高炉炼铁作为目前最主要的炼铁工艺，其能耗在钢铁生产中占有较大比例，故降低炼铁能耗是我国钢铁工业系统节能的重点。高炉炉顶压力能约占高炉二次能源产生量的7%，若扣除高炉煤气化学能，则约占高炉余热余能产生量的33%，可见回收高炉炉顶余压能，对降低高炉炼铁工序能耗具有重要意义。本期《技装纵横》着重介绍了高炉TRT技术的发展历程，并对我国TRT技术应用过程中存在的问题进行了总结，从能源利用的角度对TRT技术今后的发展提出了建议，希望能为各企业和相关研究人员提供借鉴。

　　周继程 张春霞 郦秀萍 上官方钦

　　高炉煤气余压透平发电装置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，简称TRT），是利用高炉炉顶排出的具有一定压力和温度的高炉煤气，推动透平膨胀机旋转做功、驱动发电机发电的一种能量回收装置。该装置既能回收原先由减压阀组泄放的能量，又能降低噪音，稳定高炉炉顶压力，改善高炉生产的条件。与其它余热回收发电和常规火力发电相比，TRT除必要的运行成本外不需消耗新的能源，在运行过程中不产生污染，发电成本较低，可为钢铁企业带来可观的经济效益和社会效益。因此，TRT是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。

　　经过30多年的发展，国产TRT装置经历了从无到有，尤其在进入21世纪以后，TRT技术在我国钢铁企业得到了前所未有的快速发展。但是，由于不同企业高炉的操作水平不同，各企业TRT的应用效果差距较大。因此，笔者认为，现阶段在推广应用TRT技术的同时，还应在生产实践过程中总结先进企业的先进经验，在行业内推广，以提高全行业TRT的应用效果。

　　我国TRT技术的发展与应用

　　TRT技术起源于欧洲，发展成熟于日本，并在日本最先得到普及和应用。自1974年第一套TRT装置发电至今已有40多年的历史。在此期间，TRT技术得到了不断的发展和完善，从早期的径流式TRT发展成为今天的轴流式TRT，从湿式TRT发展到干湿两用型和干式TRT。

　　我国TRT技术的研究始于20世纪70年代末，应用于80年代。1981年首钢新2号高炉引进了日立造船制造的TRT设备，并于1983年投产，迄今已有30多年的历史。

　　TRT技术在我国钢铁行业的推广经历了较长的一段时间。从1981年引进第1套TRT起到1995年的12套TRT，我国用了15年的时间，其中5套引进、7套国产，当时采用TRT技术的高炉容积均在1000m3以上。但从1995年底的12套TRT到2007年底的400多套TRT，仅用了12年的时间，TRT的普及率从6.9%提高到80%左右。

　　随着TRT设备的国产化，TRT技术在我国钢铁企业得到快速普及和应用。2000年，我国钢铁企业仅有33套TRT，而截至2007年底，我国TRT装置的数量增加到400多套。其中，56座2000m3以上的高炉全部配备了TRT，普及率为100%；120座1000m3以上高炉中TRT的普及率也已超过95%。到2010年，我国总计有超过600座高炉配备了597套TRT设备。由此可见，2000年~2010年是我国钢铁企业TRT技术的快速普及期。

　　通过调研2010年国内钢铁企业的TRT应用情况，我们共获得514组有效数据，涉及514套TRT和562座高炉（其中有96座高炉是2座高炉共用一套TRT装置）。其中，2000m3以上高炉为122座，1000m3~1999m3高炉为135座，1000m3以下高炉为305座。

　　数据显示，同一级别的高炉中干式TRT的装机容量高于湿式TRT，主要原因是由于高炉采用干法除尘后，其炉顶高炉煤气温度较高，余能产生量大于湿法除尘，因此，需要配备装机容量相对较大的TRT。

　　若不考虑高炉容积的大小，从高炉单位容积TRT的装机容量来看，调研的企业中高炉单位容积湿式TRT的装机容量多分布在4千瓦/立方米~8千瓦/立方米，干式TRT则分布在5千瓦/立方米~10千瓦/立方米。

　　大高炉配备TRT效果明显

　　据统计，TRT在运行良好的情况下，发电量为20千瓦时/吨铁~40千瓦时/吨铁，可补偿高炉鼓风耗电的30%。如果与高炉煤气干法除尘技术相结合，则可使TRT吨铁发电量提高30%左右，最高达到54千瓦时/吨铁。湿式TRT的发电量为20千瓦时/吨铁~40千瓦时/吨铁，而干式TRT的发电量为10千瓦时/吨铁~50千瓦时/吨铁。由实际生产运行得知，同级别高炉容积中，干式TRT的发电量应高于湿式TRT，但由于我国存在较多小高炉，即使采用干式TRT，其吨铁发电量仍难以提高，TRT的吨铁发电量随着高炉有效容积的增大而升高。因此，淘汰小高炉对提高TRT的应用效果具有明显作用。

　　我国先进钢铁企业的TRT吨铁发电量接近国际先进水平，但总体而言仍有较大差距，因此，我国钢铁企业在TRT技术的应用效果方面，还有很大潜力。以2013年我国生铁产量6.6亿吨、TRT普及率98%、TRT发电量30千瓦时/吨铁计算，TRT回收的电量为196亿千瓦时，相当于一个装机容量为250万千瓦的发电厂1年的发电量。若将TRT发电量提高1千瓦时/吨铁，则每年可多发电6.5亿千瓦时。由此可见，提高TRT的应用效果，可以成为我国有效降低钢铁行业能源消耗的重要措施之一。

　　目前，我国钢铁企业TRT技术的普及率已较高，但是不同企业TRT的运行效率和应用效果有很大差距。因此，当前TRT技术的主要问题已从如何提高普及率转向如何提高其应用效果。通过调研分析，影响我国TRT应用效果的主要因素有以下3个方面：

　　一是小高炉大量存在。2012年我国重点大中型企业中小于1000m3的高炉有366座，1000m3~2000m3高炉有195座，2000m3以上高炉有103座，而日本钢铁企业的高炉容积全部在2000m3以上。由于小高炉的炉顶压力低，配置TRT的回收效果不理想，影响TRT的应用效果和经济性。

　　二是配备干式TRT的高炉容积普遍较小，对应的装机容量也普遍较小。调研的334套干式TRT中，292套TRT对应的高炉容积小于2000m3，其中93.15%的TRT装机容量小于10兆瓦；大于2000m3的高炉有42座，仅占12.6%。

　　三是由于不同钢铁企业的高炉操作水平和TRT设备水平不同，TRT作业率相差较大，运行效果差异较大。

　　若将高炉煤气通过透平机做功过程看作绝热过程，则由计算公式可知，影响TRT发电功率的因素主要有炉顶煤气流量、炉顶煤气温度、炉顶压力和TRT的有效工作时间或是TRT的作业率等。由于高炉炉顶设备的限制，大高炉与小高炉的炉顶煤气温度和压力相对于炉顶煤气流量而言相差不大，但是大高炉的炉顶煤气流量比小高炉高出很多，因此，大高炉配备TRT的应用效果非常突出。

　　干式TRT是未来发展方向

　　我国TRT技术与高炉生产工艺的结合方面还存在一些问题，如高炉生产的稳定性差，导致TRT不能正常运行；高炉炉顶设备耐热性差，必须通过炉顶打水降温以保护炉顶设备，降低了TRT进口高炉煤气温度，最终导致TRT的发电量减少；TRT装置本身的质量不过关，故障率高，影响运行时间，等等。   

　　随着高炉的大型化、高顶压和干法除尘技术的成熟应用，安装干式TRT是发展方向，其节能、节水、环保效果更加显著。

　　今后，总的发展趋势是淘汰小高炉，注重开发和完善大型高炉干法除尘技术，稳定高炉炉顶压力。从能源利用的角度，TRT技术应注重大型干式TRT的技术改造，同时采取措施，解决叶片磨损、管道腐蚀等问题，更好地发挥干式TRT的利用效果。开展对高炉容积、炉顶压力与TRT装机容量的匹配研究，以便提供高炉合理配备TRT的科学依据，提高TRT发电效果。TRT与高炉生产操作协同优化，提高高炉生产稳定性，兼顾TRT运行需要，使高炉煤气全量进透平机发电（减小减压阀组的开度，甚至完全闭合减压阀组，并增加其密闭性，以保证TRT透平机煤气量最大）；保证高炉正常生产的条件下，适当提高并稳定高炉炉顶压力，将炉顶煤气温度偏上限控制等；提高TRT作业率，运行过程中加强设备维护及相关环节的配合，如保证除尘系统正常工作，以减少煤气中尘含量，从而降低叶片积灰、积盐等，使透平机保持良好的工作状态；对两炉共用型TRT和BPRT技术（煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组）进行深入研究和实践，以进一步确定各自的回收利用效果。

　（此文刊登于《中国冶金报》2015年3月19日8版）