王  维  徐德强  秦旭升

（安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司）

摘  要  永通公司BPRT系统自2016年大修至今已运行4年，目前主要存在电机运行电流高，炉顶压力频繁波动，叶片磨损，系统节电效率下降等影响设备正常运行的因素。通过优化叶片型线，结合该机组现有运行参数对TRT重新计算、设计、改造，以提升机组轴功率，达到节能提效作用。

保持原高炉煤气参数不变，改造后新TRT装置较原TRT装置功率提升约8%~10%。仅通过更换TRT装置中转子、承缸等部件，就能提高TRT装置的功率，达到降本增效的目的。

关键词  TRT  透平效率

1  概述

煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组简称BPRT装置，该装置具有上述两个机组的功能，即高炉鼓风和能量回收。它也是由电能和煤气能双能源驱动的鼓风机组，在该机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机的机械能转变为电能和电能转变为机械能的二次能量转换的损失，回收效率更高。当透平正常工作时，离合器处于啮合工作状态，把透平回收的功率传递给高炉鼓风机。当炉况不顺煤气量小或高炉休风时，离合器自动将高炉煤气透平断开，既保证了高炉的正常生产，又保证了能量的充分利用。

BPRT机组是第一次将煤气透平和高炉鼓风机两套机组合并，作为同一系统来设计，使TRT原有的庞大系统简化合并，取消发电机及发配电系统，合并自控系统，润滑油系统，动力油系统等，并将回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上，避免能量转换的损失，使驱动鼓风机的电动机降低电流而节能。

 BPRT系统区别于传统的TRT装置和高炉鼓风机组。在传统TRT装置和高炉鼓风机组的基础上，专门合并集成了高精度顶压智能稳定装置。高炉鼓风机的调节控制，功能不减，安全裕度不减。该系统主要由十大子系统组成：高炉鼓风主机系统；能量回收透平主机系统；高精度顶压智能稳定系统；管网输配与大型阀门系统；自动化仪表控制系统；高低压电气系统；液压伺服控制系统；润滑油控制系统；氮气密封系统；冷却水系统。

2  永通公司BPRT系统优化改造前状况及存在的问题

永通公司BPRT系统是588m3高炉配套系统，由AV50-13-2398Nm3/min，主电机功率11500KW，出口压力450KPa的风机系统和透平机系统组成。

2.1  优化改造前的状况

TRT机组运行基本参数见表1。

2.2  优化改造前存在的问题

BPRT系统优化改造前主要存在四方面问题：

（1）电机运行电流升高：最高时620A（高于正常100A以上）；

（2）炉顶压力频繁波动，设定顶压值上下偏差达22kPa（正常上下偏差＜8kPa），给高炉平稳运行带来了不利影响；

（3）一级、二级叶片磨损，静叶磨损，轮毂磨损，动叶片锁紧磨损，调节缸铜套磨损等。

（4）BPRT系统节电效率下降，系统平均功率下降200KW左右。正常状态下平均功率应在3200KW左右，而目前根据机组煤气进气流量、温度、压力，排气温度、压力及机组叶片、承缸磨损现状计算及实际电流对比分析，BPRT系统实际平均功率为3000KW左右。

3  改造方案及创新点

3.1  改造方案

本次改造项目仅对TRT主机部分进行改造，自控、电控部分均可利旧使用。原TRT机组基础不变、主机原机壳、底座利旧，其余内部零部件（包括转子、叶片承缸、导向机构、进口圈、扩压器、密封套等）全部重新设计、加工，对原部件进行更换。

3.2  优化改造主要技术创新

（1）偏冲动式叶型，替代原反动式叶型。

（2）原机组效率75~78%，新叶型效率84~87%；效率差8~10%，发电量差400~800KW/h，收益差200~400万/年。

TRT煤气透平机组改造方案：陕鼓动力根据该机组原设计参数，以及现在运行情况进行重新计算、设计、改造，以提升TRT机组轴功率，达到节能提效作用。

3.3  优化改造情况

2020年7月5日，利用高炉休风检修机会，风机甩开TRT透平机组系统，由陕鼓专业技术人员按照既定方案进行改造，7月13日改造完成投入使用，历时8天，更换的主要零部件材质如下：

主轴                        Ni-Cr-Mo合金钢

动叶片                      2Cr13

静叶片                      2Cr13

扩压部 QT400-15A

进口圈                      QT400-15A 

调节缸     Q235A

4  现场数据采集及改造结果对比

改造后通过采集数据，按照现场统计用电量计算，改造后参数和改造前相比，TRT轴功率平均提升10.74%，按照国家标准GB-T26137-2010《高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验》计算，改造后参数和改造前相比，TRT轴功率平均提升14.55%。

改造前每天平均吨铁用电65.56度，改造后每天平均吨铁用电60.16度，平均提升8.23%。

依据国家标准GB-T26137-2010《高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验》计算如下：

5  改造后效果分析

（1）改造后顶压曲线运行平稳，上下浮动不超过8kPa，为高炉稳定运行奠定了基础；顶压趋势图见下图：

6  结语

绿色、环保、节能、高效的TRT新叶型改造方案，在不改变原有自电控、润滑油站配置的情况，大幅度提高了TRT输出功率，节省了电能，为企业的发展带来了非常可观的经济效益。同时成本回收期短，具有非常广阔的市场前景，对进一步提高永通公司钢铁工业资源、能源利用率，减少废弃物排放量，最大限度降低产品的能源消耗量和提高产品质量具有重要的战略意义。

7  参考文献

[1] 国家标准GB-T26137-2010《高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验》.