高炉煤气顶压回收透平发电（TRT）技术详解

现代钢厂高炉高顶压运行。高炉（BF）煤气从炉顶排出仍保持 1.6~3.0 kg/cm²(g) 压力、温度约 200°C。经除尘后洁净煤气作为低压燃料用于厂内加热，过程中大量压力能在阀门损失。高炉煤气顶压回收透平（TRT）利用顶煤气热能和压力能驱动透平，功经发电机转化为电能。TRT 利用气体减压膨胀做功特性发电。系统含除尘设备、燃气透平、发电机。

TRT 是高炉节能措施，利用顶煤气废压发电。单台 TRT 发电量约 15~60 kWh/t 铁，可满足高炉全套设备（含鼓风机）约 30% 用电。透平后煤气仍可作厂内燃料。

炼铁过程产生高温高压高炉煤气。常规做法在分离阀减压浪费能量。装备 TRT 是回收顶煤气压力热能最佳途径。TRT 通常安装在高炉煤气净化设备下游。一般经济上仅对 1000 m³ 以上高炉装 TRT 合算。

TRT 系统将高压顶煤气物理能经膨胀透平转化为电能。虽压差小，但气量大使回收经济可行。TRT 关键技术：在粉尘高炉工况下保证膨胀透平稳定高效运行，不干扰高炉操作。

决定 TRT 性能和发电量的关键参数：

• 高炉顶煤气量
• 高炉顶煤气压力
• 煤气净化厂（GCP）压降
• GCP 后煤气温度
• TRT 出口煤气压力
• 高炉顶煤气质量
• TRT 效率
• 与 TRT 连接发电机效率

高炉顶煤气典型含尘约 5 g/Nm³，须经 GCP 降至 5 mg/Nm³ 以下，以保 TRT 正常运行。

按除尘方式分湿式和干式 TRT 系统。干式用水电少、压降小、煤气温度比湿式高约 50°C。干式除尘 TRT 通常多产 30% 电，最多可达 60% 更多。干式经济性更优。

透平分径流和轴流两类。目前 TRT 广泛用轴流透平，因更适合大流量。TRT 通常为多级可调轴流反动式透平，水平分体机壳，调速 3000 rpm。通常采用无刷励磁同步发电机。发电机设计适应透平全工况，通常 6.6 kV 发电，经 6.6/33 kV 升压变升至 33 kV。

顶压稳定至关重要。顶压小波动利于高炉操作。顶压通过开闭透平一级定子叶片随顶煤气量增减调节。常规透平曾用调速阀配合控顶压，但调速阀压损大、不利回收功和防噪。现广泛系统取消调速阀，仅用一级定子叶片控顶压。

湿式干式 TRT 典型流程图见图1。

图1 湿式干式 TRT 系统典型流程图

煤气经除尘后通过入口蝶阀和鸽阀进入透平。常闭旁路阀和常开紧急切断阀备应急。

透平机械功经发电机转电能。低压低温煤气经出口鸽阀入煤气管网。

TRT 运行分两阶段：(i) 启动期，(ii) 正常运行期。启动期检查液压子系统等准备，发启动信号予高炉操作员。经同意开启入口蝶阀和紧急切断阀。透平转速由入口蝶阀控，顶压由分离阀控。透平达额定转速前分离阀慢关。转入正常运行期，顶压完全由透平一级定子叶片调节。顶压随一级定子叶片开闭调节。

当顶压和煤气量不满足要求时，煤气可旁路 TRT。回路设密闭高压鸽阀，确保 TRT 完全隔离（如检修期）时高炉不间断运行。

TRT 系统可与厂电网同步。TRT 电厂可用性通常与高炉同为年 350 天运行。TRT 电厂自耗极低。

TRT 技术成熟，安装运行风险极低。若 TRT 故障，膨胀气体由现有洗涤器容纳，这在无 TRT 高炉是常态。

不影响高炉操作，不消耗 BF 煤气。BF 煤气极易燃，通常用于厂内其他工序产热或供能。装 TRT 后，BF 煤气实现双重发能：一次透平，二次燃烧常规用途。

TRT 属清洁高效节能技术，利用工艺废气压力能。用于节能减排温室气体。经济效益显著，环境优势同样重要。TRT 极可持续：发电过程零排放，100% 绿色。

简述 TRT 特征：

• 钢厂高炉节能技术
• 具备控制高炉顶压功能的发电设备
• 利用高炉产生的煤气驱动透平发电
• 发电无需燃料
• 不燃料燃烧，故无 CO₂ 等温室气体产生
• TRT 系统按发电量贡献 CO₂ 减排
• TRT 系统噪音比常规分离阀低，改善高炉周边环境
• 运维无需高深技术，高炉操作维护人员即可胜任
• 仅需少量水、氮气等，现有高炉设备即可覆盖