2026-07-15
В процессе производства стали потребление энергии на стадии доменного выплавления чугуна составляет более 70% от общего энергопотребления всей сталелитейной промышленности. Использование вторичной энергии, генерируемой в этом процессе, стало ключевой задачей для сталелитейных компаний в целях экономии энергии и снижения потребления. Ключевой технологией для решения этой проблемы является установка для рекуперации энергии доменной печи с помощью турбины-расширителя (ТРТ). Она использует энергию давления и тепловую энергию верхнего газа доменной печи для привода генератора, который вырабатывает электроэнергию через турбину-расширитель. Установка не потребляет топливо и не загрязняет окружающую среду, и в настоящее время признана на международном уровне наиболее экономичным устройством для рекуперации вторичной энергии.
Основной принцип работы турбины-генератора, использующей рекуперацию давления в доменной печи, заключается в использовании энергии верхнего газа доменной печи с определенным давлением, выделяющегося в процессе плавки, и в совершении работы газом через турбинный расширитель, преобразуя энергию давления и тепловую энергию в механическую энергию, которая приводит в движение генератор для выработки электроэнергии.
Давление в верхней части современной доменной печи может достигать 0,15-0,25 МПа, и газ в верхней части содержит большое количество потенциальной энергии. Устройства для выработки электроэнергии с использованием турбин рекуперации давления в доменной печи используют это остаточное давление, позволяя газу расширяться и совершать работу внутри турбины. В зависимости от размера доменной печи, энергия, извлекаемая этими устройствами, составляет приблизительно от 4000 до 40 000 киловатт. В зависимости от давления в верхней части, каждая тонна чугуна может генерировать 20-40 киловатт-часов электроэнергии. Использование методов сухого пылеудаления может увеличить выработку электроэнергии более чем на 30%.
Современные усовершенствованные турбинные установки для рекуперации давления в доменной печи достигли общей эффективности 92–93%, а колебания давления в верхней части доменной печи можно контролировать в пределах ±2 кПа.
Ключевые технологии для энергоблоков с турбинами рекуперации давления в доменных печах включают:
Технология высокоэффективных лопаток для больших потоков: разработан профиль лопатки, способный к изгибанию и скручиванию под высокими нагрузками в широком диапазоне условий эксплуатации, что позволяет адаптироваться к частым и значительным колебаниям параметров работы доменной печи.
Интеллектуальная стратегия управления: обеспечивает дистанционный запуск/остановку одним нажатием кнопки и работу в автоматическом режиме.
Процесс обработки поверхности: позволил преодолеть проблемы коррозионной стойкости, эрозионной стойкости и износостойкости в сложных многофазных средах с высокой кислотностью, что значительно продлило срок службы изделия.
Технические технологические пути для электростанций на основе турбин, рекуперирующих остаточное давление доменной печи, делятся на два типа: сухие и мокрые.
Сухая технология рекуперации турбулентного газа (ТРТ) использует методы сухого пылеудаления (рукавные фильтры или электростатические осадители), что позволяет повышать температуру газа, поступающего в турбину, тем самым повышая эффективность турбины. При повышении температуры на каждые 10°C выходная мощность турбины может увеличиться примерно на 3%, а общая выработка электроэнергии — примерно на 30%. Энергогенерирующие установки с сухой турбиной рекуперации давления доменной печи также обладают дополнительными преимуществами: экономия примерно 9 тонн воды на тонну железа, снижение энергопотребления на 60-70% по сравнению с системами с мокрым пылеудалением, повышение температуры горячего дутья на 40-90°C и, соответственно, снижение содержания кокса на 8-16 кг/т.
Технология Wet TRT использует распыление воды для охлаждения и удаления пыли, что делает её подходящей для доменных печей с низким давлением в верхней части печи, но она менее эффективна и имеет более высокие эксплуатационные расходы.
Проект модернизации доменной печи объемом 5580 кубических метров на заводе «Северн Сталь» в России с использованием системы рекуперации тепловой энергии на основе турбин (ТРТ) является типичным примером системы выработки электроэнергии с рекуперацией давления в доменной печи. До модернизации КПД исходного оборудования составлял всего 70%, что позволяло вырабатывать около 14 000 киловатт-часов электроэнергии. После модернизации была внедрена новая система выработки электроэнергии с рекуперацией давления в доменной печи, достигшая КПД 92%, увеличившая годовой объем выработки электроэнергии на 43,2 миллиона киловатт-часов, что эквивалентно экономии 13 000 тонн стандартного угля в год, сокращению выбросов углекислого газа на 36 000 тонн в год и окупаемости инвестиций всего за 12 месяцев.
Электростанции с рекуперацией давления доменной печи и турбинами позволяют рекуперировать энергию давления, первоначально высвобождавшуюся через регулирующие или дроссельные затворы, при этом рекуперация энергии не приводит к загрязнению окружающей среды CO₂. Согласно анализу отрасли, одна такая установка может окупить все инвестиции примерно за 3 года.
В настоящее время такие всемирно известные компании, как Kawasaki Heavy Industries и IMI Z&J, разработали крупномасштабные турбинные установки для рекуперации остаточного давления доменных печей с выходной мощностью до 35 МВт и производительностью по переработке газа 1 000 000 Нм³/ч.
По оценкам, к 2025 году уровень внедрения энергогенерирующих устройств на основе турбин с рекуперацией давления доменных печей в сталелитейной промышленности достигнет 22%, что позволит сэкономить 570 000 тонн стандартного угля и сократить выбросы углекислого газа на 1,58 миллиона тонн в год.
По мере того, как сталелитейная промышленность приближается к достижению целей по пику выбросов углерода и углеродной нейтральности, турбина для рекуперации остаточного давления доменной печи, как устройство вторичной рекуперации энергии, не потребляющее топливо, не загрязняющее окружающую среду и имеющее низкие затраты на производство электроэнергии, будет и впредь оказывать ключевую поддержку «зеленой» трансформации сталелитейной промышленности благодаря своему широкому применению.
Компания Tianjin Baozhong Electromechanical Equipment Technology Co., Ltd. стремится предоставлять высококачественные запасные части, лопатки, роторы и услуги по капитальному ремонту турбин рекуперации тепла (ТРТ) сталелитейным компаниям по всему миру. Независимо от того, требуется ли вам замена одной лопатки, полный капитальный ремонт ТРТ или долгосрочная поставка запасных частей, мы можем удовлетворить ваши потребности в энергоблоках с турбинами рекуперации тепла доменных печей.
