炉顶余压发电技术在高炉能量综合利用中的应用探析

为了回收高炉煤气的物理能，在高炉煤气系统设置透平发电机组（简称TRT），与调压阀组并联，利用煤气的压力能和热能发电。一般情况下，高炉车间的余压发电能满足高炉车间自身用电量（高炉鼓风机电耗除外）。

高炉透平发电机有3种形式：轴流向心式、轴流冲动式和轴流反动式，其中轴流反动式透平机质量小、效率高。

从透平机的能力和对炉顶压力控制两方面考虑，炉顶余压透平回收方式有3种，见图10-1。

图10-1　炉顶余压透平回收方式

1—透平机最大设计流量；2—高炉产生的煤气量
A—由调压阀组控制煤气流量；B—由透平机控制煤气流量

（1）部分回收方式。设计通过透平机的最大煤气量小于高炉产生的煤气量。高炉正常生产情况下，通过透平机的煤气量保持不变，炉顶煤气压力由调压阀组控制，见图10-1a；

（2）全部回收方式。设计通过透平机的最大煤气量大于高炉产生的煤气量，炉顶煤气压力由透平机调速阀或静叶自动调节控制，见图10-1b；

（3）平均回收方式。设计通过透平机的最大煤气量，为高炉生产产生煤气量波动幅度的平均值，炉顶煤气压力由调压阀组和透平机分别控制，当高炉煤气量小于透平机设计流量时，由透平机控制；当高炉煤气量大于透平机设计流量时，由调压阀组控制，见图10-1c。

平均回收方式的发电能力较高，设备投资低，投资回收期最短，而且又能保证高炉炉顶压力的稳定。(www.xing528.com)

宝钢1号高炉TRT采用平均回收方式，工艺设计参数如下：

TRT煤气入口从二级文氏管后的煤气管道接出，TRT煤气出口管道与调压阀组后的高炉煤气主管相连，其平面布置见图10-2。在TRT的入口煤气管道上，依次设有入口电动蝶阀、眼镜阀、紧急切断阀、调速阀等。在TRT的出口煤气管道上，依次设有NK阀及除雾器。

图10-2　宝钢TRT系统平面布置图

1—工业用水；2—氮气；3—仪表氮气；4—蒸汽；5—润滑油；6—控制油；7—回收水

眼镜阀的作用是在透平机停止运行时完全切断高炉煤气。当TRT需要与煤气系统切断时，首先关闭入口电动蝶阀，降低眼镜阀前后的压差，这样有利于眼镜阀的关闭。紧急切断阀用于在TRT系统出故障时迅速切断高炉煤气，是保证高炉正常生产的重要设备。此外，在紧急切断阀的旁通管道上设置一个电动蝶阀作为均压阀，在开启紧急切断阀前，先打开均压阀，使紧急切断阀在均压状态下开启。在紧急切断阀后设置调速阀，用于控制炉顶压力，调速阀的动作由电气调节器控制。这样，既能保持透平机最高的发电效率，又不影响高炉炉顶压力的稳定。

TRT设施与高炉煤气净化系统有密切关系，因此，在平面布置时应尽量缩短两者间距离。