攀钢西昌基地高炉煤气全干式除尘及TRT工程系统设计

【摘 要】本文就攀钢西昌基地高炉（炉容：3×1750 m3）煤气全干式除尘及TRT工程采用的系统组成、设备选型，以及技术先进性等进行了简要介绍。该工艺的成功应用将在钢铁行业发挥了巨大的社会效益及经济效益，值得推广应用。

【关键词】高炉煤气；干式除尘；TRT；设计

1 干式除尘及TRT工艺设计的基本原则

在设计中要有安全、长期连续运行的设计理念，它是TRT机组运行必须的工艺条件。设计中，首先明确是为高炉服务的，在不影响高炉操作的前提下，同时尽可能多发电，这是TRT机组选型的基本要求。

1.1 安全性

安全的概念有两个含义，其一是确保高炉的安全生产，由于TRT机组是保证高炉顶压和下游煤气管网压力稳定的关键设备，因此设备的选型必须首先着眼于保证顶压稳定，确保高炉安全生产。本工程就此问题，根据大容积高炉冶炼钒钛磁铁矿的特点（大风量、煤气温度波动频繁及炉灰年度大等）进行了大量深入细致的分析研究工作，提出了一套完整的、准确的、可操作性强的设计方案，并经实践证明是行之有效的。其二，由于高炉煤气的自身特点，极易造成爆炸和人员中毒，致使机毁人亡的事故发生，因此在透平密封的结构上采用了多种组合密封技术，大大加强了透平运行自身的安全性。

1.2 连续性

为了确保高炉生产的稳定并且尽可能的多发电，TRT机组运行应是连续的，而不是时停时开。在干式除尘及TRT设计中充分考虑到各种工况条件下，保证机组正常运行的措施和控制、调节手段，确保在高炉允许的情况下机组的连续运行。

2 系统设计

攀钢西昌基地高炉（炉容：3×1750 m3）煤气全干式除尘及TRT工程配套系统包括：透平主机系统、荒煤气放散系统、高温煤气冷却系统、布袋除尘器（BDC）系统、煤气旁路系统及减压阀组、发配电系统、油系统、液压伺服控制系统、氮气密封系统，以及给排水系统。该工程采用国内外较为先进的大布袋内滤式反吹工艺，具有占地面积小、除尘效果好、煤气质量高及节能效果显著等优点。

3 全干式除尘及TRT的主要系统简介

3.1 透平主机系统

煤气膨胀透平机是TRT最关键的设备，它是将高炉煤气的物量能转换为机械能，从而驱动发电机发电。主机采用国产的轴流式静叶可调透平机，刚性轴系，静叶可调（液压伺服控制），可使透平在高炉工况变化时，仍维持较高的效率并控制炉顶压力。

3.2 荒煤气放散系统

放散塔的主要作用是当高炉开、停炉（包括大中修时的开停炉）煤气物理性质未达到布袋除尘的工况时，此时关闭散热器入口眼镜阀及减压阀组，煤气经放散塔点火燃烧放散，以确保布袋的安全运行。

3.3 高温煤气冷却系统

该系统主要由列管式散热器及切换阀组成，它的作用是将重力除尘器后的高温煤气间接冷却降温，以保证理想温度（≤200℃）进入BDC系统。

攀钢正在运行的列管式散热器由于荒煤气中含尘量高、水份多，使列管入口处堵塞，改变煤气流向并增加其流速，煤气对列管壁冲刷严重，导致列管式散热器煤气泄漏，非常危险。为解决上述问题，本次设计将列管式散热器底板位置由25 mm升高至400 mm，相当于增加了370 mm长的导流管，即使导流管被冲漏，泄漏的煤气仍然在散热器下箱体内，不会泄漏到大气中。

3.4 布袋除尘器（BDC）系统

处理煤气量：32～40万Nm3/h；

工作温度：≤200 ℃；

工作压力：150～200 kPa；

滤袋差压：

滤袋规格：φ300×12000 （mm）；

滤袋数量：56条/单个筒体；

入口煤气含尘量：8～16g/Nm3；

出口煤气含尘量：≤5 mg/Nm3。

根据煤气量计算，每座高炉设10个筒体（正常运行8个，其中2个备用），在单个筒体进出口管道上设置了密闭式插板阀，可在运行状态下切断单个筒体进行更换和检修滤袋，不影响系统的正常生产。

3.5 煤气旁路系统及减压阀组

煤气旁路系统

煤气旁路系统的作用是：当透平故障跳闸时，设在透平前的快切阀在0.5s内快速切断煤气，此时煤气经旁路减压后进入净煤气管网，供用户使用。

减压阀组

功能及控制要求：单座高炉减压阀组由2台DN800液动快开阀和2台电动调节阀（DN800、N500）组成。当透平正常运行时，该阀门处于关闭状态，只是在透平故障跳闸时，DN800阀门在0.5s内快速打开（具备手动调节功能），并调节炉顶压力。

3.6 发配电系统

透平机配套一台三相无刷励磁同步发电机，额定功率13000kW，输出电压10.5kV，频率50Hz。

3.7 油系统

透平主机及发电机的油，正常运转时由透平主轴端部的主油泵供给，起动或主油泵出故障时，由辅助油泵供油并设有高位油箱。BDC排灰阀组及反吹阀、过滤阀均采用集中站供油的方式。

3.8 液压伺服控制系统

在TRT自控调节信号指令下（也可手动操作）通过液压系统向透平及各大液压阀的油缸供油。各装置所需的压力油是均由液压油站供应，可使静叶实现伺服控制、点动、快关三项操作、紧急切断阀快速关闭、旁通阀快速打开、各种液压设备正常启闭。液压系统工作压力12～14MPa。液压伺服控制系统由液压泵站、控制站及蓄能器三部分组成。

3.9 氮气密封系统

密封用气包括透平主机轴端密封、静叶可调腔密封、气力输灰及检修吹扫用氮气。

透平主机采用氮气、油联合密封的形式，最大耗气量100 Nm3/h，压力0.4～0.6MPa。当氮气密封系统发生故障时，透平主轴封处泄漏的煤气由喷射器抽引至室外，确保人生安全。

4 结语

攀钢西昌基地高炉煤气干式除尘及TRT工程系统设计采用目前国内外较先进的高炉煤气全干式除尘及TRT新技术、新工艺。设计合理，且具有显著的优点：

（1）采用独立的荒煤气放散系统，保证高炉及布袋除尘器安全运行；

（2）采用煤气冷却系统保证滤袋安全运行，加长导流管防止泄漏；

（3）大布袋内虑式反吹工艺，占地面积小、除尘效果好、煤气质量高及节能节电显著；

（4）该工艺无二次污染，实现了废水零排放，达到了节能减排的目的。

该工程的实施后每年将回收能源相当于6.71万t标准煤，扣除全干式除尘及TRT系统本身消耗的能源，可降低吨钢综合能耗约14.42kg标准煤，将为攀钢集团创造更多的经济效益，进一步提高攀钢在市场上的竞争力；并为我国钢铁工业可持续发展和提高竞争力作出贡献。