CN102304595B - 高炉煤气余压透平发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高炉煤气干法除尘及余压透平发电技术领域，具体涉及高炉煤气余压透平发电系统。高炉煤气余压透平发电系统，它包括重力除尘器、布袋除尘器、减压阀组、透平机、发电机、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道；其特征在于：第四管道的输出端与换热器的冷流体输入口相连通，换热器的冷流体输出口由第七管道与透平机的气体入口相连通；第五管道上通过三通阀与第六管道的输入端相连，第六管道的输出端与燃烧器的煤气输入口相连通，第六管道上设有流量控制阀；燃烧器的空气输入口与第八管道相连通，燃烧器产生的热气体进入换热器的热流体输入口，换热器的热流体输出口与第九管道相连通。该系统可减少或避免透平机内部积盐。
Description
技术领域
本发明属于高炉煤气干法除尘及余压透平发电技术领域，具体涉及高炉煤气余压透平发电系统。
背景技术
高炉煤气干法除尘及余压透平发电(TRT)系统是现代高炉必备的能源回收系统，一般可回收高炉鼓风机所需电能的40-50％，经济效益十分显著。高炉煤气干法除尘具有除尘效率高、节水、节电等优点，且充分保留了高炉煤气所具有的压力能和热能从而提高了TRT的发电量，但是高炉煤气干法煤气除尘技术无法将煤气中易结垢的酸性气体除掉，而在高炉煤气管路尤其是TRT透平机内形成积盐(主要是透平机二级叶片和排气蜗壳内积盐严重，最厚可达50-60mm)，透平机转子上积盐会引起机组振动，从而导致严重的事故，所以必须定期的人工除垢，基本上每一到两个月就需打开透平机清理一次，不仅增加的机组维护工作量，还浪费了大量的高炉煤气余压能，带来巨大的经济损失。因此，如何有效地防止和控制TRT透平机积盐问题，是高炉煤气干法除尘及余压透平发电系统所面临的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉煤气余压透平发电系统，该系统可减少或避免透平机内部积盐。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：高炉煤气余压透平发电系统，它包括重力除尘器、布袋除尘器、减压阀组、透平机、发电机、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道；重力除尘器的输入端口由第一管道与高炉的煤气输出端口相连通，重力除尘器的输出端口由第二管道与布袋除尘器的输入端口相连通，布袋除尘器的输出端口与第三管道相连，第三管道上设有减压阀组，减压阀组与布袋除尘器的输出端口之间的第三管道上通过三通阀与第四管道的输入端相连通，透平机的气体出口与第五管道相连，透平机的动力输出端由联轴器与发电机的动力输入端相连；其特征在于：第四管道的输出端与换热器的冷流体输入口相连通，换热器的冷流体输出口由第七管道与透平机的气体入口相连通，透平机的气体入口处的煤气温度为150～337℃，透平机的气体出口处的煤气温度≥90℃；第五管道上通过三通阀与第六管道的输入端相连，第六管道的输出端与燃烧器的煤气输入口相连通，第六管道上设有流量控制阀；燃烧器的空气输入口与第八管道相连通，燃烧器产生的热气体进入换热器的热流体输入口，换热器的热流体输出口与第九管道相连通。
所述的第八管道与空气预热器的冷流体输出口相连通，空气预热器的冷流体输入口与第十管道相连通，第九管道与空气预热器的热流体输入口相连通，空气预热器的热流体输出口与第十一管道相连通。
在第十管道上设有一个流量控制阀。
透平机内积盐的主要成分是NH4Cl晶体，在煤气进入透平机膨胀做功后，温度会逐渐降低，当低于水汽的露点时就有凝结水形成，此时煤气中的一些复杂成分如NH4Cl等在透平排气温度低于其化合产物露点(约80～90℃)以下遇水及粉尘时，会以固体形态析出并附着在透平的动静叶片和机壳内壁上，日积月累就形成坚固的垢层。在机组运行过程中随着垢层的不断集结和局部脱落，透平转子动平衡被破坏，引起振动超标而报警停机，只能打开透平机清洗积盐，在增加工作量的同时也浪费了大量的高炉煤气压力能。NH4Cl晶体在120℃开始具有明显的挥发性，且随着温度升高其挥发性大为提高，337℃时离解为氨气和氯化氢气体。所以透平机入口煤气温度应该尽量高于120℃而不可超过337℃。当TRT进气温度高于150℃，排气温度超过90℃时，透平机基本上不会发生积盐现象。
本发明的有益效果是：通过将部分透平机出口高炉煤气燃烧来加热透平机入口煤气(从而加热进入透平机的煤气温度)，提高了透平机的发电量，增加高炉煤气余压透平发电系统的发电能力；同时煤气温度的升高有利于减少了或避免了透平机内积盐，从而减少系统维护量，提高了透平机的使用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1-高炉；2-重力除尘器；3-布袋除尘器；4-减压阀组；5-透平机；6-发电机；7-燃烧器；8-换热器；9-空气预热器；10-流量控制阀(计)；11-第一管道；12-第二管道；13-第三管道；14-第四管道；15-第五管道；16-第六管道；17-第七管道；18-第八管道；19-第九管道；20-第十管道；21-第十一管道。
具体实施方式
如图1所示，高炉煤气余压透平发电系统，它包括重力除尘器2、布袋除尘器3、减压阀组4、透平机5、发电机6、第一管道11、第二管道12、第三管道13、第四管道14、第五管道15；重力除尘器2的输入端口由第一管道11与高炉1(炼铁高炉)的煤气输出端口相连通，重力除尘器2的输出端口由第二管道12与布袋除尘器3的输入端口相连通，布袋除尘器3的输出端口与第三管道13相连，第三管道13上设有减压阀组4，减压阀组4与布袋除尘器3的输出端口之间的第三管道13上通过三通阀与第四管道14的输入端相连通(现有技术中是：第四管道14的输出端直接与透平机5的气体入口相连通，不对第四管道14内的煤气进行加热)，透平机5的气体出口与第五管道15相连，透平机5的动力输出端由联轴器与发电机6的动力输入端相连；第四管道14的输出端与换热器8的冷流体输入口相连通，换热器8的冷流体输出口由第七管道17与透平机5的气体入口相连通(冷流体为煤气，换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，即对进入透平机5的煤气进行加热)，透平机5的气体入口处的煤气温度为150～337℃，透平机5的气体出口处的煤气温度≥90℃；第五管道15上通过三通阀与第六管道16的输入端相连，第六管道16的输出端与燃烧器7的煤气输入口相连通，第六管道16上设有流量控制阀10(用于控制进入燃烧器7的煤气量来调节透平机5的气体入口处的煤气温度；可在控制透平机5的气体入口处设温度传感器)；燃烧器7的空气输入口与第八管道18相连通(第八管道18的输出端)，燃烧器7产生的热气体进入换热器8的热流体输入口(热流体为高炉煤气燃烧后的热气体)，换热器8的热流体输出口与第九管道19相连通(第九管道19的输入端)。
所述的第八管道18与空气预热器9的冷流体输出口相连通(冷流体为空气)，空气预热器9的冷流体输入口与第十管道20相连通，第九管道19与空气预热器9的热流体输入口相连通，空气预热器9的热流体输出口与第十一管道21相连通。
工作过程：
1.高炉1产生的煤气首先经过重力除尘器2(或旋风除尘器)粗除尘和布袋除尘器3精除尘，透平机5出口的部分净煤气在燃烧器7中燃烧放热，通过换热器8加热透平机入口的高炉煤气，高温高压的高炉煤气通过透平机5带动发电机6将压力能和热能转换成电能；空气预热器9的作用是提高燃烧器7的热效率；在透平发电系统检修或出现故障时，净煤气通过减压阀组4使煤气压力降到合适的水平，然后送入煤气管网。
2.通过调节进入燃烧器7的煤气量和空气量控制透平机5入口的煤气温度。透平机入口的煤气温度应该始终高于150℃，出口煤气温度在90℃左右，即可保证透平机内不会积盐。同时，透平机入口煤气温度提高10℃，TRT发电量可提高3～5％。
采用本发明的高炉煤气余压透平发电系统，运行3个月后，检测透平机二级叶片和排气蜗壳内积盐情况，检测结果显示，透平机二级叶片和排气蜗壳内无积盐。
在第十管道20上设有一个流量控制阀，在控制透平机5入口温度时，同时控制进入燃烧器7的煤气和空气量。
Claims (2)
1.高炉煤气余压透平发电系统，它包括重力除尘器（2）、布袋除尘器（3）、减压阀组（4）、透平机（5）、发电机（6）、第一管道（11）、第二管道（12）、第三管道（13）、第四管道（14）、第五管道（15）；重力除尘器（2）的输入端口由第一管道（11）与高炉（1）的煤气输出端口相连通，重力除尘器（2）的输出端口由第二管道（12）与布袋除尘器（3）的输入端口相连通，布袋除尘器（3）的输出端口与第三管道（13）相连，第三管道（13）上设有减压阀组（4），减压阀组（4）与布袋除尘器（3）的输出端口之间的第三管道（13）上通过三通阀与第四管道（14）的输入端相连通，透平机（5）的气体出口与第五管道（15）相连，透平机（5）的动力输出端由联轴器与发电机（6）的动力输入端相连；其特征在于：第四管道（14）的输出端与换热器（8）的冷流体输入口相连通，换热器的冷流体输出口由第七管道（17）与透平机（5）的气体入口相连通，透平机（5）的气体入口处的煤气温度为150～337℃，透平机（5）的气体出口处的煤气温度≥90℃；第五管道（15）上通过三通阀与第六管道（16）的输入端相连，第六管道（16）的输出端与燃烧器（7）的煤气输入口相连通，第六管道（16）上设有流量控制阀（10）；燃烧器（7）的空气输入口与第八管道（18）相连通，燃烧器（7）产生的热气体进入换热器（8）的热流体输入口，换热器（8）的热流体输出口与第九管道（19）相连通；
所述的第八管道（18）与空气预热器（9）的冷流体输出口相连通，空气预热器（9）的冷流体输入口与第十管道（20）相连通，第九管道（19）与空气预热器（9）的热流体输入口相连通，空气预热器（9）的热流体输出口与第十一管道（21）相连通。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平发电系统，其特征在于：第十管道（20）上设有一个流量控制阀。
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