钢铁冶金学论文《高炉煤气余压发电》班级：冶金104班学号：02姓名：李庭岩指导老师：杨少华高炉煤气余压发电摘要对于炼钢企业来说有很多可以再利用的能源,比如说对于炼钢企业的一些三废，和一些多余热量的回收，不仅在环境方面，在企业的成本方面也是大大的降低能耗。
确保钢铁工业可持续发展本文就是关于高炉煤气余压发电，主要以国际上比较先进TRT的应用技术做一些阐述和介绍。
关键词：高炉煤气；TRT；余压；能耗ABSTRACTFor steel enterprises have many energy can be recycled, such as for steel enterprise of some of the \"three wastes\", and some of the excess heat recovery, not only in terms of environment, cost is also greatly reduce the energy consumption of the enterprise. To ensure sustainable development of iron and steel industry is about more than blast furnace gas pressure power, this paper mainly in the more advanced application of TRT technology to do some paper and presentation.1.高炉煤气的概述1.1什么是高炉煤气高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。
1.2 高炉煤气在高炉当中的产生提高高炉生产率的途径之一，是单位时间内向高炉鼓入更多的空气和氧气。
但增加鼓风要引起高炉内煤气上升浮力的增加，这种浮力妨碍了炉料的正常均匀下降，限制了生产率的提高。
若把炉顶压力提高，高炉工作空间的压力也相应提高，使煤气的体积缩小、流速降低，压头损失也随之降低，从而促进高炉顺行，可以减少悬料、崩料，以及提高产量，减少单位生铁的热量损失和焦炭消耗。
同时，由于顶压的提高，使炉料和煤气之间的物理化学过程加快，加2CO=CO2+C 反应向体积缩小方向进行，有利于煤气的化学能得到充分利用。
这就是所谓的高压操作，炉内压力是靠煤气系统的压力调节阀组来控制的。
由此得到的煤气压力能如不加以利用，还会产生了大气污染和噪声公害。
为了不浪费炉顶煤气的压力能和热能，从20世纪60年代开始开发了利用炉顶煤气能量的发电技术，现已广泛应用于高压高炉上。
2.TRT的应用技术2.1 .1 什么是TRT所谓“TRT”，是国际上对这种节能装置的简称，其英文全称为“Top pressure Recovery Turbine unit”，中文译为炉顶（余）压回收透平，一般更确切的称之为高炉煤气余压回收透平发电机组。
高炉是钢铁企业的重要设备，其主要作用是冶炼生铁。
炉内有铁矿石、焦碳和附加物组成的炼铁炉料，当高温空气被鼓风机鼓入高炉后，经过一系列化学反应，熔化的铁水从高炉底部排出，其顶部则输送出大量的高炉煤气，经过重力除尘、旋风除尘及干式（或湿式）煤气清洗工艺得到较干净的高炉煤气，再经过减压阀组或TRT进入低压煤气管网供用户使用。
2.1.2TRT的基本结构就透平主机而言，典型的TRT主机主要由以下部件构成：1、定子：定子主要包括机壳、静叶及静叶可调机构、盘车装置等，机壳是透平机最重要的承压部件，采用水平剖分式，中分面经过精密加工，以防泄漏，静叶可调机构包括伺服油缸、调节缸、导向环、滑块、曲柄、静叶轴承、叶片承缸等部件，电动盘车装置为手动啮合，当主轴超过一定转速时自动脱开。
2、转子：转子由各级动叶、隔叶块、主轴组成，叶片沿圆周方向装入主轴的叶根槽内，两个叶片之间用隔叶块定位。
3、轴承：采用压力油润滑的滑动轴承。
支撑轴承为四油叶轴承，推力轴承为金斯贝雷式轴承。
4、轴端密封：采用充氮气的拉别令密封。
5、主油泵：透平轴端设有主油泵，正常运转时供轴承润滑用油。
6、喷水装置：在透平的进气端导流器处，装有一定数量的水喷嘴，可以连续或间断喷水，冲洗流道，防止积灰。
7、底座：底座采用焊接结构，设有滑动键和固定键，既要保证机体自由热膨胀又要使转子和定子间各项间隙保持在允许范围内。
8、透平机还设有超速遮断保护机构（超过额定转速的10%）及轴振动、轴位移、转速等监测保护装置。
TRT的工作原理说起来比较简单，在减压阀组前把高压的高炉煤气引出，经过TRT入口的大型阀门进入透平入口，通过导流器使气体转成轴向进入静叶，气体在静叶和动叶组成的流道中不断膨胀作功，压力和温度逐级降低，并转化为动能作用于转子使之旋转，转子通过联轴器带动发电机一起转动而发电。
作功后的气体经过扩压器进行扩压，以提高其背压达到一定值，然后经排气涡壳流出透平，经过填料脱水器后进入煤气管网。
2.1.3TRT的工作原理TRT的工作原理说起来比较简单，在减压阀组前把高压的高炉煤气引出，经过TRT入口的大型阀门进入透平入口，通过导流器使气体转成轴向进入静叶，气体在静叶和动叶组成的流道中不断膨胀作功，压力和温度逐级降低，并转化为动能作用于转子使之旋转，转子通过联轴器带动发电机一起转动而发电。
作功后的气体经过扩压器进行扩压，以提高其背压达到一定值，然后经排气涡壳流出透平，经过填料脱水器后进入煤气管网。
2.2TRT装置的工艺流程TRT装置在工艺中的设置一般是：高炉产生的煤气经过重力除尘器、塔文系统/双文系统/比肖夫系统，进入TRT装置，TRT 与减压阀组是并联设置。
高压的高炉煤气经过TRT的入口蝶阀、入口插板阀、（调速阀）、快切阀，进入透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平出来的低压煤气，进入低压煤气系统。
发电机的出线断路器接在10kv系统母线上，经变电所与电网相连，当TRT 运行，高炉正常时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，TRT不解列停机，作电动运行，从电网吸收电能。
在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT紧急停机时TRT与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。
3.提高TRT系统发电量的途径目前，全国已有220多套TRT系统在运行，但是其发电量有很大的差异，除采用干法除尘与湿法除尘所造成的差异之外，尚有多种因素存在。
各企业要根据自身的具体情况进行技术分析，采取有效的措施，尽早让TRT 发挥出应有的功效。
提高TRT发电量的措施主要有以下几条：一是积极采用高炉煤气干法除尘技术装备。
二是提高高炉炉顶煤气压力，减少煤气从炉顶到透平机的压力损失。
提高高炉炉顶煤气压力还可以带来产量的提高、可以冶炼低硅铁等方面的好处。
三是保持高炉煤气稳定地以最大发生量供给透平机，这就要求高炉生产要稳定地处于高水平状态。
这样就可以关闭煤气系统的高压阀组，使高炉煤气全量通过TRT透平机。
四是适当提高TRT煤气入口温度。
高炉正常生产状态下炉顶温度应小于250℃，在超过350℃时就要采取打水降温措施。
在煤气压力不变的条件下，煤气温度高，煤气压透平机内体积膨胀大，就会使发电量提高。
优化处理好高炉炉顶煤气温度和TRT 发电能力，寻找提高发电量的有效方式。
五是调整好TRT入口的静叶角度。
在煤气管网中设置能进行煤气压力调节的设备，通过调整静叶片的角度，来控制煤气的压力和输出功率，可以使高炉炉顶压力波动小，同时TRT 的输出功率也可以处于稳定状态，这可以用小型计算机来进行控制。
六是提高TRT设备运行率。
首先，要提高TRT设备的开工率，延长TRT稳定运行的时间，并力争在高水平状态下工作，同时加强对TRT设备的维修、保养、及时排除各种设备故障；其次，要提高TRT人员的技术水平，维修水平等。
七是合理优化TRT工艺技术参数。
优选TRT工作性能曲线，使TRT功能与高炉正常生产进行优化匹配。
一般TRT透平机出力与高炉有效容积比为4.0～4.3。
4.高炉炉顶余压发电技术的发展前景目前，我国高炉TRT技术装备发展不平衡，已有设备水平有待进一步提高，尚有一批高炉需要增添TRT设备。
首先，高炉炉顶压力大于120千帕的高炉均应配置TRT设备。
从动力学角度出发，煤气压力大于120千帕时推动透平机发电会产生经济效益，并不是以高炉炉容大小来划分。
我国个别380立方米容积的高炉炉顶压力已达到120千帕。
新修订的《高炉炼铁工艺设计规范》中已明确指出：高炉（指《钢铁产业发展政策》中规定的容积大于1000立方米的高炉）必须设置高炉炉顶煤气压余发电装置，余压透平发电装置应与高炉同步投产。
目前，我国现有150多套TRT设备在运行，约有近90座高炉准备增添TRT设备，仍有一部分高炉没有使用TRT技术装备。
所以说，TRT技术装备还应大力推广。
已有TRT设备总体运行状态尚不理想，也是目前需要注意的一个问题。
绝大多数高炉还在采用湿法除尘技术装备，发电潜力较大。
一部分企业TRT设备管理水平不高，致使TRT设备没有达到设计能力。
我国高炉炉顶煤气压力水平与国外相比还存在较大差距，这也影响了TRT设备能力的发挥。
据统计，宝钢3号高炉（4350立方米）的炉顶压力为234千帕，是我国高炉炉顶压力最高的高炉，鞍钢6号高炉（3200立方米）顶压为232千帕，首钢2号高炉（2536立方米）顶压为197千帕，武钢1号高炉（2200立方米）顶压为209千帕，柳钢2号高炉（1080立方米）顶压为181千帕，均是同类型容积高炉顶压较高的高炉。
如全国高炉全部采用干式TRT装置技术，年可节电120亿kWh，还可解决噪音、震动、粉尘污染等问题。
为了推进节能环保效益型创新技术的快速发展，国家今后将制定相关政策，从节能项目贷款、项目立项等方面给予大力扶持，争取全行业1000立方米以上高炉采用TRT技术达到100％，有条件的中型高炉要进一步加快TRT技术应用的步伐。
全行业要在推广和应用节能环保效益型新技术方面加大力度，确保钢铁工业可持续发展。
参考文献：吴永参高炉煤气余压透平发电技术探讨 [期刊论文] -大科技·科技天地2011(7 期刊论文高炉煤气余压发电装置两种工艺比较 - 冶金动力 - 2005(3)肖志刚 TRT发电机励磁系统存在的问题及解决措施 [期刊论文] -冶金动力2007(6)会议论文高炉煤气余压透平发电装置在青岛钢厂的应用第二届工业企业节电技术研讨会 - 2007期刊论文 TRT高炉煤气余压透平发电装置在青钢的应用 - 电力设备 - 2007, 8(7)期刊论文韶钢高炉煤气全干式余压透平发电的设计与应用 - 冶金动力 - 2006(5)期刊论文正常发电工况下TRT中高炉顶压动态模型研究 - 热力发电 - 2008, 37(3)期刊论文梅山钢铁公司高炉煤气余压回收透平机组的节能降耗 - 电力需求侧管理 - 2007, 9(5)期刊论文浅谈高炉煤气余压透平发电技术 - 科技资讯 - 2009(20)李力高炉煤气余压透平发电装置节能技术[期刊论文] -技术与市场2008(10)学位论文TRT装置高炉顶压控制系统研究与设计 - 2008期刊论文提高高炉干式TRT发电量的创新与实践- 节能与环保- 2010(3)。