高炉煤气余压发电对高炉的要求及改进实践

第1页共9页高炉煤气余压发电对高炉的要求及改进实践 1 2 23.改进实践与技术优化 3 35.干法与湿法TRT的技术经济性对比分析 46.面向TRT优化运行的高炉系统改进实践 5 5 6 67.实践成效的数据化分析 7 79.展望 8 8节能降耗的关键技术。本文系统分析了高效稳定运行TRT系统对高炉炼铁工序提出的具体要求，包括稳定的炉顶压力、高质量的煤气净化(尤其是干法除尘)、精准的顶压控制以及协同的煤气系统管理。通过对比分析干法与湿法TRT的技措施。实践证明，有效的改进可使TRT发电量提升30%-50%,并显著提升高炉Turbine,简称TRT)作为回收高炉炼铁过程中煤气压力能和热能的关键装备，其炉送风系统总能耗的30%至50%,节能效益极为可观。然而，TRT系统的高效、行之有效的改进实践，对于最大化TRT的节能潜力、推动全流程能效提升具有较湿法工艺提升发电能力约30%。损和腐蚀。干法除尘系统阻力损失较小(1.5-2.5kPa),优于湿法除尘(阻力约静叶开度来稳定炉顶压力。高炉操作需避免大幅波动，否则会影响TRT的稳定第3页共9页运行连续性：高炉的长期稳定运行是TRT持续发电的基础。频繁启停或故障会降低TRT的利用小时数，影响整体经济性。为提升TRT发电效率，行业在设备升级、工艺优化和智能化管理方面开展工艺优化提升能源回收：采用干法除尘替代湿法除尘，可显著提高煤气温度和压力，直接提升发电量。例如，干法工艺使进透平煤气温度升高约1002,压力提升25kPa,使TRT装置发电能力增强。此外，优化减压阀组设计，减少旁路泄漏，确保煤气全量通过透平机，避免功率损失。智能化控制技术应用：引入先进的变频调速和热力模型预测控制技术，实时调整透平运行参数，优化能量转换效率。部分领先企业通过智能化系统将TRT发电效率提升至接近70%。材料与设备创新：采用耐高温、耐腐蚀的新材料(如陶瓷基复合材料)制造透平部件，提高设备耐久性和运行温度上限。同时，推广模块化设计，缩短维护停机时间。预测性维护体系：建立基于大数据分析的故障诊断系统，对透平、发电机等关键部件进行实时监测，提前预警潜在故障，减少非计划停机，保障高炉与TRT的协同稳定运行。术融合，进一步提升能源利用效率。政府激励政策也促进了企业对TRT设备的升级改造投资。通过上述改进，TRT系统在钢铁企业中的应用不仅降低了吨铁能耗，还增强了高炉运行的经济性和环保性。未来，随着数字化技术的深入应用，高炉与TRT的协同优化将向更高效率和可靠性发展。为确保TRT装置达到设计发电效率并安全稳定运行，上游高炉系统必须满(1)高炉操作的长期稳定与炉顶压力恒定。这是TRT运行的最基本要的前提。高炉冶炼进程的稳定，直接决定了煤气发生量、温度与压力的平快速调节或旁通，严重影响发电效率和设备寿命。理想的高炉操(2)高质量的煤气净化效果，尤以干法除尘为优。煤气中的粉尘含量是影响TRT(特别是干式TRT)机组寿命与效率的关键因素。高粉尘煤的磨损、结垢和腐蚀，导致效率下降甚至停机清洗。传统的湿法除尘(文氏管洗袋除尘不仅能将煤气含尘量降至10mg/Nm³以下，还能保持煤气的高温和热值，干法后，TRT发电量可显著提升30%~50%。因此，配套干法除尘已成为现代化大型高炉提升TRT效益的标配。控制高炉顶压的核心任务。这要求TRT的静叶可调系统与选择干式TRT还是湿式TRT,是钢铁企业面临的重要技术决策，两者在性干式TRT与湿式TRT综合性能对比见表1。对比项目1除尘方式2入口煤气温度高(约120-200℃),保持显热3煤气湿度较低，湿度为煤气出高炉的湿度煤气增加了湿法除尘进入的水汽4发电效率高(可较湿式提高30%-50%)较低5保消耗工业水，产生含尘废水需处理6设备维护对煤气含尘量极其敏感，要求前级除尘精度高水体腐蚀问题7适用趋势益显著多见于早期建设或水资源相对丰富的厂区从表1和数据可见，干式TRT在能效回收方面具有压倒性优势。陕鼓动力总功率可达21976kW,效率达0.874。其经济效益不仅来自发电收入，还体现在因顶压控制精度提高带来的高炉增产。据计算，此类系统每年可节约标准煤7.68万吨，减少二氧化碳排放1.91亿吨，并因强化炼铁增产生铁27.25万吨。6.面向TRT优化运行的高炉系统改进实践(1)针对特殊矿种的煤气质量控制。鞍钢集团在冶炼钒钛磁铁矿时，面临高炉顶温波动大、煤气粉尘易板结的难题。为此，他们研发了高炉煤气中微量氯元素精准检测技术，并开发了超大流量高炉煤气“净化—降温”一体化技术与装置，有效控制了有害元素迁移，保障了TRT和下游CCPP机组的稳定运行。(2)除尘系统的精细维护与操作优化。首钢京唐的CCPP机组同样受困于高炉煤气含尘率高导致的压缩机频繁清洗。他们通过优化煤气压缩机进口导叶的清洗角度和流程，打破了原有稳定流场，使清洗更彻底，单次清洗时间缩短20分钟，有效保障了发电量。高精度的顶压控制是TRT与高炉和谐共处的关键。企业通过引入先进控制(1)先进控制算法的应用。攀钢西昌钢钒针对钒钛磁铁矿冶炼特点，自主研发了无料钟高炉炉顶压力前馈-反馈控制模式。该模式在传统PID基础上引入前馈补偿，有效应对了因炉料变化引起的压力扰动，将顶压控制精度提升至国内先(2)系统协同与流程再造。方大萍安钢铁建立了由生产指挥中心牵头，动力厂、炼铁厂、自动化部三方协同的检查与快速响应机制，专门治理TRT旁通阀组的内部泄漏。这一举措使该公司湘东生产区两套TRT年发电量增长311.69万kWh,安源生产区三套TRT增长高达953.48万kWh。首钢京唐在检修煤气置换环节，创新采用“双管齐吹”和“变量吹扫”技术，将置换效率提升30%以上，单次检修多发电54万kWh。TRT的发电能力受制于全厂煤气供需平衡。通过精益管理实现煤气“吃干榨净”,是提升TRT运行负荷和效益的重要途径。年实现了煤气“零放散”,高炉煤气利用率从96.4%提升至98.7%。方大萍安钢铁通过为煤气放散塔安装零放散装置和治理管网泄漏，将富余煤气全部用于发电，2024年自发电量突破10.62亿度。(2)全员参与的节能文化。方大萍安钢铁倡导“既抱西瓜，又捡芝麻”的全员第6页共9页降本理念，从杜绝长明灯、长流水等点滴做起，将节能意识融入日常操作，为TRT等大型节能设备的高效运行营造了良好的管理氛围。上述改进实践带来了显著且可量化的经济效益与环境效益。综合各案例数据，可形成以下对比分析。主要改进实践及其成效汇总见表2。表2主要改进实践及其成效汇总改进领域具体实践案例关键成效数据1改造2顶压控制反馈控制3设备治漏与维护TRT旁通阀内漏4煤气“零放散”5首钢京唐优化程6综合效益陕鼓动力特大型高炉TRT系统CO₂kWh1.91亿吨，增产铁27.25万吨从表2可以看出，改进实践的效果是全方位的。源头治理(如干法除尘)带来的是发电能力的阶跃式提升，而过程优化(如控制、治漏、调度)则通过精细化管理持续挖掘潜在效益。两者结合，共同构成了TRT效能最大化的完整路径。高炉煤气余压发电(TRT)技术已从单纯的节能设备，演变为维系高炉稳定、优化全厂能源、践行绿色低碳发展的核心枢纽。本文分析表明，其高效运行对高炉的稳定、洁净、可控、协同提出了明确要求。国内钢铁企业通过持续的改进实践，在煤气净化、智能控制、系统平衡和精益管理方面取得了丰硕成果，不仅大幅提升了发电效益，也强化了主工艺的稳定性。(1)与人工智能的深度融合。利用机器学习和大数据模型，对高炉工况、煤气优”的跨越，进一步提高发电效率和设备可靠性。(2)面向氢冶金时代的适应性演进。随着绿氢直接还原等低碳炼铁技术发展，高炉煤气成分可能发生变化。TRT技术需要提前研究适应富氢或纯氢煤气氛围的材料与设计，并与碳捕集利用与封存(CCUS)技术结合，探索新的节能减碳路径。(3)标准体系的持续完善与全球化。围绕TRT能效测试(如ASMEPTC22标准]、环保排放(如美国EPA对涡轮机的新提案)和产品规范(如英国ETL能效清单)的国际标准将不断更新，推动全球TRT技术向更高效、更环保、更统一的方向发展。(4)系统集成度与全局最优化的提升。TRT将不再被视为独立单元，而是作为“高炉-煤气-发电-供热”能源网络中的关键节点进行设计和调度，追求全流程、全生命周期的能效与成本最优。总之，TRT技术的进步与应用，是中国钢铁工业走向高效、绿色、智能化的重要缩影。持续满足并超前应对高炉系统提出的新要求，深化改进实践，必将为钢铁行业的可持续发展注入更强劲的动力。1.西安陕鼓动力股份有限公司.特大型高炉干式除尘煤气余压能量回收系统的研发与应用科技成果简介[EB/OL].2.陈琛，贺龙龙，杨海新，等，大型高炉余压发电湿改干技术增益炼铁绿色低碳转型的研究[C]//第十二届中国金属学会青年学术年会暨首