能量回收透平裝置的研究與應(yīng)用

1、能量回收透平裝置的研究與應(yīng)用能量回收透平裝置的研究與應(yīng)用鄭秀萍，柳黎光，朱罡，彭宏賓(陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司，陜西西安710611)摘要：流程工業(yè)中存在著一些具有一定壓力和溫度的廢氣，例如高爐煉鐵爐頂煤氣、硝酸裝置流程尾氣和石油煉化裝置中的煙氣等等，這部分廢氣有的作為燃料被低效利用（如高爐煤氣），有的被直接排向大氣（如尾氣），造成了大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。而我國(guó)仍屬能源緊缺國(guó)家，如何更加有效的利用這部分能源是目前需要不斷研究和解決

2、的問(wèn)題。能量回收透平裝置就是利用流程工業(yè)中存在著一些具有一定壓力和溫度的廢氣所具有的能量經(jīng)膨脹做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電或驅(qū)動(dòng)其它設(shè)備的一種節(jié)能環(huán)保裝置，主要有高爐煤氣能量回收透平裝置、化工廠硝酸尾氣能量回收透平裝置和煉油廠高溫?zé)煔饽芰炕厥胀钙窖b置等。下面通過(guò)對(duì)三種主要的能量回收透平裝置的研究、發(fā)展和應(yīng)用的介紹，說(shuō)明國(guó)內(nèi)的能量回收裝置技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)高度，水平已達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)外水平，推廣和應(yīng)用這些技術(shù)，在節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、減少

3、污染等方面產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1前言流程工業(yè)中存在著一些具有一定壓力和溫度的廢氣，例如高爐煉鐵爐頂煤氣、硝酸裝置流程尾氣和石油煉化裝置中的煙氣等等，這部分廢氣有的作為燃料被低效利用（如高爐煤氣），有的被直接排向大氣（如尾氣），造成了大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。能量回收透平裝置就是利用這些廢氣所具有的能量經(jīng)膨脹做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電或驅(qū)動(dòng)其它設(shè)備的一種節(jié)能環(huán)保裝置，符合國(guó)家能源開(kāi)發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)政策，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要，對(duì)于提高

4、資源綜合利用水平，保護(hù)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。目前，采用能量回收透平裝置對(duì)廢氣進(jìn)行回收是一種很好的方法和途徑。這些裝置的應(yīng)用不僅回收了大量的能源，減少了環(huán)境污染，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，在節(jié)能、環(huán)保方面起到了較好的作用，同時(shí)也促進(jìn)了與之相關(guān)技術(shù)的研究、應(yīng)用和發(fā)展。2高爐煤氣能量回收透平裝置的研究與應(yīng)用高爐煤氣能量回收透平裝置簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)RT，主要用于對(duì)高爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品（高爐煤氣）所具有的壓力能和熱能的回收，是鋼鐵企業(yè)一

5、種很好的節(jié)能環(huán)保裝置。TRT技術(shù)興于歐洲，發(fā)展成熟于日本，應(yīng)用普及于日本。自1974年第一套TRT發(fā)電至今已有三十多年的歷史。我國(guó)高爐煤氣能量回收透平裝置的研究起始于上世紀(jì)70年代末，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)在該技術(shù)領(lǐng)域的深入研究和應(yīng)用，產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前，國(guó)內(nèi)各大高爐已配套100多套國(guó)磨材料，對(duì)于濕式TRT主要是腐蝕和干式TRT主要是磨損的問(wèn)題采用不同的表面處理方法，通過(guò)應(yīng)用取得了較好的效果。2.5密封系統(tǒng)研究隨著TRT機(jī)組

6、的推廣應(yīng)用，TRT的密封技術(shù)也得到了較大的發(fā)展和進(jìn)步。由最初的沖氮?dú)馐嚼瓌e令密封，到拉別令螺旋槽組合密封，應(yīng)用效果欠佳。近年來(lái)，陜鼓經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)調(diào)研，采用新型碳環(huán)密封，密封效果好，煤氣泄露量小，整臺(tái)機(jī)組的耗氮量可控制在30m3h左右，現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量達(dá)環(huán)保要求。碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝維修。在近幾年的TRT裝置上得到了廣泛的應(yīng)用并獲國(guó)家專(zhuān)利。2.6干法TRT、干濕兩用型TRT技術(shù)從高爐爐頂出來(lái)的煤氣含有一定數(shù)量的灰塵，一般在10～60gm

7、3左右，必須進(jìn)行凈化，除塵處理得到凈煤氣才能使用。傳統(tǒng)的煤氣除塵均采用濕法除塵工藝，濕法除塵后的煤氣不但含塵量隨爐頂壓力波動(dòng)，而且大量的噴水損失了許多有用的熱能，同時(shí)大大增加了煤氣中的含水量。隨著高爐向高壓爐頂方向的發(fā)展及干式除塵裝置的推廣應(yīng)用，TRT裝置由濕式向干式、干濕兩用型發(fā)展是一種趨勢(shì)。干法TRT是為了適應(yīng)高爐干式除塵系統(tǒng)而研制的新一代產(chǎn)品，由于采用干式除塵，煤氣阻力損失小，溫降小，有效提高了進(jìn)入TRT的煤氣壓力和溫度，與濕法相

8、比，透平回收功率可提高20%以上，并可節(jié)約大量除塵用水，使裝置的節(jié)能效果更為顯著。陜鼓已為杭鋼420m3高爐提供全干法TRT裝置，該裝置是結(jié)合中國(guó)冶金行業(yè)中型高爐大量存在的實(shí)際，自行開(kāi)發(fā)研制的全干式TRT裝置，被原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委列入國(guó)家重大裝備項(xiàng)目，為世界上同等爐型首次配套。針對(duì)有的高爐工藝包括干法和濕法兩套煤氣除塵裝置，陜鼓研制出干濕兩用型TRT，可以實(shí)現(xiàn)濕法、干法的轉(zhuǎn)換。已成功應(yīng)用于首鋼1#高爐（2536m3）、3#高爐（2536m3）

9、、唐鋼2#高爐（2000m3）等。2.7高爐能量回收機(jī)組（簡(jiǎn)稱(chēng)BPRT）技術(shù)通常，TRT裝置和高爐鼓風(fēng)機(jī)組被設(shè)置為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，高爐鼓風(fēng)機(jī)組向高爐鼓風(fēng)，TRT裝置回收煤氣能量發(fā)電。陜鼓結(jié)合多年三機(jī)組、四機(jī)組成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)研制出TRT和高爐鼓風(fēng)機(jī)同軸系的高爐能量回收機(jī)組，簡(jiǎn)稱(chēng)BPRT（BlastFurnacePowerRecoveryTurbine），對(duì)簡(jiǎn)化配置、降低投資、提出了新的思路。BPRT機(jī)組將TRT和鼓風(fēng)機(jī)作為同一