高炉煤气利用方法的比较

高炉煤气几种综合利用方法的比较

摘要：炼铁高炉煤气可以在净化后先安装TRT发电；或在高炉鼓风机末端安装BPRT节电，然后再供本企业中其它用户使用。如有富余煤气可以进行发电或用蒸汽轮机代替大功率电动机直拖高炉鼓风机、制氧空压机等设备运行。本文论述了这四种节能减排措施的优缺点，一次性投资的比较及长期效益的优劣。结论是……

关键词：高炉煤气、TRT、BPRT、燃气锅炉、发电、汽轮机直拖大功率设备。

钢铁企业中炼铁高炉要产生大量煤气，这些高炉煤气通过重力除尘器、干法或湿法二次除尘后成为净煤气（含尘量一般＜8mg/Nm3）。除高炉自身烧热风炉使用一部分（约煤气总量的45%左右）外，其余55%左右的净煤气经管道输送给钢铁厂其他用户使用。一般用于烧结机；白灰窑；炼钢的再线、离线烤包器、混铁炉；轧钢的加热炉或均热炉；炼铁的烤包器等。

现代化的大中型高炉一般都采用高压炉顶操作手段。煤气压力一般都超过150Kpa，而下游用户使用的煤气压力一般要求在20 Kpa以下。这就需要经过调压阀组调节炉顶煤气压力及下游用户的煤气压力。自从发明了TRT（利用高炉炉顶煤气压力能和潜热能通过透平机带动发电机发电）及BPRT（利用高炉炉顶煤气压力能和潜热能在高炉鼓风机末端同轴安装透平机及增速离合器节电）以后，一般炼铁厂都采用了这两种装置来达到节能之目的。

这两种装置都不减少煤气量，而且都能代替调压阀组的调压作用，炉顶压力的稳定性远远超过调压阀组所能达到的稳定性，更有利于高炉操作。

那么这种两方法哪个更好一些呢？我们分别分析、论述一下：

一、TRT

TRT发电功率计算公式如下：

k-1

-----

k

Q×Cp×Tin×(1-ε )×fd×ηt×ηg

N=-----------------------------------------------------------------KW

860

式中：N：发电机功率（KW）

Q：煤气流量Nm3/h

Cp：定压比热

Tin：进口煤气温度：K

Pin：进口煤气压力：Kpa(A)

Pout：出口煤气压力：Kpa(A)

Pout

ε：压比=- ---------

Pin

K：绝热指数

fd：热量修正系数

ηt：透平机效率 %

ηg：发电机效率 %

通过上述公式可以看出：发电量的大小主要取决于以下几点：

①煤气流量、温度与发电量成正比。

②压比与发电量成反比。

③透平机、发电机的效率与发电量成正比。

除第③项取决于透平机、发电机制造厂家的制造水平高低以外，第①②项主要取决于高炉的操作水平，或者说取决于高炉的产量高低。经验数据表明TRT的发电量一般在28～

32kwh/tFe左右。

TRT需配套发电机、高压电气柜、厂房、起重天车等设施，由于发电量较少，并入电网手续繁琐，一般只能并入炼铁局域电网内使用。

二、BPRT

BPRT俗称同轴TRT。它是安装在高炉鼓风机的末端，由高炉煤气推动透平机旋转，用以减少鼓风机主电机做功，达到节电之目的。由于高炉鼓风机转速一般都在6000转/分以上，而透平机转速一般为3000转/分，所以在透平机与风机之间需安装增速自同步换档封闭式离合器，以达到透平机与风机转速同步，方可减少鼓风机主电机做功达到节电之目的。

目前一般使用进口的SSS（自同步换挡）封闭式离合器，将其安装在一个增速箱内，形成透平机与鼓风机之间的传动系统。这一套设备称之为BPRT。

BPRT不需新建厂房，不需配套起吊天车、高压配电柜、发电机，所以一次性投资比TRT 要少约300万元左右。

BPRT节电能力到底有多大呢？众说纷纭，一般宣传节电30-40%之间。真正计算清楚BPRT 的节电能力是不容易的，因为变数太多。一是高炉鼓风机工况经常发生变化，二是鼓风机配备的电机功率大小不同。一般情况下，电机功率WD取风机轴功率Wz的1.2倍，即WD=1.2Wz。但实际上风机厂家配备电时有WD=1.3Wz，甚至还有WD=1.4Wz的情况。

之所以WD＞Wz是因为要克服风机启动时的零力矩以及保险起见，也就是我们俗语讲的“大马拉小车”。当风机达到额定转速后，电机真正运行的功率远小于额定功率，一般也远小于风机的轴功率。这就像我们拉一辆重车的情况，重车开始是处于静止状况，我们拉动它时相当费力。当重车已经运行后，马上就觉得省力多了一样；这时如果有人在后面帮着推一下，我们就会觉得又省了一些力量。BPRT就像后面有人帮忙推车一样，使拉车的人（相当于风机配置的主电机）省了力（主电机的运行电流下降了，而省了电）。

大家知道，电机实际运行功率应按下式进行计算：

WD=UIrCOSΦ

式中U为电压，单位KV；Ir为运行电流，单位A；COSΦ为功率因数。对同一台电机来讲，COSΦ、U是固定的，是常数项，比较功率只需比较电流即可。如果有一台高炉鼓风机未安装BPRT时有详细的运行记录，可以求出运行电流Ir的平均值，后来加装了BPRT再求出这时的运行电流Irb的平均值，就很容易计算出节电量了。

笔者做了比较多的调查比较，得出以下一些规律：

1、不安装BPRT时，高炉鼓风机的电机运行电流一般是额定电流的70-75%之间，当WD=1.2Wz时为75%左右；当WD=1.3Wz时为73%左右；当WD=1.4Wz时为70%左右。

2、安装BPRT以后，高炉鼓风机的电机运行电流降至额定电流的45～52%之间。当WD=1.2Wz时为52%左右，当WD=1.3Wz时为48%左右，当WD=1.4Wz时为45%左右。

这样我们得到一个结论：BPRT的节电率一般在30%～35%左右。电机配的越大，节电越多，电机配的越小，节电越少。

按高炉利用系数3.8计算，笔者调查了较多的高炉（主要是配套AV45、AV50、AV56的高炉轴流风机的炉型）安装BPRT的节电量，折合吨铁节电量在20-22kwh。比TRT的吨铁发电量28-32kwh相差甚大。

众所周知，鼓风机是炼铁的主要设备，常把它比喻成是高炉的心脏。在鼓风机末端安上BPRT及增速离合器，就是多了三个事故隐患点。一旦这三个设备中任何一个出现故障，都会直接影响高炉生产或停止节电。