陕鼓专利技术产品引领行业绿色发展

2019-01-16 18:35
编辑: 郝云菲
来源: 新华网

  改革开放40年来,中国钢铁工业从产能、规模和装备水平上不断提升,特别是在大型装备国产化方面,中国重大装备制造企业持续的自主研发和创新能力,成为推动了钢铁行业大装备绿色、高端、智能化发展的中流砥柱。

  有着50年能量转换领域技术创新优势的陕西鼓风机(集团)有限公司(以下简称“陕鼓”),正是引领钢铁行业大型装备国产化的优秀企业代表。作为中国风机行业的排头兵企业,一直以来,陕鼓创新研发的能量回收机组总功率累计已达16GW,接近于五分之四个三峡工程装机容量,为钢铁行业和国民经济的绿色发展持续夯实“绿动力”、创造“绿效应”。可以说,在大型高炉鼓风机和工业流程能量回收发电装置领域,陕鼓的科技创新和专利技术已走在了世界前列。

  能量回收发电装置技术的“前世今生”

  钢铁行业是国民经济的支柱产业,伴随着中国钢铁行业的发展,系统集成技术的研发、整体性技术的开发尤显重要和必要。致力于为流程工业领域用户提供系统解决方案和系统服务,陕鼓很早就开始研究流程技术、系统技术、关联技术和满足流程工艺的“功能”需求,为用户提供个性化的系统解决方案。

  陕鼓集团党委书记、董事长李宏安说,国家在2006年召开的科技大会上就指出:要建设创新型国家,而企业应成为创新的主体,并提出了三种创新。而当时陕鼓通过自主创新开发的专利技术 “共用型TRT技术” 和“冶金余热余压能量回收同轴机组应用技术BPRT”已在冶金市场上取得了骄人成绩,成为响应国家创新发展要求的极好体现。

  高炉煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery Turbine 简称TRT),是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。它是利用高炉煤气的余压余热,把煤气导入透平膨胀机,将压力能和热能转化为机械能,驱动发电机发电的一种能量回收装置,能够回收高炉鼓风机所需能量的30%~50%左右,回收了原来在减压阀门中白白损失的能量。该装置运行过程中不需要耗费新能源,具有减少环境污染和能量浪费、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件从而实现无公害发电的优点,是支持循环经济的绿色能源产品,现已成为当今世界钢铁行业公认的节能环保装置。

  我国属能源紧缺国家,可持续发展战略倡导绿色能源的开发利用,因此TRT装置对我国的经济发展和环境保护有着不可替代的作用,是国内外大力推广的节能环保技术和产品。一直以来,为减小设备投资,提高装置运行效率,特别是提高冶金企业的综合经济效益,推广共用型TRT装置、国际双十佳绿色节能项目的余热余压能量回收同轴机组技术(BPRT\SHRT)装置和陕鼓最新研制的具有世界先进水平的3H-TRT装置,更是发展的主流方向。

  然而,在过去我国的高炉能量回收装置全部依靠进口。为推动大型装备的国产化进程,早在1979年,陕鼓就已开始研发这一技术,并于1985年成功研制了国内第一台湿式高炉煤气余压发电透平装置,此后又相继开发出了干式和干、湿两用型高炉煤气余压发电透平装置。

  2009年3月27日,陕鼓提供的宝钢1号高炉4996m³TRT在现场成功投运,成为目前世界上最大的干湿两用型高炉煤气余压透平发电设备,标志着我国在5000m³级大型高炉TRT研究方面取得了突破性进展。实现了包括新的气动设计思路、大型焊接机壳、径向进气轴向排气、新型叶根、静叶调节腔密封氮气专利技术、排气轴承氮气冷却技术等多项技术创新,以及机组升速、励磁控制、电压调节、并网控制功率因数调节、负荷控制、顶压控制等控制系统技术创新,首次在国内大型TRT装置上实现了远程一键操作,装置高端化、智能化水平进一步提升。

  事实上,为持续提升和优化冶金流程工业高炉系统能效,多年来,陕鼓持续加大科研力量,形成了陕鼓工研院、院士专家工作站、博士后科研工作站、陕鼓欧洲研发中心、分布式能源技术装备创新中心等一系列科技创新“智囊”及国际资源平台,针对大型高炉TRT系统能效优化进行了一系列创新开发和研究,开发出了更加可靠的TRT安保系统及耐腐蚀性更优的材料和涂层,优化了机组气封、油封结构、焊接等结构,改进了新叶型和管系等,成为引领国际冶金行业高炉能量回收利用领域的先进技术,并得到了业界广泛认可。

  陕鼓自主创新的TRT装置技术荣获国家科技进步二等奖;2005年被评为“中国名牌”;2006年,陕鼓自主研发的一种高炉鼓风能量回收的方法获国家发明专利,多项技术填补国内空白,并纳入行业标准。

  历经数十年的创新实践,陕鼓已为钢铁领域市场提供了900余台套TRT装置,节能环保技术、产品和服务覆盖巴西、印度、韩国、德国、俄罗斯等国家,为中国乃至世界钢铁行业的绿色发展,提供了有力支撑。

  瞄准节能降耗需求 陕鼓屡创佳绩

  曾经冶金行业的传统配置方式是一座高炉配置独立的高炉鼓风系统和独立的TRT能量回收发电系统,这样的配置显然不能满足大型高炉节能环保需求。

  为此,作为分布式能源领域系统解决方案和系统服务商的陕鼓,基于多年来成功开发的“三机组”、“四机组”经验,以及在轴流压缩机、自主研发的能量回收TRT专利技术优势和成功的运行经验,首创了国际双十佳绿色节能项目——余热余压能量回收同轴机组BPRT/SHRT等一体化节能环保技术和产品,最直观地为用户高炉能效提升提供系统解决方案。

  全国机械工业劳动模范、西安市突出贡献专家、陕鼓动力技术总监柳黎光介绍说,陕鼓首创的余热余压能量回收同轴机组BPRT一体化机组,就是将鼓风系统和TRT发电系统合并为同一系统,用TRT回收的能量直接驱动鼓风机,既能向高炉供风,又能回收高炉煤气余压余热,兼备两套机组的功能而节能,这是陕鼓针对冶金流程工业领域余热综合利用,自主研发的高效能量转换新技术之一。

  提起这一技术和产品的创新思路,柳黎光说,陕鼓将同轴技术应用的高炉炼铁领域的想法起源于上世纪80年代,真正开始技术研究和产品开发则是从90年代初开始的。他表示当时的创新研发历程之坎坷与磨难非亲历者不能尽述,而当时国内市场对新技术的观望,以及对新装置投资回报率的质疑,都成为新技术开发的层层阻力。直到2003年,历经十余年的技术研究和试验测试,投入大量经费,才使得这一技术突破重重难关,从技术研究转变为新一代的节能产品,逐渐走向市场。

  2004年陕鼓研制的第一套BPRT机组在河南安阳永兴钢铁公司成功投运,填补了国内外技术空白。2006年,煤气透平机与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组,获国家发明专利和国家实用新型专利,并得到了钢铁行业用户和设计院技术认可。

  据了解,BPRT创新性的三机同轴驱动技术比独立的TRT发电回收的功率提高了8%以上,回收功率占原驱动功率的50%,吨铁发电量可提高至50kWh/t;SHRT可使余能回收拖动效能比独立的烧结余热发电提高6%~8%;回收功率占烧结主抽风机原动机电机功率的40%~60%,节能环保效果显著。

  目前,陕鼓研发制造了500余台套BPRT/SHRT一体化同轴机组,满足了钢铁行业用户对节能环保装置大型化和多样化的需求。BPRT和SHRT同轴机组的创新研发,为钢铁行业高炉能量回收技术带来革命性变革,已成为钢铁企业节能减排模式的全新尝试。

  然而,陕鼓在能量转换领域的技术创新和探索研究并没有放缓脚步,而是向着高端智能化发展的目标持续前行,相继又有了3H-TRT系统问鼎高炉能量回收装置系统技术高峰。

  3H-TRT系统是陕鼓拥有自主知识产权的新一代“提高高炉冶炼强度的顶压能量回收系统”。它是在保持和优化原先TRT系统回收发电功能的基础上,通过对高炉顶压进行高精度的智能控制,而使高炉顶压的设定值升高,是高炉送风的质量流量大增,从而提高高炉冶炼强度,达到提高高炉利用系数、降低入炉焦比的功效。这项技术及其控制精度已达到国际领先水平,并已拥有多项专利技术。

  2007年4月,陕鼓凭借这项先进的“提高高炉冶炼强度的顶压能量回收系统(简称3H-TRT系统)”技术优势,在韩国某钢铁公司5250m³高炉配套TRT项目竞标中,与多家公司同台竞争,一举中标。

  目前,3H-TRT系统技术已在大型钢铁企业广泛应用,以某钢铁公司1750m³高炉应用为例,全年可为用户创造发电产值 3300余万元,生铁增加产值1.16亿元,节省焦炭成本超过 1000万元,绿色发展的经济效益和社会效益显著。

  “从1979年创新研发高炉能量回收装置技术至今,陕鼓在大高炉能量回收发电领域设计制造能力已达到了世界先进水平,实现了复杂技术完全自主创新的格局,扭转了大型装备成套技术的发展和提升依赖国外技术领跑的被动局面,推动中国钢铁行业的快速发展和大型装备的国产化进程。”陕鼓集团党委书记、董事长李宏安说。

“从1979年创新研发高炉能量回收装置技术至今,陕鼓在大高炉能量回收发电领域设计制造能力已达到了世界先进水平,实现了复杂技术完全自主创新的格局,扭转了大型装备成套技术的发展和提升依赖国外技术领跑的被动局面,推动中国钢铁行业的快速发展和大型装备的国产化进程。”陕鼓集团党委书记、董事长李宏安说。

  如今,陕鼓仍在冶金流程工业领域能效提升和优化方面持续深耕和奔跑,开展了国家鼓励的前沿研发课题——多种工业流程的EAOC(综合能效分析与运行优化控制)技术研究,并已在冶金装置全自动先进控制技术、装置全流程能效监测技术、压缩机降温脱湿技术、机组性能及防喘振优化控制技术和相关流程工艺EAOC技术等新技术、新工艺方面取得进展和突破,助力中国钢铁工业装置能效的优化和提升,为推动钢铁行业节能减排和绿色高质量发展再添新动能。(王娓娓)

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