丁柏立

中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北 秦皇島 066004

淺析BPRT機(jī)組的應(yīng)用優(yōu)勢

丁柏立

中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北 秦皇島 066004

簡述BPRT機(jī)組的概念、組成，結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了投資、節(jié)能、收益的分析比較。

BPRT；組成；節(jié)能；收益

高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源，隨著TRT技術(shù)（高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置）的不斷改進(jìn)，越來越多的企業(yè)運(yùn)用TRT裝置回收這部分二次能源，為企業(yè)節(jié)能降耗。隨著TRT技術(shù)的不斷發(fā)展，BPRT（煤氣透平與電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)的高爐鼓風(fēng)裝置）逐漸展現(xiàn)出來它獨(dú)特的優(yōu)勢。

1.BPRT的基本概念

煤氣透平與電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)的高爐鼓風(fēng)機(jī)組（Blast Furnace Power Recovery Turbine）簡稱BPRT裝置。該裝置具有上述兩個(gè)機(jī)組的功能,即高爐鼓風(fēng)和能量回收。它也是由電能和煤氣能雙能源驅(qū)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)組,在該機(jī)組中的高爐煤氣透平回收能量不是用來發(fā)電,而是直接同軸驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),沒有發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎碗娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的二次能量轉(zhuǎn)換的損失,回收效率更高。

2.組成及工作原理

BPRT區(qū)別與傳統(tǒng)的TRT裝置和高爐鼓風(fēng)機(jī)組。在傳統(tǒng)的TRT裝置和高爐鼓風(fēng)機(jī)組的基礎(chǔ)上，合并集成了高精度、智能、穩(wěn)定的裝置。該系統(tǒng)主要由高爐鼓風(fēng)主機(jī)系統(tǒng)、能量回收透平主機(jī)系統(tǒng)、智能穩(wěn)定系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)、高低壓電氣系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、潤滑油控制系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)十大子系統(tǒng)組成。

2.1 高爐鼓風(fēng)主機(jī)系統(tǒng)

主要為高爐輸出穩(wěn)定的分量和風(fēng)壓，根據(jù)工藝流程的不同要求，通過流量控制、靜葉開度控制來調(diào)整壓縮機(jī)的分量以及穩(wěn)定的出口壓力。

2.2 能量回收透平主機(jī)系統(tǒng)

經(jīng)過重力除塵器、布袋除塵器、減壓閥組的高爐煤氣進(jìn)入透平裝置膨脹做工，通過離合器為風(fēng)機(jī)的主電機(jī)節(jié)電。

2.3 智能穩(wěn)定系統(tǒng)

利用流體力學(xué)原理，建立頂壓波動(dòng)量與控制調(diào)節(jié)量之間的高級數(shù)學(xué)模型及先進(jìn)控制算法，同時(shí)采用具有自我修正完善功能的控制算法和切換算法。

2.4 大型閥門系統(tǒng)

主要是指高爐煤氣管道的切斷閥、插板閥、快速切斷閥等。

2.5 自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)

自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)用于機(jī)組和現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、控制機(jī)組的運(yùn)行及監(jiān)視各系統(tǒng)的工作狀況。

2.6 高低壓電氣系統(tǒng)

高壓電氣系統(tǒng)主要為風(fēng)機(jī)的主電機(jī)進(jìn)行供電服務(wù)，低壓電氣系統(tǒng)主要為機(jī)組的各系統(tǒng)低壓供電服務(wù)。

2.7 液壓伺服控制系統(tǒng)

通過動(dòng)力油站想風(fēng)機(jī)和透平裝置供油，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)和透平裝置的靜葉控制；向高爐煤氣管路系統(tǒng)中的快速切斷閥、旁通閥供油，以實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉。

2.8 潤滑油控制系統(tǒng)

通過潤滑油站保證整個(gè)機(jī)組可靠潤滑。

2.9 氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)

主要是用于透平裝置的密封以及大修時(shí)的管道吹掃。

2.10 冷卻水系統(tǒng)

主要是用于主電機(jī)以及動(dòng)力油站、潤滑油站的冷卻。

2.11 機(jī)組形式及工作原理

BPRT機(jī)組形式見下圖：

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，先由電動(dòng)機(jī)將鼓風(fēng)機(jī)帶到額定工況向高爐送風(fēng)，待高爐運(yùn)行正常后將煤氣引入煤氣透平，通過離合器的在線投入功能與鼓風(fēng)機(jī)連接，與電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。運(yùn)行時(shí)通過軸流壓縮機(jī)的靜葉調(diào)節(jié)高爐送風(fēng)量，通過煤氣透平的靜葉調(diào)節(jié)高爐頂壓，同時(shí)煤氣透平可在高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)通過離合器的在線投入或切除，而不影響高爐鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。

3.TRT與BPRT的分析比較

3.1 投資

由上表可以看出，雖然BPRT鼓風(fēng)機(jī)站的投資比單獨(dú)建設(shè)TRT發(fā)電和軸流鼓風(fēng)機(jī)站都要大，但是總體投資比單獨(dú)建設(shè)TRT發(fā)電和單獨(dú)建設(shè)軸流鼓風(fēng)機(jī)站總設(shè)備投資節(jié)省約10%，土建部分的投資節(jié)省投資約1/3，還是具有很大優(yōu)勢的。

3.2 節(jié)能

BPRT機(jī)組中的透平裝置回收的能量張鼓風(fēng)機(jī)組能耗的35%，而且是透平裝置是不需轉(zhuǎn)化為電能而是直接為鼓風(fēng)機(jī)組提供動(dòng)力，從而減少主電機(jī)電流。既達(dá)到節(jié)電的目的，同時(shí)亦減少了能源轉(zhuǎn)換之間的損耗。電機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：

P=U×I×COSφ

式中：U為電壓，單位為kV

I為運(yùn)行電流，單位A COSφ為功率因數(shù)對同一臺(tái)電機(jī)來講，COSφ、U是固定的，是常數(shù)項(xiàng)，比較功率只需比較電流即可。筆者做了一些調(diào)查比較：不安裝BPRT時(shí)，高爐鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)運(yùn)行電流一般是額定電流的70～75%之間。安裝BPRT以后，高爐鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)運(yùn)行電流降至額定電流的45～52%之間。這樣我們得到一個(gè)結(jié)論：BPRT的節(jié)電率一般在30%～35%左右。

3.3 收益

同軸機(jī)組在運(yùn)行中直接為軸流壓縮機(jī)提供機(jī)械能，不需要轉(zhuǎn)化為電能，TRT在能量轉(zhuǎn)化過程中約10%的能量被損耗，這一部分一年損失的費(fèi)用約為：

2075 kW×8000小時(shí)×10%×0.5元=83.00（萬元）

TRT機(jī)組因?yàn)榘l(fā)電上網(wǎng)一年的費(fèi)用損耗約為：

2075 kW×8000小時(shí)×（0.5-0.3）元=332.00（萬元）;

BPRT方案比常規(guī)單上一套TRT方案一年可多收益：83.00+332.00=415.00（萬元）

4.結(jié)語

BPRT系統(tǒng)是一種新型的高爐鼓風(fēng)與煤氣透平雙能源驅(qū)動(dòng)的能量回收裝置。不僅能回收高爐爐頂煤氣所具有的壓力能和熱能，降低煤氣輸配管網(wǎng)的流動(dòng)噪聲，而且通過BPRT技術(shù)對高爐頂壓、高爐鼓風(fēng)機(jī)、煤氣透平進(jìn)行智能控制，從而提高高爐的冶煉強(qiáng)度，提高產(chǎn)量。

BPRT系統(tǒng)將TRT技術(shù)與傳統(tǒng)的高爐鼓風(fēng)設(shè)備進(jìn)行了整合，大大降低了高爐動(dòng)力設(shè)施的建設(shè)投資；簡化了能源回收及能量轉(zhuǎn)換的流程，降低了高爐冶煉的能耗；與TRT以及傳統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)組相比，提高了能量利用率，降低了能耗。

綜上所述， BPRT技術(shù)對進(jìn)一步提高我國鋼鐵企業(yè)能源利用率，降低產(chǎn)品能耗具有重大意義，長期效益遠(yuǎn)好于TRT及傳統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)組，所以筆者認(rèn)為BPRT在高爐冶煉的高效穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能減排中將起到重要的作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.083

丁柏立（1979—），男，學(xué)士，工程師，主要從事熱力方面設(shè)計(jì)研究工作。