1、高炉煤气余压发电系统高炉煤气余压发电系统u TRT Top Gas Pressure Recovery Turbineu 高炉煤气余压透平发电装置，是利用高炉冶炼的副产品高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机发电，或驱动其它装置的一种二次能量回收装置。u TRT装置的显著特点：一不消耗任何燃料，不改变原高炉煤气的品质；二无公害的最经济的发电设备；三可以替代高炉系统中减压阀组调节稳定炉顶压力。什么是什么是TRTTRT装置？装置？装置的用途装置的用途u传统的工艺流程中，高炉煤气在通过除尘后再经过减压阀组减压到0.1bar(G)左右，排入储气罐供工厂热
2、风炉作为燃料用，多余部分被放散掉。原高炉煤气所具有的压力能和热能被白白地浪费在减压阀组上，造成大量的能源浪费和噪声污染。120dB(A)安装湿式安装湿式TRTTRT装置的高炉炼铁流程图装置的高炉炼铁流程图30%煤气经湿式除尘后温度下降很多，大量的热值被除尘用的水带走而造成浪费。随着干式除尘技术的发展，除尘效率高，压力损失小，温度下降小，能使进入TRT的煤气温度由湿式除尘后的50左右提高到干式除尘后的150-250左右，从而大大增加了TRT的输出功率和发电量。安装干式安装干式TRTTRT装置的高炉炼铁流程图装置的高炉炼铁流程图 节能降耗、降低冶炼成本、增加效益、提高竞争力。降低噪音，减少污染。改
3、善炉顶压力控制品质，提高控制水平。TRT装置是目前国内外公认的最先进的冶金节能环保装置。日本TRT的普及率100%，节能效果显著。我国行业标准钢铁企业设计节能技术规定(YB9051-98)要求设TRT装置。高炉系统中为什安装高炉系统中为什安装 TRTTRT装置装置uTRT装置在高炉整个工艺系统中处于辅助地位。u在任何情况下必须保证高炉正常运行。u保证高炉炉顶压力波动在工艺允许范围内。u高炉煤气是有毒气体，要求TRT装置必须安全可靠。高炉系统高炉系统TRTTRT装置的要求装置的要求 对于500-1000m3高炉配套湿法TRT 每年可回收1200-2400万度电 对于1000-2000m3高炉配套
4、湿法TRT 每年可回收2400-4800万度电 对于2000-3200m3高炉配套湿法TRT 每年可回收4800-9000万度电 对于3200-4300m3高炉配套湿法TRT 每年可回收9000-15000万度电 如果高炉工艺采用干法除尘，配套干法TRT，则可以较湿法TRT同比提高25-50%的发电量。同时，每套机组年可节省320-640万吨除尘用水，可以节约新水2-3万吨，减少污泥处理量约2万吨。采用TRT发电，每年一套机组可避免由于燃煤发电而向大气排放约2万吨的CO2气体量，这对改善日益严重的温室效应和酸雨的环境污染都将发挥积极的作用。TRT的结构高炉煤气高炉煤气 进气蜗壳进气蜗壳 导流器
5、导流器 静叶动叶静叶动叶 扩压器扩压器 排气蜗壳排气蜗壳 煤气透平发电装置机组布置图共用型高炉煤气能量回收系统共用型高炉煤气能量回收系统高炉供风系统高炉供风系统和煤气系统和煤气系统高炉煤气能量回收系统高炉煤气能量回收系统合并了自控系统、润滑油系合并了自控系统、润滑油系统和动力油系统统和动力油系统取消了发电机及发配电系统取消了发电机及发配电系统超越离合器超越离合器煤气煤气蒸汽联合循环发电蒸汽联合循环发电钢铁行业联合循环发电装置（钢铁行业联合循环发电装置（CCPPCCPP）钢铁厂燃用低热值煤气燃气-蒸汽联合循环发电装置（简称CCPP，Combined Cycle Power Plant），回收放散
6、的低热值煤气用于发电、供热，热电转换效率在4046。CCPPCCPP（Combined Cycle Power PlantCombined Cycle Power Plant）简介）简介 u由燃气轮机发电和蒸汽轮机发电叠加组合起来的联合循环发电装置。u根据热力学第二定律,对任何一种热力发动机,循环工作介质的加热温度越高、放热温度越低,热效率就越高。u先用高温高压烟气驱动燃气轮机发电；再将排出的500600的烟气用于余热锅炉产生蒸汽，产生的蒸汽驱动汽轮机发电。这就组成了燃气蒸汽联合循环发电。燃料的热能，既参与了燃气轮机的勃莱敦循环又参与了蒸汽轮机和锅炉组成的郎肯循环，既利用了烟气的作功能力发电，
7、又利用了蒸汽的作功能力发电。钢铁厂钢铁厂CCPPCCPP特点特点 u钢铁厂CCPP与常规CCPP主要区别是：它采用钢铁厂大量放散的低热值高炉煤气为主要燃料。而常规CCPP的主要燃料是轻油和天然气。高炉煤气热值低，一般为31403559kJ/m3，仅为同体积天然气热值的1/10。uCCPP发电效率高，成本低，经济效益好CCPP发电效率高，目前最高可达58以上，并且还可以进一步提高。以钢铁厂50MW规模机组为例，CCPP发电效率可达4046，而同规模锅炉蒸汽发电效率为2330左右，CCPP的热效率高出80以上。CCPP的供电成本低，一般钢铁厂CCPP在回收的高炉煤气不计费时，供电成本仅为0.07-
8、0.08元/kWh。CCPP的项目投资收益率在25以上，投资回收期一般为35年，经济效益良好。uCCPP发电冷却水用量少。燃气轮机发电占CCPP发电的60，蒸汽轮机发电只占40。燃气轮机发电不需要冷却水。因此，CCPP的冷却水量只有同规模锅炉蒸汽发电机组的40。u燃气轮机的发电环保性能好.燃气轮机排气污染小。由于燃气和空气均净化至含尘量约1mg/m3进入燃气轮机，所以排气含尘量仅1mg/m3。NOX含量为30PPM，远低于常规锅炉1000mg/m3以上的排气NOX含量。钢铁厂钢铁厂CCPPCCPP特点特点 5万KW CCPP煤气压缩机、燃气轮机组高压煤高压煤气压缩气压缩机机发电机减速箱低压煤低
9、压煤气压缩气压缩机机燃气轮燃气轮机机 蒸汽轮蒸汽轮机机余热锅炉凝汽器高炉煤气电气除尘器电气除尘器煤气加热器煤气加热器煤气中间冷却器补给水箱水泵水泵煤气冷却器供气启动蒸汽供电主变压器转炉汽化冷却烟道余热利用转炉汽化冷却烟道余热利用钢与铁的区别钢与铁的区别 u钢和铁都是铁碳合金，同属于黑色金属，但它们的性质有明显不同。u生铁硬而脆，焊接性差。钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。u钢与铁性能差别的原因：碳和其它合金元素的含量不同。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。炼钢的基本任务炼钢的基本
10、任务 u脱碳：将铁水中的碳大部分去除，同时随着脱碳的进行，产生大量CO气泡，在CO排出过程中，搅拌熔池促进化渣，同时脱除H、N和夹杂。u去除杂质：铁水中P、S含量高，而钢中P会造成“冷脆”，S造成“热脆”。通常大多数钢种对P、S含量均有严格要求，炼钢必须脱除P、S等有害杂质。u去除气体及夹杂物；在炼钢过程中通过熔池沸腾（碳氧反应、底吹惰性气体搅拌）脱除H、N和非金属夹杂物。u脱氧合金化 u升温（保证合适的出钢温度）。铁水温度一般在12501300，而钢水的出钢温度一般在1650以上，才能顺利浇注成铸坯，因此炼钢过程也是一个升温过程。转炉炼钢 converter steelmaking这种炼钢法
11、使用的氧化剂是氧气。把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。什么是转炉炼钢？什么是转炉炼钢？u耐火材料性质：分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）;酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷，须用优质生铁，因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧得到较大发展。u气体吹入炉内的部位：分为底吹、顶吹和侧吹;u按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧
12、气转炉。空气吹炼的转炉钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。1952年氧气顶吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世界上主要炼钢方法。转炉的分类转炉的分类当炉内温度较高时，碳的主要氧化物是当炉内温度较高时，碳的主要氧化物是COCO，约，约9090，同时有少量的碳与，同时有少量的碳与氧直接作用生产氧直接作用生产CO2CO2，或，或COCO从钢液表面逸出后再与氧作用生产从钢液表面逸出后再与氧作用生产CO2CO2，其总，其总量约量约1010。在转炉冶炼过程的初期和末期，炉气的发生量较少，炉内温度较低，在转炉冶炼过程的初期和
13、末期，炉气的发生量较少，炉内温度较低，COCO含量也较少，炉气不具备回收价值。在冶炼中期，炉内温度高达含量也较少，炉气不具备回收价值。在冶炼中期，炉内温度高达1400140016001600，炉气的产生量大，且主要成分为，炉气的产生量大，且主要成分为COCO，在这个冶炼过程，在这个冶炼过程中对炉气净化、回收、贮存，就形成转炉煤气。贮存的转炉煤气温度一中对炉气净化、回收、贮存，就形成转炉煤气。贮存的转炉煤气温度一般般7070，其中显热能约占，其中显热能约占1/51/5，潜热能约占，潜热能约占4/54/5。煤气净化回收与利用技术按净化方式分为湿法和干法煤气净化回收与利用技术按净化方式分为湿法和干法
14、2 2大类大类干法系统包括烟气冷却净化系统与煤气回收系统。由活动烟罩捕集并经干法系统包括烟气冷却净化系统与煤气回收系统。由活动烟罩捕集并经汽化冷却烟道冷却至汽化冷却烟道冷却至16001600左右的转炉烟气，首先进入蒸发冷却器降温左右的转炉烟气，首先进入蒸发冷却器降温和初除尘，温度降至和初除尘，温度降至180180200200左右，进入静电除尘器进行精除尘。左右，进入静电除尘器进行精除尘。然后根据然后根据COCO含量、含量、O2O2含量由阀门切换站进行煤气回收或放散操作。回收含量由阀门切换站进行煤气回收或放散操作。回收期煤气需经冷却器二次冷却，温度降至期煤气需经冷却器二次冷却，温度降至7070后
15、进入煤气柜回收；放散期后进入煤气柜回收；放散期煤气需点火燃烧，排放气体的含尘浓度煤气需点火燃烧，排放气体的含尘浓度15mg/Nm315mg/Nm3。煤气回收工艺煤气回收工艺 OG（湿法）工艺：冶炼中产生的近1450煤气，通过冷却烟道冷却到约900后进入溢流文氏管，使煤气中80%左右的固体颗粒脱离后进人重力脱水器脱水，煤气温度降至约70。在风机的抽引下煤气流速突增并继续进入RD文氏管，经水雾处理去除8m以上的固体颗粒后再水雾分离得到纯净的煤气。系统设置有气体分析仪，当煤气合格（CO 35%、O22%）时三通阀切换至回收状态，煤气借助风机后的正压，经水封逆止阀、V型水封送入气柜。如煤气不合格则三通
16、阀切换至放散状态，经放散塔点火燃烧后排放到大气中。转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入13001300摄氏度的液态生铁，并摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化液态生铁表面剧烈的反应
17、，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2,MnO,)(FeO,SiO2,MnO,)生生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫
18、化钙，一起成为炉渣。铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需1515分钟左右。分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。蒸汽迅速冷凝、放热，使蓄热器内部水升温。另一部分蒸汽经调压阀减压至1.3 MPa 送入汽轮机。转炉在非吹炼期内，蒸汽制取系统不产生蒸汽，调压阀前蒸汽压力不断下降，此时蓄热器内的饱和水成为过热水后沸腾，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经调压阀减压至1.3 MPa 送入汽轮机。转炉在吹炼期内产生的大量高温烟气温度在1 000 以上，烟气进入汽化冷却烟道用于制取压力为2.5 MPa 的饱和蒸汽。饱和蒸汽自汽包流出，一部分进入蓄热器内，通过内部充热装置喷入热水中，由于蒸汽温度高于水温，
