 遵重高炉的操作习惯遵重高炉的操作习惯 从启动、升速、并网、升功率、调顶压、发电运从启动、升速、并网、升功率、调顶压、发电运行到电动运行、仃车、重故障、顶压切换等行到电动运行、仃车、重故障、顶压切换等始终把始终把高炉的安全放在首位高炉的安全放在首位。2 2、TRTTRT与高炉的关系与高炉的关系设计思想：设计思想：确保高炉正常生产（原则）确保高炉正常生产（原则）服从高炉习惯（操作）服从高炉习惯（操作）最大回收高炉煤气的能量最大回收高炉煤气的能量技术支持：技术支持：大量的模拟试验及投运经验数据。大量的模拟试验及投运经验数据。世界一流的干湿两用世界一流的干湿两用TRTTRT技术设计。技术设计。紧急停机切换时：紧急停机切换时：当当TRTTRT发生重故障时，在紧急切断阀快关切断发生重故障时，在紧急切断阀快关切断煤气的同时，通过前压、流量控制迅速打开旁通煤气的同时，通过前压、流量控制迅速打开旁通快开调节阀，保证高炉顶压稳定。快开调节阀，保证高炉顶压稳定。目前正常运行波动值目前正常运行波动值 5 5 KPaKPa，重故障时波，重故障时波动值动值8 8 KPaKPa。TRTTRT装置是如何保持顶压稳定装置是如何保持顶压稳定三、三、TRTTRT工艺系统工艺系统1.1.透平主机系统透平主机系统2.2.大型阀门系统大型阀门系统3.3.氮气密封系统氮气密封系统4.4.冷却水系统冷却水系统5.5.液压伺服控制系统液压伺服控制系统6.6.润滑油系统润滑油系统7.7.自动控制系统自动控制系统8.8.高、低压发配电系统高、低压发配电系统1 1、透平主机系统、透平主机系统TRT主机主机 透平装置透平装置主机主机,从结构形式上分为三大类：从结构形式上分为三大类：1 1、径流向心式（或反动式），国内效率约为、径流向心式（或反动式），国内效率约为7575。2 2、轴流冲动式，效率约为、轴流冲动式，效率约为8080。3 3、轴流反动式，效率约为、轴流反动式，效率约为8585。透平装置的结构从径流发展到轴流，从冲击式发展到反动式；煤气的调节也透平装置的结构从径流发展到轴流，从冲击式发展到反动式；煤气的调节也从调速阀发展到静叶自动调节，并采用以计算机为中心的控制系统，实现了从调速阀发展到静叶自动调节，并采用以计算机为中心的控制系统，实现了高炉顶压的自动控制。高炉顶压的自动控制。TRTTRT主机主机工作原理：工作原理：高炉煤气高炉煤气 进气蜗壳进气蜗壳 导流器导流器 静叶动叶静叶动叶 扩压器扩压器 排气蜗壳排气蜗壳 2 2、大型阀门系统大型阀门系统大型阀门系统大型阀门系统大型大型阀门系统阀门系统 -电动三偏心碟阀电动三偏心碟阀 采用硬密封结构，密封性好、寿命长、可靠性高。采用硬密封结构，密封性好、寿命长、可靠性高。大型阀门系统大型阀门系统-快切阀快切阀 TRTTRT机组的关键设备机组的关键设备 紧急切断能在紧急切断能在0.50.5 1 1秒秒内迅速关闭，可现场内迅速关闭，可现场操作又可远距离控制。操作又可远距离控制。该阀采用桥式蝶板和该阀采用桥式蝶板和快速泄流等特殊结构，快速泄流等特殊结构，因而流阻小、压损小，因而流阻小、压损小，关闭迅速安全可靠。关闭迅速安全可靠。3 3、氮气密封系统氮气密封系统 作用：提供透平主机轴端密封用作用：提供透平主机轴端密封用N N2 2。系统组成原理特点：气源氮气压力为系统组成原理特点：气源氮气压力为0.3-0.4MPa,0.3-0.4MPa,经气动调节阀调压后使氮气压力高于透平轴端煤气压经气动调节阀调压后使氮气压力高于透平轴端煤气压力力0.02-0.03MPa0.02-0.03MPa，保证煤气不外泄。，保证煤气不外泄。透平主机轴端密封形式有拉别令密封巴氏合金，透平主机轴端密封形式有拉别令密封巴氏合金，保证氮气耗量保证氮气耗量300Nm300Nm3 3/h/h；拉别令密封碳环密封，；拉别令密封碳环密封，耗氮量耗氮量60Nm60Nm3 3/h/h。若用户没有氮气，可用抽气密封。若用户没有氮气，可用抽气密封。氮气密封系统氮气密封系统 4 4、冷却水系统冷却水系统 为防止透平叶片积灰，流道堵塞，在一级静叶前设有雾化为防止透平叶片积灰，流道堵塞，在一级静叶前设有雾化喷水设施，可根据煤气含尘情况选择间断或连续喷水，喷头材喷水设施，可根据煤气含尘情况选择间断或连续喷水，喷头材料为不锈钢。料为不锈钢。紧急切断阀前设有定期冲洗水装置紧急切断阀前设有定期冲洗水装置。透平前管道及主机级间的机械水、冷凝水可通过排水管上透平前管道及主机级间的机械水、冷凝水可通过排水管上的密封罐水位自动调节，控制污水排出。的密封罐水位自动调节，控制污水排出。透平喷雾水用工业新水或软化水。透平喷雾水用工业新水或软化水。发电机、润滑油站、动力油站、冷却器用净循环水发电机、润滑油站、动力油站、冷却器用净循环水。冷却水系统冷却水系统5 5、液压伺服控制系统，、液压伺服控制系统，6 6、润滑油系统、润滑油系统液压伺服控制系统装置液压伺服控制系统装置液压伺服控制系统构成：液压伺服控制系统构成：液控单元，减压阀（旁通阀）液控单元，液控单元，减压阀（旁通阀）液控单元，伺服油缸和动力油站。伺服油缸和动力油站。液控单元：由电磁阀，伺服阀组成。液控单元：由电磁阀，伺服阀组成。动力油站：由油箱、变量油泵、滤油器、动力油站：由油箱、变量油泵、滤油器、加热器、蓄能器、阀门、管道及就地检加热器、蓄能器、阀门、管道及就地检测元件等组成。测元件等组成。润滑系统润滑系统作用：作用：给大型旋转机械各轴承润滑点提供一定给大型旋转机械各轴承润滑点提供一定量的稀油循环润滑，以满足机组在正常工况及量的稀油循环润滑，以满足机组在正常工况及事故状态下的润滑油供给。事故状态下的润滑油供给。构成：润滑油站、高位油箱、油泵、阀门及检构成：润滑油站、高位油箱、油泵、阀门及检测仪表等。测仪表等。TRTTRT交钥匙工程交钥匙工程 1 1、工程设计、项目管理、设备供货、土建施工、工程施、工程设计、项目管理、设备供货、土建施工、工程施工、设备安装、调试投运、工程竣工。工、设备安装、调试投运、工程竣工。2 2、TRTTRT装置可以安装在厂房内（封闭式）或厂房外（装置可以安装在厂房内（封闭式）或厂房外（敞开敞开式）。式）。3 3、产品工程范围：、产品工程范围：400m400m3 35500m5500m3 3高炉高炉TRTTRT装置。装置。4 4、高炉炉顶压控制灵敏调节品质好、电仪一体化自动化水、高炉炉顶压控制灵敏调节品质好、电仪一体化自动化水平高。平高。5 5、运行安全可靠。、运行安全可靠。封闭式封闭式 敞开式敞开式1 1、轴流压缩机与煤气透平同轴机组（、轴流压缩机与煤气透平同轴机组（BPRTBPRT）。2 2、共用型高炉、共用型高炉TRTTRT。3 3、TRTTRT新工艺技术：新工艺技术：干式除尘技术（干式除尘技术（200200）增加了）增加了TRTTRT的输出功率和发电量。的输出功率和发电量。干式干式TRTTRT发电每吨铁可节省水约发电每吨铁可节省水约9 9吨，其中节约新水吨，其中节约新水2 2吨。吨。一级静叶可调和全静叶可调技术。一级静叶可调和全静叶可调技术。在线水清洗系统。在线水清洗系统。轴振动检测与控制技术。轴振动检测与控制技术。自动准同期并网技术。自动准同期并网技术。四、四、TRTTRT新技术的应用新技术的应用 煤气透平机 离合器 电动机 齿轮箱 轴流压缩机 功率：功率：2465kw2465kw正常正常 3900kw3900kw最大最大转速：转速：3000r/min3000r/min功率：功率：6300kw6300kw 转速：转速：3000r/min3000r/min功率：功率：5100kw5100kw年均年均 5800kw5800kw最大最大转速：转速：7950r/min7950r/min 高炉煤气 空气 1 1、轴流压缩机与煤气透平、轴流压缩机与煤气透平同轴机组同轴机组 （BPRTBPRT）轴流压缩机与煤气透平同轴机组轴流压缩机与煤气透平同轴机组（BPRT）西安动力西安动力西安西安动力动力流量：流量：11-13 11-13 万万Nm3/minNm3/min温度：温度：150 150 入口压力：入口压力：120-150 120-150 kPa(GkPa(G)转速：转速：3000 r/min3000 r/min功率：功率：2465-3370 kW2465-3370 kW流量：流量：1390 1390 Nm3/minNm3/min压力：压力：380 380 kPakPa (A)(A)功率：功率：4598-6125 4598-6125 kWkW转速：转速：7200 r/7200 r/minmin功率：功率：6300 kW6300 kW转速：转速：2987 r 2987 r/min/min 安阳永兴安阳永兴轴流压缩机与煤气透平同轴机组（轴流压缩机与煤气透平同轴机组（BPRTBPRT）高炉鼓风能量回收三机组高炉鼓风能量回收三机组轴流压缩机与煤气透平同轴机组（轴流压缩机与煤气透平同轴机组（BPRTBPRT）方案一：首先由异步电动机启动机组（此时不带煤方案一：首先由异步电动机启动机组（此时不带煤气透平），离合器处于脱离状态；待轴流压缩机组气透平），离合器处于脱离状态；待轴流压缩机组工作正常，高炉产生出高炉煤气，导入煤气将透平工作正常，高炉产生出高炉煤气，导入煤气将透平升速到电机同步转速，用离合器切入在线联接煤气升速到电机同步转速，用离合器切入在线联接煤气透平与机组同步运行做功。在升速及离合器投入过透平与机组同步运行做功。在升速及离合器投入过程中，透平转速会有程中，透平转速会有100r/min100r/min的波动。其次，在的波动。其次，在煤气透平故障或高炉需要煤气透平脱离时，离合器煤气透平故障或高炉需要煤气透平脱离时，离合器能在运行中在线将煤气透平与电机脱离，而不影响能在运行中在线将煤气透平与电机脱离，而不影响“电机电机+增速箱增速箱+轴流压缩机轴流压缩机”机组的运行。待需要机组的运行。待需要再投入煤气透平时，离合器在线能将煤气透平再投再投入煤气透平时，离合器在线能将煤气透平再投入。入。方案二：首先由另一台备用机组启动，向高炉供风，方案二：首先由另一台备用机组启动，向高炉供风，高炉正常产生出高炉煤气，由煤气透平将高炉正常产生出高炉煤气，由煤气透平将“煤气透煤气透平平+离合器离合器+电动机电动机+增速箱增速箱+轴流压缩机轴流压缩机”机组从机组从0 0转转速升速到速升速到30%30%或或80%80%的工作转速；投入异步电动机与的工作转速；投入异步电动机与煤气透平一起将机组拖至工作转速运行做功（升速煤气透平一起将机组拖至工作转速运行做功（升速过程中离合器应始终处于啮合状态）。其次，在煤过程中离合器应始终处于啮合状态）。其次，在煤气透平故障或高炉需要煤气透平脱离时，离合器能气透平故障或高炉需要煤气透平脱离时，离合器能在线将煤气透平脱离，而不影响在线将煤气透平脱离，而不影响“电机电机+增速箱增速箱+轴轴流压缩机流压缩机”机组的运行。待需要再投入煤气透平时，机组的运行。待需要再投入煤气透平时，离合器能在线将煤气透平再投入。离合器能在线将煤气透平再投入。大唐时代公司的兴宝钢铁公司余热余压利用大唐时代公司的兴宝钢铁公司余热余压利用项目项目 BPRTBPRT工艺流程工艺流程 2、共用型高炉共用型高炉TRT共用型共用型高炉高炉TRTTRT的特点的特点特点是两台特点是两台TRTTRT共用：共用：一台发电机一台发电机 一套润滑油系统一套润滑油系统 一套液压伺服系统一套液压伺服系统 一套氮气密封系统一套氮气密封系统 一套给排水系统一套给排水系统 一套电气控制系统一套电气控制系统 一套自动化仪表系统一套自动化仪表系统五、提高五、提高TRTTRT系统发电量的途径系统发电量的途径 发电量的计算发电量的计算发电量按照下面公式计算发电量按照下面公式计算Q=1/(k-1)Q=1/(k-1)e e g gGRTGRT1 1 1-(p 1-(p2 2/p/p1 1)k-1/k)k-1/k式中式中 QQ发电量发电量,kW;,kW;GG煤气质量流量煤气质量流量,kg/s;,kg/s;RR煤气气体常数煤气气体常数,J/,J/kgKkgK;e e透平机组效率透平机组效率;g g发电机组效率发电机组效率;T1T1进入透平机煤气温度进入透平机煤气温度,K;,K;P1P1透平机煤气进气压力透平机煤气进气压力(绝压绝压),Pa;),Pa;P2P2透平机煤气进气压力透平机煤气进气压力(绝压绝压),Pa),Pa。提高提高TRTTRT系统发电量的途径系统发电量的途径p 提高透平机组效率和系统运行可靠性；提高透平机组效率和系统运行可靠性；p 积极采用高炉煤气干法除尘技术装备积极采用高炉煤气干法除尘技术装备;p 提高高炉炉顶煤气压力提高高炉炉顶煤气压力;p 减少煤气从炉顶到透平机的压力损失减少煤气从炉顶到透平机的压力损失 ;p 保持高炉煤气稳定地以最大发生量供给透平机保持高炉煤气稳定地以最大发生量供给透平机;p 适当提高适当提高TRTTRT煤气入口温度煤气入口温度,高炉正常生产状态下（炉顶温度应小于高炉正常生产状态下（炉顶温度应小于250,250,在超过在超过350350时就要采取打水降温措施时就要采取打水降温措施 ）;p 提高提高TRTTRT设备运行率设备运行率;p 合理优化合理优化TRTTRT工艺技术参数使工艺技术参数使TRTTRT功能与高炉正常生产进行优化匹配功能与高炉正常生产进行优化匹配 。经济效益分析经济效益分析 一座一座2000m32000m3高炉如果稳定运行高炉如果稳定运行,其其TRTTRT系统的运行效率可以系统的运行效率可以达到达到85%,85%,全年发电量可达全年发电量可达0.50.5亿亿kWhkWh以上以上,相当于节约原煤相当于节约原煤超过超过3 3万万t t。莱钢两座高炉的运行情况分析莱钢两座高炉的运行情况分析,安装安装TRTTRT装置后装置后,每小时可每小时可发电发电3329kW,3329kW,全年可发电全年可发电2.82.8107 kWh,107 kWh,按每按每kWhkWh上网电价上网电价0.420.42元计元计,每年可获得每年可获得11761176万元的经济效益。该项目投资万元的经济效益。该项目投资约约31103110万元万元,年运行费用年运行费用300300万元万元,投资回收期投资回收期3.53.5年年,每年每年将给莱钢带来将给莱钢带来876876万元的纯收益。万元的纯收益。社会效益更是显著：减少噪声污染环境。社会效益更是显著：减少噪声污染环境。六、六、TRTTRT市场前景市场前景 TRTTRT是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置，是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置，高炉炉顶压力大于高炉炉顶压力大于120kPa(G)120kPa(G)的高炉均应配置的高炉均应配置TRTTRT设备。我国设备。我国约有高炉约有高炉11001100余座，余座，1000m1000m以上高炉超过以上高炉超过170170座，座，4000m4000m以上以上高炉高炉1313座。座。我国现有我国现有400400多套多套TRTTRT设备在运行，约有近设备在运行，约有近9090座高炉准备座高炉准备增添增添TRTTRT设备，仍有相当部分高炉没有使用设备，仍有相当部分高炉没有使用TRTTRT技术装备，市技术装备，市场前景看好。场前景看好。东北地区拟建设东北地区拟建设TRTTRT项目的高炉项目的高炉辽宁本溪钢铁公司辽宁本溪钢铁公司450M3 450M3 高炉高炉辽宁北台钢铁集团公司辽宁北台钢铁集团公司450M3450M3高炉高炉五矿营口中板有限责任公司五矿营口中板有限责任公司450 M3450 M3高炉高炉辽宁本溪北台钢铁集团公司辽宁本溪北台钢铁集团公司530 m3530 m3高炉高炉辽宁西林钢铁集团公司辽宁西林钢铁集团公司450m3450m3高炉高炉鞍山钢铁集团公司鞍山钢铁集团公司2600M32600M3高炉高炉鞍山宝得钢铁有限公司鞍山宝得钢铁有限公司450M3450M3高炉高炉抚顺新钢铁有限责任公司抚顺新钢铁有限责任公司450M3450M3高炉高炉中冶京诚中冶京诚(营口营口)装备技术有限公司装备技术有限公司580M3580M3高炉高炉营口天盛重工装备有限公司营口天盛重工装备有限公司1280m31280m3高炉同轴机组高炉同轴机组锦州锦兴钢厂锦州锦兴钢厂488M3488M3高炉高炉本溪北营钢铁（集团）股份有限公司本溪北营钢铁（集团）股份有限公司3200m33200m3高炉高炉凌源钢铁股份有限公司凌源钢铁股份有限公司1000m31000m3高炉高炉东北特钢集团有限责任公司东北特钢集团有限责任公司1260m31260m3高炉高炉黑龙江建龙钢铁有限公司黑龙江建龙钢铁有限公司500m3500m3高炉高炉齐齐哈尔北兴特殊钢齐齐哈尔北兴特殊钢450m3450m3高炉同轴机组高炉同轴机组通化钢铁股份有限公司通化钢铁股份有限公司2260 M32260 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