BPRT同轴机组的应用与创新
刘强 刘俊文 柴强 崔爱成
摘 要：本文介绍了同轴BPRT机组的技术构成、工艺流程和节能原理，总结了其在安钢集团永通公司2＃高炉运行情况和技术创新，达到了项目预定的节能降耗、稳定顶压，高产降噪的目的。
关键词：BPRT 煤气透平 同轴机组 节能降耗
1概述
在日益提倡实现可持续发展和节能环保的今天，节能降耗在冶金企业显得尤为重要，安钢永通公司自筹资金2000多万元，投资兴建了2＃高炉BPRT压差节电节能项目，该项目从2007年底启动，2008年1月17日投入运行，截止目前机组已运行将近1年，各设备运行状况良好，节能节电效果显著。
同轴BPRT节能机组即高炉煤气透平和电动机同轴驱动高炉鼓风机组（Blast Furnace Power
Recovery Turbine）简称BPRT装置，是一种利用高炉炉顶压力能和气体热能，把煤气导入膨胀透平做功，直接作为旋转机械能串联在电动机与鼓风机同一轴系上，驱动高炉鼓风机的能量回收装置。
2BPRT系统组成及工艺流程
组成BPRT系统有十个子系统：1、高炉鼓风主机系统；2、能量回收透平主机系统；3、高精度顶压智能稳定系统；4、管网输配与大型阀门系统；5、自动化仪表控制系统；6、高低压电气系统；7、液压伺服控制系统；8、润滑油控制系统；9、氮气密封系统；10、冷却水系统。
工艺流程：高炉煤气经干式布袋除尘器（BDC）净化后，经透平入口蝶阀、插板阀、紧急切断阀进入透平，再经透平做功，直接与高炉鼓风机联接成同一轴系，驱动高炉鼓风机运转，经过回收利用的煤气最后进入煤气低压管网。
3机组配置与布置
1、机组配置：鼓风机采用陕鼓引进技术轴流压缩机，煤气透平采用陕鼓自主研发的轴流干式煤气透平机。具体参数如下：
煤气透平：流量： 1730 nm3/min，温度： 120℃
入口压力： 0.24 MPa，转速： 3000 r/min，功率： 3470 Kw
电机： 功率： 11500 Kw，转速： 1488 r/min
轴流风机：流量：1100-18000 m3/min，压力:0.6-0.7 MPa，功率：4000-90000 Kw，
转速：6000 r/min
2、机组的工艺布置：透平机＋离合器＋轴流压缩机＋齿轮箱＋电动机
1、透平机 2、离合器 3、轴流压缩机 4、齿轮箱 5、电动机
4 BPRT机组节能原理
BPRT是同轴“三合一”机组，即电动机、高炉鼓风机和煤气透平机的有机结合体，其工作原理是：当透平机正常工作时，离合器处于啮合工作状态，把透平机回收的能量传递给高炉鼓风机，与电动机同步驱动风机作功，电动机只需输出鼓风机耗功和煤气透平作功的功率差，这样就降低了电机电流，从而达到节电节能的效果。
透平机的投入与切除是通过自动同步离合器来实现的，该离合器能够根据输入、输出端转速的高低自动进行切换。众所周知由于高炉操作的频繁性及中小型高炉的特殊性，炉况容
易发生变化，煤气流量并不稳定，这就使透平机难以稳定运行。在炉况不顺时，高炉产生的煤气不足以推动透平机旋转作功，即透平机转速低于2900 r/min或透平机自身有故障时，透平机能够通过自动同步离合器在线切除自动脱开，相对于离合器两侧均属独立的旋转设备，相互不传递任何转矩，从而不影响鼓风机向高炉持续正常送风；而当炉况恢复正常或透平机故障排除后，即透平机转速高于3000 r/min时，透平机能够通过自动同步离合器在线啮合自动投入运行，同轴驱动高炉鼓风机，把电动机驱动所需电流降低而节能。
5 BPRT同轴机组的特点
1、BPRT系统是双能源驱动机组
BPRT系统具有两个功能，即驱动风机和能量回收，在同轴机组中煤气透平机能够回收约占高炉鼓风机能耗30％—40％的能量，这部分能量作为旋转机械能补充在同一轴系上直接驱动鼓风机，避免了TRT将能量由机械能转变为电能再由电能转变为机械能的二次能量转换损失，它是由电能和煤气能双能源驱动的鼓风机组；同时还可以提高煤气质量，减少噪声对环境的污染。
2、设备紧凑，安全可靠
BPRT机组因布置在同一轴系上，有效地简化了系统配置，节约占地和空间，使设备紧凑，管理集中，方便点检与维护；同时该机组采用了高精度顶压智能稳定控制和自动运行监测，联锁停机等先进技术，使风机运行平稳可靠，安全性能高。
6 效益与创新
钢铁企业生产过程所用煤炭（不包括发电用煤）的能量有34.12％会转变为副产煤气（高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气），副产煤气的能量值高，发生量大，合理利用好，会对企业节能降耗工作产生重大影响。据统计，2006年全国重点钢铁企业高炉煤气的放散率在9.78％，最高的达到28.66％。而BPRT同轴机组的应用就是利用高炉煤气余压来达到节电节能之目的，安钢集团永通公司2＃450M3高炉BPRT同轴机组投运以来，节电节能效果显著，下面是一组BPRT与电动机同步驱动鼓风机电能消耗统计数据：
月分 2 3 4 5 6 7 8 9
项目
电压均值（U） 6100 6082 6112 6150 6111 6117 6104 6085
电流均值（A） 482 442 431 453 452 468 443 446
月耗电量（万Kwh） 211.7 200 189.7 207.3 202.2 198.7 201.4 213
分析如下：
不开透平机时电压取节能节电6100V，电流平均约700A
不开透平机时月平均耗电量为：6100×700×24×30＝307.44万Kwh
月平均节电量为：307.44－203＝104.44万Kwh
月节电率为：104.44÷307.44＝33.97%
年节电量为：12×104.44＝1253.28万Kwh
年节约电费：1253.28万Kwh×0.55元/Kwh＝689.304万元
7 结语
BPRT 系统是陕鼓集团公司拥有自主知识产权的新一代高炉鼓风机与煤气透平双能源驱动的能量回收机组，为国际首创。通过安装BPRT机组后，不仅能够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，而且通过采用具有国际领先水平的BPRT系统技术对高炉顶压、高炉鼓风机、煤气透平进行高智能控制，可升高炉顶压力，增加高炉送风流量，从而提高高炉冶炼强度，提高产量。但BPRT系统的使用具有局限性，由于受轴流风机起动电机功率的限制，BPRT系统比较适合应用在450M3级高炉以下的中小型高炉安装，大型高炉则更适合安装TRT余压发电装置。
应用BPRT系统不仅回收了以往在减压阀组浪费掉的能量，而且将煤气透平产生的机械能直接作用于鼓风机轴上，同轴驱动，节省了能量二次转损失。可同比提高能量利用率3%～5%，降低能耗。对进一步提高我国钢铁工业资源，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。
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