Турбина регенерации верхнего давления газа доменной печи

Газовая турбина-утилизатор доменной печи

Современные доменные печи сталелитейных заводов работают при высоком давлении колошникового газа. Доменный газ (ДП), выходящий из доменной печи вверху, по-прежнему поддерживает давление от около 1,6 кг/кв.см (изб.) до 3 кг/кв.см (изб.) и имеет температуру около 200 градусов C. Этот доменный газ, который выходящий в верхней части доменной печи очищается от пыли, а очищенный газ используется на сталеплавильном заводе в качестве топлива для обогрева при относительно низком давлении. При этом на клапане теряется большое количество энергии давления. Турбина рекуперации верхнего давления газа доменной печи (TRT) представляет собой механизм, который использует тепло и энергию давления газа доменной печи для привода турбины. Работа, производимая турбиной, передается генератору и преобразуется в электроэнергию. TRT вырабатывает энергию, используя известное свойство всех газов, которое заключается в увеличении объема газа при снижении его давления. Система состоит из пылеулавливающего оборудования, газовой турбины и генератора.

TRT в основном представляет собой энергосберегающую меру на доменной печи, которая использует отработанную энергию давления колошникового газа доменной печи для выработки электроэнергии. Установка TRT может производить от 15 до 60 кВтч/т чугуна (ТМ). Его мощность может обеспечить около 30 % мощности, необходимой для всего оборудования (включая воздуходувку) доменной печи. ДП, выходящий из установки TRT, все еще можно использовать в качестве топлива на сталелитейном заводе.

В процессе производства чугуна в доменной печи образуется доменный газ высокого давления и температуры. В традиционной практике энергия доменного газа теряется за счет снижения давления на клапане с перегородкой. Оснащение установки TRT – лучший способ рекуперации давления и тепловой энергии доменного газа. Установка TRT обычно устанавливается после газоочистного оборудования доменной печи. Обычно оборудовать ТРТ доменные печи производительностью более 1000 м3 экономически выгодно.

Система TRT представляет собой систему выработки электроэнергии, которая преобразует физическую энергию колошникового газа доменной печи под высоким давлением в электроэнергию с помощью турбодетандера. Хотя перепад давления невелик, большие объемы газа делают добычу экономически целесообразной. Ключевой технологией TRT является обеспечение стабильной и высокоэффективной работы турбодетандера в условиях запыленности доменной печи без нарушения работы доменной печи.

Есть несколько ключевых параметров блока TRT, которые определяют производительность TRT и выходную мощность. Эти ключевые параметры приведены ниже.

• Объем колошникового газа доменной печи
• Давление доменного газа в колошнике доменной печи
• Перепад давления на газоочистной установке (ГПУ)
• Температура доменного газа после GCP
• Давление доменного газа на выходе из ТРТ
• Качество доменного газа на колошнике доменной печи
• Эффективность TRT
• КПД генератора в сочетании с TRT

Колошниковый газ из доменной печи обычно содержит около 5 г/н кумулятивной пыли и должен проходить через газоочистную установку (GCP), чтобы уменьшить количество пыли до уровня ниже 5 мг/н кумулятивной пыли. Снижение запыленности необходимо для правильной работы ТРТ.

Системы топочного газа доменных печей с установками TRT подразделяются на системы мокрой и сухой очистки газов в зависимости от способа удаления частиц пыли. Сухие системы потребляют меньше воды и электричества. У них меньший перепад давления и температура газа выше примерно на 50°С по сравнению с системой мокрого типа. При сухой очистке газа система TRT обычно может производить на 30 % больше мощности с возможностью выработки до 60 % больше мощности. Таким образом, сухие системы считаются более экономически выгодными.

Существует два типа турбин:радиальные и осевые турбины. В настоящее время осевые турбины широко используются в TRT, поскольку они больше подходят для работы с большим объемом потока. TRT обычно представляет собой многоступенчатую детандерную турбину переменного типа с осевой конструкцией реакции потока и обычно снабжена горизонтальным разъемным корпусом и регулятором скорости 3000 об / мин. TRT обычно использует синхронный генератор с бесщеточным возбуждением. Генератор обычно проектируется таким образом, чтобы работать при всех условиях нагрузки, создаваемых турбиной, к которой он будет подключен. Генератор TRT обычно вырабатывает напряжение 6,6 кВ, а затем повышает его до 33 кВ через повышающий трансформатор 6,6/33 кВ

Стабильность верхнего давления имеет ключевое значение. Небольшие колебания верхнего давления благоприятны для работы доменной печи. Верхнее давление регулируется открытием или закрытием лопаток статора 1-й ступени турбины в соответствии с увеличением или уменьшением объема газа доменной печи. В обычной турбине также использовался регулирующий клапан для управления верхним давлением. Однако регулирующий клапан вызывает большую потерю давления по сравнению с лопатками статора и, таким образом, является невыгодным с точки зрения рекуперации мощности и предотвращения шума. Следовательно, в широко используемой сейчас системе устранен регулирующий клапан, а верхнее давление регулируется только лопатками статора 1-й ступени.

Типичная блок-схема для мокрой и сухой систем TRT показана на рис. 1.

Рис. 1. Типичная блок-схема для влажной и сухой системы TRT

После сбора пыли газоочистным оборудованием чистый доменный газ подается в турбину через впускной дроссельный клапан и впускной запорный клапан. В аварийном случае используются нормально закрытые перепускные клапаны и открытый аварийный запорный клапан.

В ТРТ механическая работа, производимая турбиной, передается генератору электроэнергии. БДГ с низким давлением и температурой поступает в газопровод через выходной кран очки.

Работу TRT можно разделить на две фазы, а именно (i) фаза запуска и (ii) фаза нормальной работы. На этапе запуска необходимо проверить все подготовительные работы, такие как гидравлическая подсистема. Затем оператору БФ подается сигнал на запуск ТРТ. Если оператор ДП соглашается с запросом, открываются впускной дроссельный клапан и аварийный запорный клапан. Скорость турбины контролируется дроссельной заслонкой на входе, а верхнее давление газа регулируется клапанами с перегородкой. Пока турбина не достигнет требуемой скорости вращения, септумные клапаны медленно закрываются. Затем фаза запуска превращается в обычную фазу работы. В нормальной рабочей фазе верхнее давление газа полностью регулируется лопатками статора 1-й ступени турбины. Верхнее давление регулируется открытием или закрытием лопаток статора 1-й ступени турбины.

В условиях, когда желаемое давление верхнего газа и объем верхнего газа недоступны, газы могут обходить TRT. Очковый клапан высокого давления закрытого типа, предусмотренный в контуре, обеспечивает бесперебойную работу доменной печи в условиях полной изоляции ТРТ (например, на этапе ремонта).

Систему TRT можно синхронизировать с системой распределения электроэнергии сталелитейного завода. Завод TRT обычно имеет такую ​​​​же эксплуатационную готовность, как и доменная печь, которая составляет 350 дней годовой работы. Вспомогательное потребление силовой установки TRT очень низкое.

TRT — это проверенная технология, и ее установка или эксплуатация сопряжены с очень небольшим риском. Если система TRT по какой-либо причине выходит из строя, расширяющийся газ размещается в существующем скруббере. Это нормально для доменных печей, на которых не установлена ​​система TRT.

На работу доменной печи влияния нет, доменный газ не расходуется. Поскольку доменный газ очень горюч, его обычно используют в других частях установки для выработки тепла или энергии для других процессов. С установленной системой TRT доменный газ эффективно вырабатывает энергию дважды:один раз в турбине и второй раз, когда он сжигается по своему обычному назначению.

TRT является более чистой и энергоэффективной технологией, поскольку она позволяет использовать энергию давления в потоке технологического отходящего газа. TRT используется для энергосбережения и сокращения выбросов парниковых газов. В то время как экономические выгоды от установки TRT значительны, экологические преимущества также являются важным фактором. TRT очень устойчив, поскольку в процессе производства электроэнергии с использованием этой технологии отсутствуют выбросы. Процесс на 100 % экологически чистый.

Короче говоря, TRT имеет следующие особенности.

• Энергосберегающая технология, используемая в доменной печи сталелитейного завода.
• Это электроэнергетическое оборудование, оснащенное функцией контроля верхнего давления доменной печи.
• Энергия вырабатывается за счет привода турбины с использованием доменного газа, образующегося в доменной печи.
• Для производства электроэнергии не требуется топливо.
• Поскольку топливо не сжигается, CO2 или другие парниковые газы не образуются.
• Система TRT способствует снижению выбросов CO2 в соответствии с объемом выработки электроэнергии.
•  Система TRT производит меньше шума по сравнению с обычным септовым клапаном, что способствует улучшению микроклимата вокруг доменной печи.
• Для эксплуатации и обслуживания системы TRT не требуется никаких сложных технологий, и, следовательно, это может легко выполняться эксплуатационным и обслуживающим персоналом доменной печи.
• Для работы требуется лишь небольшое количество воды, азота и т. д., которое легко покрывается существующим оборудованием для доменной печи.






Факторы, влияющие на расход кокса в доменной печи Прокатная конструкция