高炉煤气余压发电的用途与设置解析

高炉煤气余压发电装置TRT（Blast Furnace Top Gas Re-covery Turbine Unit，以下简称TRT），是应用于冶金企业的一种高效节能装置。

高炉是钢铁企业的重要设备，其主要作用是冶炼生铁。炉内有铁矿石、焦炭及其他附加物组成的炼铁炉料，有高温空气鼓入高炉，熔化的铁液从高炉底部排出。其顶部则输送出大量的高炉煤气，经除尘得到较干净的煤气，经过减压阀组减压后进入低压煤气管网。炼铁过程中的能耗约占全厂总能耗的70%，其中约有55%用于炼铁高炉，而且随着高炉大型化和炉顶高压化的发展，向高炉鼓风所需的能耗也越来越大。

TRT装置可以将高炉煤气的压力能和温度能回收，转化为电能，同时又可净化煤气，降低噪声，并且改善高炉炉顶压力的调节品质，在其运行过程中不产生污染，降低发电成本，一般可回收高炉鼓风机所消耗能量的20%～50%，投资回报期2～3年，经济效益十分显著。TRT开发研制，起步最早的是前苏联；发展速度最快、水平最好的是日本川崎重工、三井造船、日立造船三家公司，目前日本在透平机的数量、质量、效率等多方面都居世界领先水平。TRT迄今为止已有近四十年的发展历史，对回收高炉煤气的潜能发挥了巨大的作用。随着国民经济的发展及人们节能意识的日益提高，越来越多的国家，都在高炉上安装了煤气余压透平发电装置（即TRT）。近来随着干式除尘技术的成功应用，高炉煤气余压发电开始由湿式除尘向干式除尘技术发展。

冶金系统在高炉冶炼程序中，除尘干燥后的压缩空气经高炉鼓风机进入热风炉进行加热，加热后的热空气由高炉下部吹入，高炉内焦炭燃烧产生高温，并且和铁矿石发生还原反应，使铁矿石还原成铁液，从高炉下部出铁口排出。高炉炉顶产生的气体（含有氮气、CO、CO₂等）含有20%以上的一氧化碳，成为可燃性高炉煤气，经过重力除尘器（干式旋风分离）进行一次除尘和湿式除尘装置（文氏洗涤塔）进行二次除尘，然后经过高炉减压阀组减压，最后进入低压煤气管网供用户作为燃料使用，多余部分被排放掉。由于高炉排出的煤气具有一定的压力和温度（压力一般为100～300kPa，温度约为350℃），也就是具有一定的能量。对于湿式除尘温度大约降低到50℃左右，对于干式除尘温度大约降低到200℃左右。经过二次除尘后，压力稍有降低，仍含有较大的压力能，这部分压力通过减压阀组，如图1-1所示，降压到约10kPa，大量的能量被消耗在减压阀组上，形成能源浪费和噪声污染。

图1-1 通过减压阀组的高炉煤气流程

1—鼓风机 2—热风炉 3—高炉 4—重力除尘器 5—湿式除尘 6—减压阀组 7—低压煤气管网

采用TRT装置替代减压阀组，如图1-2所示，回收了原来消耗在高炉减压阀组上的能量，净化了煤气，降低了噪声，有效地调节炉顶压力的波动，在运行过程中能源消耗极小，发电成本低。(www.xing528.com)

图1-2 采用湿式除尘TRT的高炉煤气流程

1—鼓风机 2—热风炉 3—高炉 4—重力除尘器 5—湿式除尘 6—入口蝶阀 7—入口插板阀 8—快切阀 9—发电机 10—减压阀组 11—低压煤气管网 12—出口蝶阀 13—出口插板阀 14—湿式TRT

图1-3 采用干式除尘TRT的高炉煤气流程

1—鼓风机 2—热风炉 3—高炉 4—重力除尘器 5—湿式除尘 6—干湿切换阀 7—入口截止阀 8—干式除尘器 9—出口截止阀 10—干湿切换阀 11—入口蝶阀 12—入口插板阀 13—快切阀 14—发电机 15—减压阀组 16—低压煤气管网 17—出口蝶阀 18—出口插板阀 19—干式TRT

煤气经湿式除尘后温度下降很多，大量的热值被除尘用的水带走而造成浪费。随着干式除尘技术的发展（主要有布袋除尘、静电除尘、多管旋风除尘和充填式沙滤除尘四种形式），很多TRT装置采用了干式除尘技术，提高了除尘效率，压力损失小，温度下降小，能使进入TRT的煤气温度由湿式除尘后的50℃左右，提高到干式除尘后的130～200℃，从而大大提高了TRT的输出功率和发电量。采用干式除尘TRT的高炉煤气流程如图1-3所示。