2026-07-10
Поскольку на долю черной металлургии приходится около 15% общего энергопотребления страны, энергосбережение и снижение энергозатрат в процессе доменной плавки стали ключевым фактором «зеленой» трансформации отрасли. Установка утилизации энергии доменного газа (TRT) является важнейшей технологией для решения этой задачи: она использует давление и тепловую энергию колошникового газа для привода генератора через турбодетандер. Эта система, не требующая топлива и не создающая вредных выбросов, признана во всем мире как высокоэффективное средство утилизации вторичных энергоресурсов.
Принцип работы установки утилизации энергии доменного газа (TRT)
В основе работы установки TRT лежит использование энергии избыточного давления колошникового газа, образующегося в процессе доменной плавки. Газ совершает работу при прохождении через турбодетандер, преобразуя энергию давления и тепловую энергию в механическую энергию для вращения генератора.
Процесс работы выглядит следующим образом: после очистки от пыли доменный газ отбирается перед узлом дроссельных клапанов и поступает в турбину через входной клапан. Проходя через каналы, образованные решетками неподвижных и подвижных лопаток, газ непрерывно расширяется и совершает работу; его давление и температура ступенчато снижаются по мере преобразования энергии в кинетическую, что приводит во вращение ротор турбины. Ротор через муфту передает вращение на генератор для выработки электроэнергии. Этот процесс заменяет традиционный метод снижения давления с помощью дроссельных клапанов, позволяя утилизировать энергию, которая в противном случае была бы потеряна.
Установка TRT заменяет узел дроссельных клапанов в существующей газовой системе и позволяет утилизировать около 30% энергии дутья доменной печи, вырабатывая в среднем 30–40 кВт·ч электроэнергии на тонну произведенного чугуна. Применение технологии сухой очистки газа позволяет увеличить выработку электроэнергии на 36%, доводя этот показатель до 54 кВт·ч на тонну чугуна.
Основные технические характеристики турбин для утилизации энергии избыточного давления колошникового газа (TRT)
Общий КПД современных передовых установок TRT достигает 92–93%, при этом колебания избыточного давления колошникового газа удерживаются в пределах ±2 кПа.
Ключевые технологии, применяемые в данных установках, включают:
Технологию создания высокоэффективных лопаточных профилей с высокой пропускной способностью: разработку изогнутых и закрученных профилей, способных выдерживать высокие нагрузки в широком рабочем диапазоне и адаптироваться к частым и значительным колебаниям параметров, характерным для работы доменной печи.
Интеллектуальные системы управления: обеспечение возможности дистанционного пуска и останова в одно касание и автономной работы без постоянного присутствия персонала, а также высокоточного автоматического регулирования давления колошникового газа.
Технологии обработки поверхностей: решение технических задач, связанных с коррозией, эрозией и износостойкостью в сложных условиях эксплуатации (высокая кислотность, многофазная среда), что позволяет существенно продлить срок службы установки.
Применение и преимущества систем утилизации энергии избыточного давления колошникового газа доменной печи (TRT)
Проект модернизации с внедрением системы TRT на доменной печи объемом 5580 м³ на российском предприятии «Северсталь» служит ярким примером применения данной технологии. До модернизации имевшееся оборудование работало с эффективностью лишь 70%, вырабатывая около 14 000 кВт·ч электроэнергии в час. После установки системы TRT нового поколения эффективность системы возросла до 92%. Это обеспечило прирост выработки электроэнергии на 43,2 млн кВт·ч в год, что эквивалентно экономии 13 000 тонн условного топлива и сокращению выбросов CO₂ на 36 000 тонн ежегодно, при этом срок окупаемости инвестиций составил всего 12 месяцев.
По оценкам, установка системы TRT на доменной печи объемом 5000 м³ позволяет утилизировать около 28 000 кВт энергии (за счет использования сбросного тепла и избыточного давления колошникового газа) в час. Это сокращает суточные выбросы CO₂ более чем на 560 тонн и позволяет предприятию экономить свыше 350 000 юаней в день.
Для системы TRT, установленной на доменной печи № 1 компании Baosteel (полезный объем: 4063 м³; давление колошникового газа: 0,245 МПа), пропускная способность по газу составляет 670 000 м³/ч, номинальная мощность генерации — 17 440 кВт, а годовая выработка электроэнергии — около 142 млн кВт·ч. Электроэнергии, получаемой с помощью системы TRT, достаточно для обеспечения собственных энергетических нужд доменного цеха (за исключением электроэнергии, потребляемой воздуходувками доменной печи).
Технические решения для турбин утилизации избыточного давления колошникового газа (TRT)
Системы турбин утилизации избыточного давления колошникового газа (TRT) делятся на два типа: сухого и мокрого исполнения. Сухая очистка от пыли позволяет газу, поступающему в турбину, сохранять более высокую температуру, что повышает эффективность установки: при каждом повышении температуры на 10°C выходная мощность турбины возрастает примерно на 10%. Температура колошникового газа является ключевым параметром, влияющим на выработку электроэнергии системами TRT.
Что касается конструктивного исполнения, то в настоящее время широко применяются три типа турбин: осевые реактивные, осевые активные и радиальные. Осевые реактивные турбины ценятся за малый вес и высокий КПД, благодаря чему они являются предпочтительным выбором для крупных доменных печей, подобных тем, что эксплуатируются на предприятиях компании Baosteel. В современных передовых установках TRT используются конструкции с двумя или тремя ступенями статорных лопаток с возможностью полного регулирования угла наклона, что обеспечивает стабильную работу при различных режимах нагрузки.
Перспективы развития
Прогнозируется, что к 2025 году уровень внедрения систем TRT в черной металлургии достигнет 22%, что обеспечит ежегодную экономию 570 000 тонн условного топлива и сокращение выбросов CO2 на 1,58 млн тонн.
По мере продвижения черной металлургии к целям достижения пика выбросов углерода и углеродной нейтральности, системы TRT — как оборудование для утилизации вторичных энергоресурсов, не требующее топлива, не создающее загрязнений и отличающееся низкой себестоимостью генерации, — будут и впредь играть ключевую роль в «зеленой» трансформации отрасли.
Компания Tianjin Baozhong специализируется на поставках высококачественных запасных частей и предоставлении услуг по техническому обслуживанию систем TRT для металлургических предприятий по всему миру. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
