永通公司BPRT同軸機(jī)組建設(shè)與運(yùn)行實(shí)踐

摘要：對(duì)永通公司BPRT機(jī)組的安裝運(yùn)行進(jìn)行了分析總結(jié)，認(rèn)為，高頂壓操作和長(zhǎng)期穩(wěn)定的爐況是透平機(jī)作功的基礎(chǔ)：透平機(jī)代替減壓閥組，控制爐頂壓力更加穩(wěn)定，波動(dòng)幅度小；對(duì)新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用要做到徹底消化吸收，使之成為自己的東西。

關(guān)鍵詞：高爐 BPRT 節(jié)能

0 引言

高爐煉鐵是能耗較高的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵工序節(jié)能降耗是鋼鐵企業(yè)降本增效的主要形式，高爐煉鐵在耗能的同時(shí)又是產(chǎn)生可利用能源的主要工序，如：化學(xué)能、熱能和壓力能等。如何有效地回收利用這些數(shù)量可觀的二次能源，成為當(dāng)前鋼鐵企業(yè)節(jié)能研究的主要方向。高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(TRT)就是目前鋼鐵企業(yè)公認(rèn)的有價(jià)值的二次能源回收裝置。它是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹做功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或協(xié)助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。高爐鼓風(fēng)能耗約占煉鐵工序能耗的10％～15％，采用TRT裝置可回收高爐鼓風(fēng)所需能量的30％左右，實(shí)際上回收了原來(lái)在調(diào)壓閥組中白白泄失的能量。2007年5月28日永通公司2#高爐建成投產(chǎn)，該高爐采用了串罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備、陶瓷杯炭磚+水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)、全冷卻壁結(jié)構(gòu)、軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)及BPRT同軸鼓風(fēng)系統(tǒng)。其中BPRT同軸機(jī)組于2008年1月21日投運(yùn)。

1 BPRT機(jī)組的組成

BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)是高爐鼓風(fēng)機(jī)和高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置同軸系的高爐能量回收裝置的簡(jiǎn)稱，該裝置將高爐鼓風(fēng)機(jī)和高爐煤氣余壓回收透平(簡(jiǎn)稱TRT—Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit)串聯(lián)在同一根軸系上，解決了現(xiàn)場(chǎng)空間不足問(wèn)題，并可節(jié)省大量投資。

永通公司本套機(jī)組型號(hào)為：AV50+MPG56同軸能量回收機(jī)組，主要由電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、軸流壓縮機(jī)、變速離合器和煤氣能量回收透平組成。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)永通公司現(xiàn)場(chǎng)具體情況，將TRT應(yīng)用在同軸機(jī)組中，和高爐鼓風(fēng)機(jī)做為同一個(gè)系統(tǒng)，取消了發(fā)電機(jī)及發(fā)配電系統(tǒng)，合并自控系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、動(dòng)力油系統(tǒng)等，避免了能量轉(zhuǎn)換的損失環(huán)節(jié)，增加了能量回收，確保裝置在各種工況下都不會(huì)影響到高爐的正常運(yùn)行，并且最大限度的回收高爐煤氣能量。其配置方式如圖1：

2 BPRT項(xiàng)目的建設(shè)

永通公司8PRT機(jī)組于2007年11月5日開(kāi)始進(jìn)行安裝，到2008年1月21日投運(yùn)，共計(jì)78天，達(dá)到同類機(jī)組安裝、調(diào)試、投運(yùn)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。BPRT同軸機(jī)組對(duì)永通公司是新事物，且安裝精度高，自控程度高，試車要求嚴(yán)格。為保證投運(yùn)后能夠正常使用和維護(hù)，安裝期間專門(mén)抽調(diào)機(jī)械、電氣、儀表、自控等方面的專業(yè)技術(shù)人員，組成現(xiàn)場(chǎng)跟蹤學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)、消化吸收新技術(shù)、新工藝，并記錄安裝調(diào)試的第一手資料。同時(shí)結(jié)合陜鼓集團(tuán)技術(shù)人員，制定了詳細(xì)的單機(jī)及聯(lián)動(dòng)試車方案，保證了試車成功。

3 BPRT機(jī)組的工作原理

當(dāng)透平機(jī)正常工作時(shí)，要求高爐調(diào)壓閥組基本處于全閉狀態(tài)，此時(shí)高爐煤氣流經(jīng)入口蝶閥、入口插板閥、緊急切斷閥進(jìn)入透平機(jī)，在此進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換后，經(jīng)出口插板閥、出口蝶閥進(jìn)入低壓煤氣管網(wǎng)。工藝流程如圖2：

高爐煤氣在透平機(jī)內(nèi)膨脹作功，實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，將壓力能轉(zhuǎn)換成透平機(jī)轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，并通過(guò)變速離合器傳給軸流風(fēng)機(jī)，與電動(dòng)機(jī)同步驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)作功，電動(dòng)機(jī)輸出功率下降，達(dá)到節(jié)能的目的。透平機(jī)主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

透平機(jī)的投入與切除是通過(guò)變速離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)透平機(jī)轉(zhuǎn)速低于2900r/min時(shí)，變速離合器能夠自動(dòng)在線切除使透平機(jī)脫開(kāi)，此時(shí)變速離合器兩側(cè)均屬獨(dú)立旋轉(zhuǎn)設(shè)備，相互不傳遞任何轉(zhuǎn)矩，從而不影響鼓風(fēng)機(jī)向高爐持續(xù)正常送風(fēng)；當(dāng)透平機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min時(shí)，變速離合器能夠自動(dòng)在線嚙合使透平機(jī)投入運(yùn)行，同軸驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)電流降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

4 BPRT同軸機(jī)組的運(yùn)行

永通公司BPRT同軸機(jī)組從2008年1月21日投入運(yùn)行后，運(yùn)行平穩(wěn)，爐頂壓力波動(dòng)控制在±2KPa以內(nèi)，高爐操作穩(wěn)定，爐況順行。在2008年的運(yùn)行中，也出現(xiàn)了幾次事故停機(jī)，我們的技術(shù)人員能夠及時(shí)找出原因，進(jìn)行相應(yīng)解決，基本未影響生產(chǎn)；在實(shí)際運(yùn)行中，我們的自控技術(shù)人員結(jié)合儀表和電氣專業(yè)，對(duì)不適應(yīng)實(shí)際情況的控制程序進(jìn)行了適當(dāng)修改，使BPRT機(jī)組運(yùn)行更加穩(wěn)定。實(shí)際運(yùn)行顯示，影響透平機(jī)作功多少主要有兩個(gè)因素：一是爐頂壓力，爐頂壓力達(dá)到0.1MPa時(shí)，透平機(jī)開(kāi)始作功，達(dá)到0.14MPa以上，作功明顯且穩(wěn)定：二是煤氣發(fā)生量，在相同頂壓情況下，煤氣發(fā)生量大，作功明顯。現(xiàn)在高爐正常生產(chǎn)，頂壓按155KPa控制，透平機(jī)進(jìn)口煤氣量在14.5～16.5Nm³/h之間。2008年2～12月份8PRT機(jī)組電耗見(jiàn)表2。

從2008年2月1日到12月31日，共計(jì)335天，同軸機(jī)組運(yùn)行7959小時(shí)，作業(yè)率為98.8％，累計(jì)節(jié)電1678萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

①軸流壓縮機(jī)為高爐送風(fēng)，具有流量調(diào)節(jié)范圍寬和效率高的特點(diǎn)。②透平機(jī)代替減壓閥組，能很好的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定爐頂壓力，且對(duì)爐頂壓力控制靈敏，波動(dòng)幅度小，實(shí)際運(yùn)行顯示爐頂壓力波動(dòng)在±2KPa以內(nèi)。⑨高爐爐況長(zhǎng)期保持穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)透平機(jī)作功的基本條件，是實(shí)現(xiàn)高爐強(qiáng)化冶煉并提升透平機(jī)作功的基礎(chǔ)。④提高頂壓和增加煤氣發(fā)生量可以直接提高透平機(jī)的作功量。⑤對(duì)新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用，要在建設(shè)初期就開(kāi)始學(xué)習(xí)、消化吸收，使之真正成為自己的東西，這樣才能確保投運(yùn)后的日常操作和維護(hù)。