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透平膨脹機不僅可以用于低溫制冷領域,它還有另外一個很大的應用領域,即餘壓、廢熱的能量回收。國外的透平膨脹機專業制造廣,沒有一個不把這後一個應用領域作爲一個方向加以研究、開發和推廣應用。1970 年前,透平膨脹機一直隻用于低溫法空氣分離裝置和氣體裝置。但就是從這個時候開始,LOTOFLOW 等公司就将透平膨脹機引入了另一種應用領域,即能量回收。1972 年,LOTOFLOW 公司将透平膨脹機用于紙漿廠的熱氣膨脹以産生電能;1974 年,LOTOFLOW 公司又将透平膨脹機用于朗肯循環;1975年,LOTOFLOW 公司又推出了透平膨脹機的另一種用途,就是在降壓站回收功率。國外的能量回收用透平膨脹機,主要用于三個領域:餘壓回收、廢熱發電、地熱發電。
能量回收透平裝置國内透平也逐漸廣泛地使用透平回收二次能源,尤其在鋼鐵及各金屬冶煉上得到重要應用。二次能源是指可回收的能量,又稱餘能,主要包括:可燃性餘能即可以作爲燃料利用的可燃物,如高爐煤氣;載熱性餘能即餘熱;有床性餘能即餘壓。熱能是能量利用中最普遍的一種形态,約占二次能源的 90%,餘熱是能量回收的重點,包括燒結廢氣顯熱、焦炭顯熱、煉鐵熱風爐煙氣餘熱、轉爐煤氣顯熱、軋鋼加熱爐煙氣餘熱等。近年興起的鋼鐵投資熱片面追求鋼産量,企業往往忽視對能源利用方面的投入。面對嚴峻的能源形勢,鋼鐵企業應認識到利用二次能源對降低成本的重大意義和現實可行性,加大對它的投入。這種能量的回收利用能大大降低總體生産的能耗,做好這部分工作,一能降低能耗成本,二能創造效益和利潤,三能減少污染排放,達到一石三鳥的效果。我國鋼鐵工業二次能源的回收利用潛力是很大的,可帶來的效益也是巨大的。
能量回收透平裝置是利用各種工藝氣體所具有的壓力能、熱能通過一台透平膨脹機作功,來進行能量回收的一種節能裝置。該裝置主要由透平膨脹機和發電機所構成。“TRT”(Top Gas Pressure Recovery Turbine)回收透平發電裝置是利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能,并通過透平膨脹機作功來驅動發電機發電,進行能量回收的一種裝置。
其工作原理如圖1所示:
圖1 高爐TRT工作原理圖
TRT應用煤氣經過透平發電後其化學成份不變,仍然可以提供用戶使用。并且發電過程中不污染環境,不産生有害物質,僅僅消耗一些水和氮氣。馬鋼采用“TRT”取得了良好的節能效果。可以回收高爐鼓風機所消電能的 1/3 左右,目前該裝置日正常發電量達到 12.5 萬千瓦時。
典型的敞開式高爐TRT裝置如圖2所示:
圖2典型的敞開式高爐TRT裝置
TRT發展前景對于高爐煤氣餘壓發電裝置來說,提高其工作效率對于節約能源、實現環保等方面起到着十分關鍵的作用。通過提升高爐煤氣餘壓發電裝置的工作效率,不但能夠爲企業帶來更多的經濟效益以及更大的社會效益,這是我國社會主義現代化建設的目标,也是未來我國工業發展的主要方向,在當今激烈的市場競争中能夠更加提高企業的市場競争力。