高炉炉顶煤气余压发电设计.doc

高炉炉顶煤气余压发电设计(TRT system design) 2010-03-02 1利用高压操作高炉煤气的压力，通过透平机膨胀作功，带动发电机发电的能量回收设施设计，又称高炉炉顶煤气余压透平(top gas pressure energy recovery turbine或称TRT)发电设计。高炉炉顶煤气余压发电(TRT)系统一般在容积大于或等于1000m3 的高压高炉上设置。高压高炉炉顶压力设计范围为012025MPa(表压)煤气发生量为1070万m3 h，TRT以后的干管压力视用户要求而定，一般为001002MPa。与湿法、干法高炉煤气净化系统(见高炉煤气净化设施设计)相匹配，TRT也分湿式与干式两种。对于相同高炉，干式TRT的发电能力可比湿式增大30左右。TRT系统设计涉及透平机和发电机、同步并网输配电设施、出入口管道与特殊阀件、脱水设备、供油和供水系统、控制系统与站区。设计内容包括工艺系统选择、发电功率计算、设备选型和布置与控制。简史 1956年苏联开始研制TRT。1962年第一套装置(6MW)在马格尼托哥尔斯克钢铁公司(MarHHTOPCK MeTaypFHqeCK KOMHHaT)8号高炉(1370m3 )投产。改进后的第二套装置是带煤气预热器的二级轴流冲动式透平机。1974年日本川崎钢铁公司水岛钢铁厂2号高炉(2857m3 )建成首套二级径流向心式透平机(8MW)，采用喷水措施防止透平机积灰堵塞。1982年第一套采用袋式干式除尘装置的TRT在住友金属工业公司小仓钢铁厂2号高炉投产(66MW)。1985年采用干式电除尘装置的TRT在日本钢管公司福山钢铁厂2号高炉投产(82MW)。20世纪80年代，中国在几座1000m3 以上高炉上装备了TRT，1991年开始在3200m。高炉上应用干式电除尘器和干式TRT。随着技术发展，新的大型余压发电透平机常制成干式高效轴流式结构，进口静叶片可随煤气量和压力变化调整，并有防积灰、防腐蚀等多种改进措施。工艺系统选择工艺系统按高炉煤气净化工艺分为湿式半净煤气系统、湿式净煤气加热系统、湿式净煤气系统和干式净煤气系统四种。(1)湿式半净煤气系统。是TRT早期型式，透平机入口煤气含尘量为100mgm3 左右。因含尘量大，检修频繁，仅适用于径流式透平机。(2)湿式净煤气加热系统。经湿法除尘后的净煤气，先通过预热器，并在其中燃烧占总量5的煤气，使煤气温度升高到120140，远高于露点，然后进入透平机以避免湿灰积聚堵塞。煤气中因混入燃烧废气，致使煤气热值下降约200kJm3 。前苏联多采用此法。(3)湿式净煤气系统。透平机入口煤气含尘量小于10mgm3 ，适用于径流或轴流式透平机，可向透平机内喷水防止积灰堵塞，中国、日本多采用这种系统(图中口)。(4)干式净煤气系统。即采用干法精除尘使透平机入口煤气含尘量小于10mgm3 (图中b)。发电功率计算 TRT发电功率计算与一般透平机计算原理相似，可视为煤气多变过程膨胀作功和水蒸气焓降作功两部分之和。发电功率理论公式为：以上二式中N为发电机端输出功率，MW；T 为透平机效率，视结构而定，T =075086,E 为发电机效率，E =096098；Q为干煤气流量，m3 h(标况)；0 为标准状况下干煤气密度，0 =133kgm3 ；P1和P2各为透平机进出口煤气的绝对压力，MPa；m为多变指数，m=12125；T1 为煤气进口温度，K；CP 为干煤气定压比热容，CP=104kJ(kgK)；Hi 为TRT进出口每m3 (标况)煤气中水蒸气焓降，kJm3 ；为温度能转化为机械功之转化率，随煤气进出口温度值而定。为不使机组容量过大而发生长期低负荷运行和投资回收年限长的缺点，在实际计算中要考虑下述两种情况：(1)在一代炉龄期内炉顶煤气压力实际是有变化的，可采用一代炉龄期内平均顶压来计算。(2)透平机入口的作功压力。需扣除煤气除尘系统的阻损与