吳新平

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源中心 新疆 烏魯木齊 830022）

提高高爐TRT發(fā)電量的實(shí)踐應(yīng)用

吳新平

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源中心 新疆 烏魯木齊 830022）

八鋼兩座2500m3高爐采用了高爐頂壓余壓發(fā)電節(jié)能環(huán)保先進(jìn)技術(shù)，安裝配備了TRT發(fā)電機(jī)組。投運(yùn)以來，圍繞高爐TRT提高發(fā)電量指標(biāo)，持續(xù)改進(jìn)TRT與附屬裝備工藝系統(tǒng)優(yōu)化，TRT操作改進(jìn)，有效地提高了發(fā)電指標(biāo)水平，為八鋼創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)保效益十分顯著。

高爐；TRT裝置；噸鐵發(fā)電量；能源回收；節(jié)能環(huán)保

八鋼公司新區(qū)A、B兩座2500m3高爐，高爐煤氣凈化采用全干法除塵技術(shù)裝置。兩座高爐分別裝配了兩臺(套)干式TRT發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量為2×12600kW。A高爐TRT發(fā)電機(jī)組于2008年12月并網(wǎng)發(fā)電，B高爐TRT發(fā)電機(jī)組于2009年11月并網(wǎng)發(fā)電，自投運(yùn)以來，圍繞高爐TRT提高發(fā)電量，對比行業(yè)先進(jìn)指標(biāo)，借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，通過持續(xù)優(yōu)化高爐與TRT運(yùn)行工藝參數(shù)、頂壓程序控制、TRT系統(tǒng)改造提高運(yùn)行可靠性、加強(qiáng)崗位操作與信息交流，制定發(fā)電量指標(biāo)計(jì)劃與考核等技術(shù)創(chuàng)新措施，TRT發(fā)電最指標(biāo)明顯提高。創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，其環(huán)保效益也十分顯著。

1 高爐TRT技術(shù)簡介

高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(Top Pressure Recovery Turbine簡稱TRT)，是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹機(jī)降壓、降溫做功來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。該機(jī)既回收原有減壓閥組泄放的能量，又穩(wěn)定爐頂壓力，改善高爐生產(chǎn)條件，同時(shí)不產(chǎn)生任何污染，不再次消耗能源，是國際上公認(rèn)的很有價(jià)值的二次能源回收裝置，原理如下：高爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)全干法除塵裝置凈化處理后，通過DN2000電動蝶閥、插板閥、緊急切斷閥后進(jìn)入透平膨脹機(jī)，煤氣在透平機(jī)靜葉柵和動葉柵組成的流道中不斷膨脹做功，使葉輪旋轉(zhuǎn)做功，并帶動發(fā)電機(jī)一起轉(zhuǎn)動而發(fā)電。膨脹后的煤氣壓力為10kPa，煤氣經(jīng)出口DN2600煤氣管插板閥、電動蝶閥并入外部管網(wǎng)，供低壓煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)用戶使用。當(dāng)TRT出現(xiàn)故障而引起緊急切斷閥動作時(shí)，在小于0.5s的時(shí)間內(nèi)全關(guān)緊急切斷閥，此時(shí)連鎖設(shè)在調(diào)壓閥組（四閥組）內(nèi)的快速旁通閥打開，使高壓煤氣短時(shí)間內(nèi)快速減壓至低壓煤氣總管壓力，避免爐頂壓力和外部管網(wǎng)壓力突然升高，同時(shí)調(diào)壓閥組內(nèi)的其他調(diào)節(jié)閥自動參與調(diào)節(jié)爐頂壓力，爐頂壓力轉(zhuǎn)至高爐側(cè)四閥組控制，使TRT系統(tǒng)安全脫離高爐煤氣系統(tǒng)，保證高爐正常。

圖1 TRT工藝流程圖

工藝流程及主要性能指標(biāo)參數(shù)：見圖1。

2 提高發(fā)電量措施

2.1 提高和保證TRT裝置高爐煤氣流通量

發(fā)電效率與高爐煤氣流通質(zhì)量流量成正比關(guān)系。在高爐爐況穩(wěn)定情況下，高爐煤氣發(fā)生量基本可維持在一個穩(wěn)定的范圍，2500m3高爐煤氣發(fā)生量正常維持在28～34萬 m3／h左右。因此，通過TRT裝置的高爐煤氣流通量要盡可能多，發(fā)電量提升才能有所保證。讓煤氣全部通過TRT，使高爐煤氣質(zhì)量流量最大。實(shí)現(xiàn)煤氣全回收，必須關(guān)閉與TRT并聯(lián)的減壓閥組，八鋼2500m3高爐TRT并聯(lián)的減壓閥組有4個閥組成，作用是在TRT發(fā)生故障時(shí)能夠緊急備用并參與高爐頂壓的控制，在運(yùn)行中要保證閥門開關(guān)的靈活可靠，所以即要保證閥組通過的高壓煤氣量最小，又使閥芯不卡澀。通過采取措施進(jìn)行攻關(guān)，調(diào)整了減壓閥組的零位，使運(yùn)行中高爐減壓閥組全部關(guān)閉狀態(tài)，高壓高爐煤氣全部通過TRT機(jī)組發(fā)電，通過措施實(shí)施后，TRT發(fā)電負(fù)荷平均提高了500～2000kW左右。

2.2 系統(tǒng)維護(hù)改造，提高檢修質(zhì)量，加強(qiáng)監(jiān)督保養(yǎng)，保證機(jī)組運(yùn)行可靠率

八鋼2500m3A高爐配套TRT與2008年12月并網(wǎng)發(fā)電。B高爐配套TRT與2009年11月并網(wǎng)發(fā)電。自投運(yùn)后，兩臺TRT的運(yùn)行可靠性低，多次出現(xiàn)振動超標(biāo)和漏煤氣等故障，其中為了解決振動問題，ATRT轉(zhuǎn)子返廠維修1次，BTRT轉(zhuǎn)子返廠維修3次，每次返廠維修時(shí)間都在45天左右，嚴(yán)重影響了機(jī)組的投入率；因此在2010年10月開始對TRT系統(tǒng)進(jìn)行改造維修，重新改造了TRT進(jìn)出口管道支吊架，增加進(jìn)出口膨脹節(jié)；有效的改善了煤氣流量變化時(shí)對機(jī)組的沖擊；并對軸瓦及支撐進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整；充分解決了機(jī)組振動和碳環(huán)損壞的故障。

針對八鋼2500m3高爐因原料差異，高爐內(nèi)常發(fā)生 “管道”現(xiàn)象，大量煤氣對TRT造成較大沖擊，為減小沖擊，通過靜葉開度限值設(shè)定，保證靜葉最大開度到76%，通過限制靜葉開度，即有效的控制了大流量煤氣對TRT的沖擊，又滿足了TRT對高爐頂壓的有效控制。

制定了檢修標(biāo)準(zhǔn)和點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)潤滑油質(zhì)和動力油質(zhì)的監(jiān)督，增加濾油機(jī)，長期對油質(zhì)進(jìn)行過濾，可靠的保證了油質(zhì)對機(jī)組故障的影響；針對發(fā)電機(jī)絕緣不良問題，對發(fā)電機(jī)小室進(jìn)行密閉改造，解決了發(fā)電機(jī)積灰的問題。為了設(shè)備的長期可靠運(yùn)行，對主、輔機(jī)設(shè)備制定定期點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)，每班對關(guān)鍵重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行點(diǎn)檢，對發(fā)生的問題及時(shí)解決；通過對TRT機(jī)組多項(xiàng)措施實(shí)施和改造、監(jiān)督，2011年5月后徹底解決了機(jī)組振動、軸瓦溫度異常、軸端煤氣泄漏、發(fā)電機(jī)絕緣不良問題等較大設(shè)備故障；至今再沒有出現(xiàn)TRT轉(zhuǎn)子返廠維修的事故。

2.3 探索開停機(jī)及運(yùn)行模式，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化操作

八鋼TRT生產(chǎn)運(yùn)行與維護(hù)調(diào)整分別屬于煉鐵高爐、能源熱電廠兩個生產(chǎn)系統(tǒng)。針對實(shí)際，為提高TRT發(fā)電量，兩家單位積極探索科學(xué)合理的TRT開機(jī)運(yùn)行模式，根據(jù)A、BTRT機(jī)組運(yùn)行特性，分別制定每臺機(jī)組的開機(jī)方式，轉(zhuǎn)子過臨界方式和逆功率運(yùn)行方式；制定實(shí)施了煤氣停送標(biāo)準(zhǔn)操作票、啟停機(jī)操作標(biāo)準(zhǔn)票、逆功率操作調(diào)整要求、并針對BTRT轉(zhuǎn)子過臨界振動大難以通過的問題，探索出一套可靠有效的操作方式，為TRT開機(jī)創(chuàng)造有利的條件；通過制定運(yùn)行調(diào)整方式，使機(jī)組在最佳運(yùn)行方式下工作，不斷保證了機(jī)組的運(yùn)行可靠性。

2.4 制定發(fā)電量指標(biāo)，提高TRT開機(jī)作業(yè)率

參照TRT設(shè)計(jì)指標(biāo)、歷史平均最好水平和行業(yè)先進(jìn)水平，制定發(fā)電任務(wù)指標(biāo)計(jì)劃，每月制定下達(dá)TRT發(fā)電量指標(biāo)，并根據(jù)指標(biāo)計(jì)劃分解到每天，并根據(jù)噸鐵發(fā)電量指標(biāo)兩臺TRT對標(biāo)分析；使每臺TRT發(fā)電效率達(dá)到最大；在高爐開爐、復(fù)風(fēng)等達(dá)到正常爐況條件下，加強(qiáng)與生產(chǎn)調(diào)度的信息溝通，盡可能縮短高爐正常生產(chǎn)后與TRT開機(jī)之間的時(shí)間間隔，在短時(shí)間內(nèi)啟動TRT開機(jī)運(yùn)行程序，提高TRT機(jī)組開機(jī)作業(yè)率。

通過各項(xiàng)措施的實(shí)施，有效的提高了TRT機(jī)組的發(fā)電量，噸鐵發(fā)電量在逐年上升，表1是近3年兩座TRT發(fā)電量情況對比：

表1 2010年-2012年TRT發(fā)電情況對比

3 節(jié)能環(huán)保效果

3.1 節(jié)能效益

以表1對比數(shù)據(jù)為例，通過改造和精細(xì)化操作維護(hù)實(shí)施后，噸鐵平均發(fā)電量每年提高10 kWh，兩座TRT2011年發(fā)電量比2010年增加近3178萬 kwh，節(jié)約動力煤12700t(注：按當(dāng)量折算系數(shù))。運(yùn)行成本低廉，減少外購電量創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益1330萬元以上。2012年以來，兩臺TRT的發(fā)電量更是有利較大的提高，平均噸鐵發(fā)電量達(dá)到了46.31 kWh，每月發(fā)電量近1400萬kwh，相當(dāng)于每月減少外購電量成本580萬元以上。全年可節(jié)省外購電成本近7000萬元。

3.2 環(huán)保效益

TRT裝置利用高爐煤氣頂壓差壓發(fā)電，煤氣作為載能介質(zhì)，由高壓經(jīng)TRT裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換為電能后，并入低壓煤氣用戶管網(wǎng)，幾乎不消耗外在能源。同時(shí)TRT發(fā)電等量減少外購燃煤發(fā)電，相應(yīng)減少二氧化碳、二氧化硫、煙(粉)塵等污染物排放量。按節(jié)能減排核算，每發(fā)1kwh電能，將產(chǎn)生碳粉塵排放 0.272kg， 產(chǎn)生 CO2排放 0.997kg；2011年八鋼兩臺TRT發(fā)電13064萬kwh，折合減少碳粉塵排放3.55萬噸，減少CO2排放13萬噸。

3.3 減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，提高系統(tǒng)安全性能，降低勞

動強(qiáng)度通過采取以上優(yōu)化改造措施，基本上解決了高故障率問題，降低了因轉(zhuǎn)子振動不平穩(wěn)造成的TRT跳車次數(shù)，減少電氣故障造成的TRT停機(jī)時(shí)間。提高了系統(tǒng)安全可靠性能，降低了故障停機(jī)率和檢修率，延長了檢修周期，增加TRT機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間，相應(yīng)降低了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和員工勞動強(qiáng)度。

4 結(jié)束語

高爐TRT采取了一系列設(shè)備、工藝優(yōu)化和技術(shù)改造措施，取得了明顯效果，與改造、調(diào)整前相比，噸鐵發(fā)電量顯著提高，但還需要通過在繼續(xù)摸索、交流和考察，吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法，不斷提高TRT發(fā)電量，也為八鋼今后新建高爐TRT的使用積累經(jīng)驗(yàn)。

王靜］