浅析BPRT机组的应用优势

丁柏立

中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院，河北 秦皇岛 066004

浅析BPRT机组的应用优势

丁柏立

中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院，河北 秦皇岛 066004

简述BPRT机组的概念、组成，结合实际工程进行了投资、节能、收益的分析比较。

BPRT；组成；节能；收益

高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，随着TRT技术（高炉煤气余压透平发电装置）的不断改进，越来越多的企业运用TRT装置回收这部分二次能源，为企业节能降耗。随着TRT技术的不断发展，BPRT（煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风装置）逐渐展现出来它独特的优势。

1.BPRT的基本概念

煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组（Blast Furnace Power Recovery Turbine）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。

2.组成及工作原理

BPRT区别与传统的TRT装置和高炉鼓风机组。在传统的TRT装置和高炉鼓风机组的基础上，合并集成了高精度、智能、稳定的装置。该系统主要由高炉鼓风主机系统、能量回收透平主机系统、智能稳定系统、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、冷却水系统十大子系统组成。

2.1 高炉鼓风主机系统

主要为高炉输出稳定的分量和风压，根据工艺流程的不同要求，通过流量控制、静叶开度控制来调整压缩机的分量以及稳定的出口压力。

2.2 能量回收透平主机系统

经过重力除尘器、布袋除尘器、减压阀组的高炉煤气进入透平装置膨胀做工，通过离合器为风机的主电机节电。

2.3 智能稳定系统

利用流体力学原理，建立顶压波动量与控制调节量之间的高级数学模型及先进控制算法，同时采用具有自我修正完善功能的控制算法和切换算法。

2.4 大型阀门系统

主要是指高炉煤气管道的切断阀、插板阀、快速切断阀等。

2.5 自动化仪表控制系统

自动化仪表控制系统用于机组和现场的数据采集、控制机组的运行及监视各系统的工作状况。

2.6 高低压电气系统

高压电气系统主要为风机的主电机进行供电服务，低压电气系统主要为机组的各系统低压供电服务。

2.7 液压伺服控制系统

通过动力油站想风机和透平装置供油，以实现风机和透平装置的静叶控制；向高炉煤气管路系统中的快速切断阀、旁通阀供油，以实现阀门的启闭。

2.8 润滑油控制系统

通过润滑油站保证整个机组可靠润滑。

2.9 氮气密封系统

主要是用于透平装置的密封以及大修时的管道吹扫。

2.10 冷却水系统

主要是用于主电机以及动力油站、润滑油站的冷却。

2.11 机组形式及工作原理

BPRT机组形式见下图：

机组启动时，先由电动机将鼓风机带到额定工况向高炉送风，待高炉运行正常后将煤气引入煤气透平，通过离合器的在线投入功能与鼓风机连接，与电动机共同驱动鼓风机。运行时通过轴流压缩机的静叶调节高炉送风量，通过煤气透平的静叶调节高炉顶压，同时煤气透平可在高炉鼓风机运行时通过离合器的在线投入或切除，而不影响高炉鼓风机的运行。

3.TRT与BPRT的分析比较

3.1 投资

由上表可以看出，虽然BPRT鼓风机站的投资比单独建设TRT发电和轴流鼓风机站都要大，但是总体投资比单独建设TRT发电和单独建设轴流鼓风机站总设备投资节省约10%，土建部分的投资节省投资约1/3，还是具有很大优势的。

3.2 节能

BPRT机组中的透平装置回收的能量张鼓风机组能耗的35%，而且是透平装置是不需转化为电能而是直接为鼓风机组提供动力，从而减少主电机电流。既达到节电的目的，同时亦减少了能源转换之间的损耗。电机实际运行功率应按下式进行计算：

P=U×I×COSφ

式中：U为电压，单位为kV

I为运行电流，单位A COSφ为功率因数对同一台电机来讲，COSφ、U是固定的，是常数项，比较功率只需比较电流即可。笔者做了一些调查比较：不安装BPRT时，高炉鼓风机的电机运行电流一般是额定电流的70～75%之间。安装BPRT以后，高炉鼓风机的电机运行电流降至额定电流的45～52%之间。这样我们得到一个结论：BPRT的节电率一般在30%～35%左右。

3.3 收益

同轴机组在运行中直接为轴流压缩机提供机械能，不需要转化为电能，TRT在能量转化过程中约10%的能量被损耗，这一部分一年损失的费用约为：

2075 kW×8000小时×10%×0.5元=83.00（万元）

TRT机组因为发电上网一年的费用损耗约为：

2075 kW×8000小时×（0.5-0.3）元=332.00（万元）;

BPRT方案比常规单上一套TRT方案一年可多收益：83.00+332.00=415.00（万元）

4.结语

BPRT系统是一种新型的高炉鼓风与煤气透平双能源驱动的能量回收装置。不仅能回收高炉炉顶煤气所具有的压力能和热能，降低煤气输配管网的流动噪声，而且通过BPRT技术对高炉顶压、高炉鼓风机、煤气透平进行智能控制，从而提高高炉的冶炼强度，提高产量。

BPRT系统将TRT技术与传统的高炉鼓风设备进行了整合，大大降低了高炉动力设施的建设投资；简化了能源回收及能量转换的流程，降低了高炉冶炼的能耗；与TRT以及传统的鼓风机组相比，提高了能量利用率，降低了能耗。

综上所述， BPRT技术对进一步提高我国钢铁企业能源利用率，降低产品能耗具有重大意义，长期效益远好于TRT及传统的鼓风机组，所以笔者认为BPRT在高炉冶炼的高效稳定生产、节能减排中将起到重要的作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.083

丁柏立（1979—），男，学士，工程师，主要从事热力方面设计研究工作。