高炉鼓风机同轴机组运行与节能分析

高炉鼓风机同轴机组运行与节能分析 1 机组概况1.1 机组主要技术参数及运行参数轴流压缩机 AV45-12透平膨胀机 MPG2.1-215/100透平啮合转速 3033r/min3 号高炉煤气流量正常值 813 万 Nm3/h进口煤气压力正常值 235kPa出口煤气压力正常值 112kPa进口煤气温度正常值 145出口煤气温度正常值 901.2 机组介绍同轴 BPRT 机组，是煤气透平与电动机同轴驱动的高炉轴流压缩机组三机组组合（Blast Furnace Power Recovery Turbine）的简称，特点是电能和煤气能双能源驱动，当透平正常工作时，离合器处于啮合工作状态，把透平回收的功率传递给高炉鼓风机；当炉况不顺煤气量小或高炉休风时，离合器自动将高炉煤气透平断开。同轴机组在配置上比分轴机组少了一台发电机及其发配电系统，其他附属系统也可共用一套，设备投资可比分轴机组少2030；厂房和控制室也只有一座,较后者占地面积能节省1/2，相应降低土建投资。1.3 同轴系机组运行要求高炉炉顶压力不稳，会引起炉内反应的剧烈波动。炉压高于额定值时，会使炉内煤气气流分布不均，引起崩料，而当炉内压力低于额定值时，会引起炉内煤气体积增大，气流压力损失增大，煤气流速上升，使炉喉磨损严重，更有甚者会引起炉顶设备事故。因此，作为能量回收设备，投入运行的先决条件是在任何情况下均能保证炉压稳定。电动机提供透平机与鼓风机功率之间的差额，补充鼓风机所需的功率，从而保证高炉鼓风机正常运转。当透平机不运行时透平机的联轴器可随意脱开，不影响高炉鼓风机的运行。1.4 同轴系机组主机工艺布置电动机+齿轮变速箱+高炉轴流压缩机+变速离合器+透平机（图1）。按照施工和设备调试系统划分，除主机系统外，还包括：冷分管网系统、煤气管网与大型阀门系统、自动化仪表控制系统、高低压电气系统、液压伺服控制系统、润滑油控制系统、氮气系统、冷却水系统和煤气脱水系统。图 1 同轴系机组主机工艺布置2 TRT 输出功率计算2.1 功率计算式中为透平机进口煤气流量，取平均值 10.5104Nm3/h ； C p 为高炉煤气定压比热 J/ m3；p1 为透平机进口煤气绝对压力，MPa ； p2 为透平机出口煤气绝对压力，MPa ；k 气体绝热指数，高炉煤气 k=1.38；T1 为透平机进口煤气绝对温度，K； 为轴流反动式透平机效率。我公司电压等级为 6kV，不考虑各种损耗，TRT 输出功率就带来电机电流下降 250A。从现场透平啮合前后来看，平均降低电流200300A。2.2 影响 TRT 回收能量的因素高压煤气管网阻力、透平机进口煤气压力和低压煤气管网压力，煤气流量、透平机煤气进口温度和透平机作业率等。3 BPRT 比 TRT 的优越性我公司在 5 号、6 号高炉上采用一套共用型 TRT，目前使用情况良好。（1）动车 BPRT 机组是将透平机和鼓风机联成同一系统，因此，与 TRT 装置相比，该装置取消了发电机及发配电系统，以及合并了自控系统、润滑油系统、动力油系统等设施。（2）BPRT 机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机的机械能转变为电能和电能转变为机械能的二次能量转换的损失，回收效率更高。（3）采用 TRT 发电机需要并网，需通过电力部门审批与管理，上网电价也比下网电价低，差值就是电力部门的管理费。而对于同轴机组就无需电力部门的审批与管理，也可以节省一笔管理费用。（4）不过，采用共用型 TRT 可以避免机组频繁启停，而 BPRT机组受高炉生产情况影响，我公司每月有 23 次透平机掉速情况发生。4 经验和结论本台机组是 BPRT 鼓风同轴机组，这次工程施工过程中，吸取了过去经验和教训，从而保证了机组试车工作的顺利。（1）以前的高炉调压阀组密闭性差，必须选用 TRT 专用高炉调压阀组，保证高炉煤气全部通过 BPRT，其一能量回收率高，其二煤气流量瞬时变小时易使 TRT 自动退出。（2）将布袋除尘器到机组的高压煤气管道全部做了保温，提高了机组进口煤气温度。（3）针对高炉煤气析出的饱和水，在 TRT 进口煤气和出口煤气管道上都采取了相应措施。（4）油管路增加阀门，保证透平机部分能够单独检修。（5）以上工作有助于同轴机组提高节能效果，但是我公司利用同轴机组时间还比较短，需要在实践中不断摸索，改进高炉生产工艺，在保障高炉顺行的前提下，充分利用同轴机组，达到节能降耗的目的。（6）508m3 高炉