一、技術名稱：煤氣透平與電動機同軸驅動高爐鼓風機技術

二、技術所屬領域及適用范圍：冶金行業余熱余壓能量回收

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

據統計，2013年上半年我國重點鋼鐵企業煉鐵工序能耗均值為399.96kgce/t，但不同企業之間煉鐵工序能耗最高值(474.22 kgce/t)與最低值(325.51 kgce/t)相差懸殊，企業間技術發展不平衡，還有很大的節能潛力。因煉鐵工序能耗約占鋼鐵聯合企業總能耗的49.4%，對噸鋼綜合能耗有較大的影響，因此降耗、減排、節能、環保已經成為國家產業政策的基本原則。目前該技術可實現節能量54萬tce/a，CO2減排約143萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

高爐鼓風機組是為高爐冶煉提供動力風源的核心機組，高爐煤氣能量回收發電機組（TRT）是回收高爐煤氣余壓、余熱的能量回收機組，早期國內外將這兩類機組安裝在不同廠房，獨立配置，自成系統。

煤氣透平與電動機同軸驅動高爐鼓風機技術（BPRT）創新性地提出了煤氣透平和高爐鼓風機同軸的技術解決方案。由于煤氣透平和高爐鼓風機都是旋轉機械，用煤氣透平直接驅動高爐鼓風機，將兩臺旋轉機械裝置組合成一臺機組，既能向高爐供風，又能回收煤氣余壓、余熱。BPRT機組兼備兩套機組的功能，又使原有的龐大系統簡化合并，取消發電機，合并自控、潤滑油、動力油系統等，并將回收的能量直接補充到軸系上，避免能量轉換的損失，可提高裝置效率，減少環境污染和能量浪費，穩定爐頂壓力，改善高爐生產條件，降低產品成本。

2.關鍵技術

（1）煤氣透平、鼓風機、電動機串聯及同軸的優化設計

在冶金高爐動力系統中，首次將高爐鼓風的主流程與煤氣能量回收的輔流程合并為一個流程進行優化控制。技術核心包括：五段長軸系的分析計算、兩套機組的聯合工況集中控制、電動機與煤氣透平驅動切換的專用技術等；

（2）系統合成與功能優化配置取消發電機，取消高壓發配電系統，將煤氣回收的能量直接作為旋轉機械能補充在軸系上，同機同軸驅動鼓風機，避免機械能轉電能及電能轉機械能的二次效率損失。潤滑油站、動力油站均進行合并；一套自控系統可控制二套機組；

（3）將純電動機拖動高爐鼓風機組模式，改為電動和煤氣透平聯合驅動的雙能源驅動的高爐鼓風機組。由單驅動改為雙驅動，提高了機組運行的可靠性；

（4）應用離合器在線嚙合與脫開功能增強機組安全裕度。當高爐順行時，離合器嚙合，把透平回收的功率傳遞給高爐鼓風機；當透平機本身有故障，或爐況不順、休風、煤氣量小時，離合器自動將高爐煤氣透平在線脫開，保證高爐正常的安全生產。

3.工藝流程

機組主要由電動機、齒輪箱、軸流壓縮機、變速離合器、煤氣能量回收透平及輔助同組成。其中，軸流壓縮機由電機通過齒輪箱驅動，為高爐提供風源；當高爐正常運行后，把煤氣導入透平膨脹機中膨脹做功，由透平膨脹機和電動機共同驅動高爐鼓風機，從而降低電動機輸出功率，實現對高爐煤氣能量的直接回收利用，達到節能目的。

高爐鼓風機作為一個獨立的系統來設計，可以保證鼓風機不論在什么情況下都可以在包括最大工況內的各種工況下運行，不影響高爐的正常生產。當高爐正常運行后由煤氣透平和電動機共同驅動高爐鼓風機，可有效降低電動機的輸出功率。同時，對高爐頂壓的穩定主要靠煤氣透平的靜葉調節來實現，控制系統能夠發出完整的控制信號，包括轉速調節、負荷調節、自動升速、自動停機以及與高爐減壓閥組的切換等所有的功能，確保任何情況下高爐頂壓的穩定，不影響高爐正常生產。該技術的工藝流程見圖1。

五、主要技術指標

1.高爐煤氣流量：50萬Nm3/h；

2.進口壓力：150kPa；

3.煤氣透平轉速：3000-3600rpm；

4.輸出功率：100MW。

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

BPRT技術在2005年通過了陜西省的科技成果鑒定，2009年榮獲陜西省科學技術一等獎，擁有3項實用新型發明專利，作為能量回收透平發電裝置技術的延伸和升級，填補了國內的技術空白。目前，BPRT機組已有150多個應用案例，適用范圍已從450m3高爐發展到2300m3 高爐，正在向系列化、標準化、國產化、大型化的方向發展，具有非常廣闊的市場推廣前景。

七、典型應用案例

典型用戶：霸州新利鋼鐵有限公司、威遠鋼鐵有限公司等。

典型案例1

案例名稱：霸州新利鋼鐵有限公司項目

技術提供單位：西安陜鼓動力股份有限公司

建設規模：新建1060m3高爐（2座），高爐年產130萬噸。主要技改內容：采用BPRT機組，鼓風機為AV63-13，電機功率19000kW/10kV，透平回收功率8400kW。主要設備為高爐鼓風機、變速離合器、透平膨脹機、電動機/汽輪機、大型閥門、潤滑油站、動力油站等。技改投資額約3000萬元，建設期2年。項目建成后，每年按8000小時運行時間計算，年可回收電能6720 萬kWh，年節約27149tce，年減排量67682tCO2/a，節能經濟效益3360萬元，投資回收期約1年。

典型案例2

案例名稱：威遠鋼鐵有限公司項目

技術提供單位：西安陜鼓動力股份有限公司

建設規模：新建1750m3高爐（2座）。主要技改內容：采用BPRT機組，鼓風機為AV71-16，電機功率27000kW/10kV，透平回收功率14200kW。主要設備為高爐鼓風機、變速離合器、透平膨脹機、電動機/汽輪機、大型閥門、潤滑油站、動力油站等。技改投資額約4800萬元。項目建成后，每年按8000小時運行時間計算，年可回收電能11360萬kWh，年節約45894tce，節能經濟效益5680萬元，投資回收期約1年。

八、推廣前景及節能減排潛力

BPRT技術節能效率高，建設投資及人員少，具有顯著的經濟、環境及社會效益。在國內，隨著國家對重大技術裝備國產化的支持，BPRT必將以其獨特的優勢得到廣泛應用，而且必將向全面、大型化趨勢發展。BPRT技術提高了機組運行的安全可靠性，增強機組的安全可靠度，提高了整機效率，減少效率轉換損失，可廣泛適用于鋼鐵、有色金屬、化工等各個不同工業領域中。預計未來5年，該技術在行業內的推廣潛力可達到50%，預計投資總額18億元，年節能能力90萬tce/a，二氧化碳減排能力288萬tCO2/a。