趙 錚

（唐鋼國際工程技術(shù)股份有限公司，河北 唐山 063000）

高爐爐頂余壓發(fā)電裝置(以下簡稱‘`TRT" )是開始是在大約上世紀60年代開始研究，在這些年發(fā)展過程中不斷地研究，實踐，現(xiàn)在發(fā)展已經(jīng)很完備了。TRT CTop Gas Pressure Recovery Turbine是“高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置”的縮寫，它的主要原理是利用高爐爐頂氣體產(chǎn)生的熱以及壓力，這些都是勢能，然后通過透平機做功將其轉(zhuǎn)化為機械能，從而帶動發(fā)電機進行發(fā)電。如果咱們使用的高爐氣體經(jīng)過干法除塵技術(shù)之后，我們還可以將發(fā)電量提高很多。其實這種方式看上去是發(fā)電，其實是換一種方式回收能量，因為這些能量不加以回收的話也是浪費掉，這樣的話就是滿足綠色循環(huán)的發(fā)展理念。不要小看這個回收能力，每次發(fā)電之前我們可以回收全部所需能量的30%，可想而知利用這種發(fā)電方式我們不會消耗燃料，而且也不會白白浪費能量，對環(huán)境造成不必要的污染，這種低成本，高回報的發(fā)電模式受到了各大工廠的喜愛，所以也作為高爐生產(chǎn)過程中重要的節(jié)能減排項目，受到國家和企業(yè)的大力推崇[1]。

1 TRT發(fā)展歷程

上世紀60年代一些西方發(fā)達國家發(fā)現(xiàn)并開始進行TRT技術(shù)的開發(fā)與研究，它們努力在研究什么樣的設(shè)備和工藝能更好的利用能量。首先法國它采用的是濕式幅流式透平機，這樣可以防止氣體進入TET裝置中，這樣在機器內(nèi)部就可以將能量全部回收，避免了損失。而前蘇聯(lián)采用的是軸流式透平機，他們在透平機前面加了一個預(yù)熱裝置，這樣也可也以提高TRT裝置產(chǎn)生的熱能，各國在不斷的研究實踐，為了發(fā)揮其更好的作用，但是這時TRT技術(shù)的發(fā)展也遇到了瓶頸時期，人們已經(jīng)知道了他的優(yōu)點，忙于將它運用到實際的生產(chǎn)生活中，而不注重他的優(yōu)勢突破，所以在此之后的很長時間內(nèi)TRT裝置的技術(shù)水平和裝備一直處于平穩(wěn)的發(fā)展階段。

但是之后全球爆發(fā)了一次嚴重的石油危機，各國的資源供應(yīng)缺乏，這樣是各國開始重視能源循環(huán)利用的重要性，這樣大家又重新重視起來TRT技術(shù)的發(fā)展，尤其是在日本，TRT技術(shù)發(fā)展的最快，日本的幾家大公司根據(jù)不同企業(yè)發(fā)展的要求研制了不同技術(shù)的TRT裝置，這樣TRT技術(shù)在日本得到不斷的發(fā)展壯大，在占領(lǐng)日本的市場之后還不斷的向國際市場開始擴展，這時國際市場中絕大部分的TRT技術(shù)來源都源自日本。

在國內(nèi)，1983年我國的首鋼集團首先引進了高爐爐頂氣體TRT工藝技術(shù)和設(shè)備，之后在我國的有關(guān)部門的大力扶持下我國的陜鼓集團和日本的發(fā)展TRT技術(shù)的公司創(chuàng)立了商業(yè)技術(shù)合作，這也是我國正式開展TRT技術(shù)設(shè)備研制的第一步。其中中航工業(yè)成都發(fā)動機(集團)有限公司是主要制造航空發(fā)動機的，他利用研制發(fā)動機所用的技術(shù)特點和TRT技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造出獨一無二的TRT裝置技術(shù)并且能夠?qū)ζ溥M行很好的控制，現(xiàn)在國內(nèi)的TRT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很成熟了，很多技術(shù)已經(jīng)達到甚至超過了國際發(fā)展水平，因此也大量出口到國外。

目前來看我國在不斷生產(chǎn)發(fā)展高壓化高爐，而對于氣體的凈化我們也有了創(chuàng)新的方法，之前一直采用的是濕法除塵，有很多的弊端，而現(xiàn)在我們大度采用新型的除塵方法干法除塵，其中最普遍的使用方法就是高爐氣體布袋除塵技術(shù)。干法除塵有很多的優(yōu)點，不僅會改變煤氣的品質(zhì)，而且能更大程度上回收高爐煤氣產(chǎn)生的熱能和壓力能，這樣也進一步優(yōu)化了TRT技術(shù)和設(shè)備的要求[2]。

2 影響TRT發(fā)電的技術(shù)因素分析

2.1 透平入口流量變化對透平軸輸出功率的影響

TRT裝置的主要原理就是回收產(chǎn)生的能量，防止資源浪費，但是整個操作過程是在高爐中進行的，所以高爐的運作會直接影響TRT技術(shù)的實施，同時TRT影響著高爐爐頂?shù)膲毫刂?，所以TRT技術(shù)反之也會影響高爐的使用情況。

高爐在運作過程中會設(shè)定一個爐頂壓力的固定值，一旦這個高爐爐頂?shù)膲毫Τ^這個數(shù)值時透平機內(nèi)的透平靜葉就會自然張大，這樣在相同的時間內(nèi)通過高爐的煤氣量就會大大增加。相反，此時如果高爐爐頂?shù)膲毫]有超過這個數(shù)值，這個透平靜葉就會縮小角度，那么這是通過高爐的氣體量就會減少。這也是TRT技術(shù)如何來影響高爐運作的關(guān)鍵性因素就是這個透平靜葉的調(diào)整。當(dāng)然在其它條件不變的情況下，通過高爐爐頂?shù)拿簹饬吭酱?，輸出的功率也就越高?/p>

2.2 TRT軸輸出功率的計算

其實TRT的主要作用就是進行能量的回收，但是在這個過程中起關(guān)鍵作用的就是透平裝置的使用，高爐爐頂?shù)拿簹鈺ㄟ^透平裝置將壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為機械能，同時促動葉片轉(zhuǎn)動，相應(yīng)地帶動發(fā)電機進行發(fā)電，這樣就完成了發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換。我們應(yīng)該知道的是在裝置中氣流，溫度的高低都會影響透平裝置軸端的出力情況。但是有些指標(biāo)并不會影響透平裝置的出力情況，例如有些氣體中會混有不同的雜質(zhì)氣體。只要能進入透平裝置就都是合格的氣體，我們并不用擔(dān)心這個問題。

但是目前來看TRT技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r并不樂觀，因為大部分鋼鐵廠只關(guān)注本廠產(chǎn)生鋼鐵的產(chǎn)量，而忽略了對于可回收能源的二次利用，而且現(xiàn)在很多企業(yè)還不是很了解TRT技術(shù)，再加上現(xiàn)在TRT設(shè)備的質(zhì)量也不是很高，所以在施行過程中會面臨很多的問題，例如：

（1）在TRT裝置中，此裝置與高爐中閥組相連，但是一般來說由于閥組設(shè)計的比較復(fù)雜，所以我們會在高爐閥組和此裝置相連處通一個管道，這樣也是為了高爐運作時的安全問題著想，但是就是因為有這樣的管道所以高爐煤氣不能全部進入透平裝置之中，所以輸出功率就會大大減小，所以不可否認的是煤氣量的大小真的對透平裝置出力有很大的影響。

（2）在高爐裝置中會有減壓的閥組，但是這個閥組很容易泄露氣體，這樣煤氣量減少也會影響透平裝置出力。但是需要注意的是如果氣體采用干法除塵的方法，透平機的發(fā)電量也會增加。

2.3 透平入口壓力變化對透平軸輸出功率的影響

近幾年來隨著大型高爐的不斷投入生產(chǎn)，對爐頂?shù)膲毫σ笠膊粩嗟卦谔岣撸钥梢赃M入TRT透平裝置的壓力也越來越高，所以輸出功率也在不斷的增加，這是一個良好的發(fā)展趨勢。但是現(xiàn)在的高爐煤氣最好是利用高爐重力除塵器來進行干法除塵，這樣才會大大的提高發(fā)電量。

2.4 透平入口溫度變化對透平軸輸出功率的影晌

正是現(xiàn)在的高爐氣體都用了干法袋式除塵技術(shù)，所以進入TRT裝置的氣體壓力達到了很高的要求，相應(yīng)的透平機輸出功率也大大的增加。但在實際過程中我們還可以繼續(xù)增加煤氣的溫度，當(dāng)然是在干法除塵允許的范圍內(nèi)同時還一定要注意減少其他的熱損失，這樣我們就可以提高發(fā)電效能。

其實之前就介紹過高爐煤氣的凈化方式一般分兩種，干法除塵和濕法除塵，一般來說利用干法除塵氣體的阻力會比較小，應(yīng)為不同的凈化方式所耗費壓力的大小不同，但是會直接影響透平裝置的輸出功率的大小，所以我們一般在條件允許的范圍內(nèi)，采用干法除塵比較好，除此之外我們還能利用其他方式來降低煤氣管道的阻力來提高TRT的發(fā)電量[3]。

3 結(jié)語

在高爐中氣體是一種復(fù)合的流體，它往往包含著壓力，溫度，關(guān)鍵是他在TRT裝置中可以進行壓力控制和回收能量，因此當(dāng)我們改變透平機的壓力，以及通入氣體的溫度時，相應(yīng)的輸出功率也會發(fā)生變化。高溫高壓的環(huán)境中會大幅度的提高TRT裝置的發(fā)電能力，這里需要注意的是尤其是溫度的改變會將TRT裝置的發(fā)電能力提高約30%左右。