고로 가스 최고 압력 회수 터빈

고로 가스 상부 압력 회수 터빈

철강 공장의 현대식 고로는 높은 최고 가스 압력에서 작동합니다. 상부 BF를 떠나는 고로(BF) 가스는 여전히 약 1.6kg/sq cm(g) ~ 3kg/sq cm(g)의 압력을 유지하고 약 200℃의 온도를 가지고 있습니다.  이 BF 가스는 BF 상단에서 나오는 먼지는 청소하여 먼지를 제거하고 청소된 가스는 상대적으로 낮은 압력에서 난방용 연료로 제철소에서 사용됩니다. 이 과정에서 밸브 전체에서 많은 양의 압력 에너지가 손실됩니다. BF 가스 탑 압력 회수 터빈(TRT)은 BF 가스 열과 압력 에너지를 활용하여 터빈을 구동하는 메커니즘입니다. 터빈에서 생성된 일은 발전기로 전달되어 전력으로 변환됩니다. TRT는 압력 감소와 함께 가스 부피가 팽창하는 모든 가스의 알려진 특성을 이용하여 전력을 생성합니다. 시스템은 집진 장비, 가스터빈 및 발전기로 구성됩니다.

TRT는 기본적으로 BF 탑 가스의 폐압 에너지를 사용하여 전력을 생성하는 BF의 에너지 절약 조치입니다. TRT 장치는 약 15~60kWh/t의 고온 금속(HM)을 생산할 수 있습니다. 그 출력은 BF의 모든 장비(송풍기 포함)에 필요한 전력의 약 30%를 충족할 수 있습니다. TRT 장치에서 나오는 BF 가스는 여전히 제철소에서 연료로 사용할 수 있습니다.

제철 과정에서 고로에서 고압 및 고온의 BF 가스가 생성됩니다. 기존의 관행에서 BF 가스의 에너지는 격막 밸브의 압력 감소에 의한 낭비입니다. TRT 장치를 장착하는 것은 BF 가스의 압력과 열 에너지를 회수하는 가장 좋은 방법입니다. TRT 장치는 일반적으로 고로 가스 정화 장비의 하류에 설치됩니다. 일반적으로 1,000 cum 이상의 용량을 가진 고로 TRT를 장착하는 것이 경제적입니다.

TRT 시스템은 팽창 터빈을 사용하여 고압 BF 탑 가스의 물리적 에너지를 전기로 변환하는 발전 시스템입니다. 압력 차는 낮지만 가스 부피가 커서 회수가 경제적으로 가능합니다. TRT의 핵심 기술은 분진 고로 상태에서 BF 운전에 지장을 주지 않으면서 팽창 터빈의 안정적이고 고효율 운전을 확보하는 것입니다.

TRT의 성능과 출력 전력을 결정하는 TRT 장치에는 몇 가지 주요 매개변수가 있습니다. 이러한 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• BF 탑 가스의 양
• 고로 상부의 BF 가스 압력
• 가스 정화 설비(GCP) 전체의 압력 강하
• GCP 후 BF 가스의 온도
• TRT 출구의 BF 가스 압력
• 고로 상부의 BF 가스 품질
• TRT의 효율성
• TRT와 결합된 발전기의 효율성

고로의 상부 가스에는 일반적으로 약 5g/N cum 분진이 포함되어 있으며 GCP(가스 정화 설비)를 통과하여 분진의 양을 5mg/N cum 이하로 감소시킵니다. TRT의 올바른 작동을 위해서는 먼지 함량의 감소가 필요합니다.

TRT 장치가 있는 BF 탑 가스 시스템은 먼지 입자를 제거하는 데 사용하는 방법에 따라 습식 및 건식 가스 세정 시스템으로 분류됩니다. 건식 시스템은 물과 전기를 덜 사용합니다. 그들은 압력 강하가 적고 가스 온도는 습식 시스템에 비해 약 50 ° C 더 높습니다. 건식 가스 세정의 경우 TRT 시스템은 일반적으로 최대 60% 더 많은 전력을 생성할 수 있는 가능성과 함께 30% 더 많은 전력을 생성할 수 있습니다. 따라서 건식 시스템은 경제성이 더 좋은 것으로 간주됩니다.

터빈에는 방사형 및 축방향 터빈의 두 가지 유형이 있습니다. 현재, 축류 터빈은 큰 유량을 처리하는 데 더 적합하기 때문에 TRT에서 널리 사용됩니다. TRT는 일반적으로 축류 반응 설계의 다단 가변형 팽창 터빈이며 일반적으로 수평 분할 케이싱과 3,000rpm의 거버너 속도가 제공됩니다. TRT는 일반적으로 브러시리스 여기 동기 발전기를 채택합니다. 발전기는 일반적으로 연결될 터빈에 의해 부과되는 모든 부하 조건에서 작동하도록 적합하게 설계됩니다. TRT 발전기는 일반적으로 6.6kV에서 생성한 다음 6.6kV/33kV 승압 변압기를 통해 33kV까지 승압합니다.

최고 압력의 안정성은 매우 중요합니다. 상부 압력의 작은 변동은 BF의 작동에 유리합니다. BF 가스량의 증감에 따라 터빈의 1단 고정익을 개폐하여 최고압을 제어한다. 기존 터빈에서는 최고 압력을 제어하기 위해 조속기 밸브도 함께 사용되었습니다. 그러나 조속기 밸브는 고정익에 비해 압력손실이 커서 동력회수 및 소음방지 측면에서 불리하였다. 따라서 현재 널리 사용되는 시스템에서는 거버너 밸브를 없애고 1단 고정익만으로 최고압을 제어한다.

습식 및 건식 TRT 시스템의 일반적인 개략 흐름도는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 습식 및 건식 TRT 시스템의 일반적인 개략 흐름도

가스 청소 장비에 의해 먼지가 포집된 후 깨끗한 BF 가스는 입구 버터플라이 밸브와 입구 고글 밸브를 통해 터빈으로 유도됩니다. 비상시에는 평상시 닫혀 있는 바이패스 밸브와 열린 비상 차단 밸브를 사용합니다.

TRT에서 터빈에 의해 생성된 기계적 작업은 전력용 발전기로 전달됩니다. 낮은 압력과 온도의 BFG는 출구 고글 밸브를 통해 가스 라인으로 들어갑니다.

TRT의 작동은 (i) 시작 단계와 (ii) 정상 실행 단계의 두 단계로 나눌 수 있습니다. 시동 단계에서는 유압 서브 시스템과 같은 모든 준비 사항을 확인해야 합니다. 그런 다음 TRT 시작 신호를 BF 교환원에게 보냅니다. BF 운영자가 요청에 동의하면 입구 버터플라이 밸브와 비상 차단 밸브가 열립니다. 터빈의 속도는 입구 버터플라이 밸브에 의해 제어되고 상단 가스 압력은 격막 밸브에 의해 제어됩니다. 터빈이 필요한 회전 속도에 도달할 때까지 격막 밸브는 천천히 닫힙니다. 그런 다음 시작 단계가 정상 실행 단계로 바뀝니다. 정상 작동 단계에서 상단 가스 압력은 터빈의 1단계 고정익에 의해 완전히 조절됩니다. 최고 압력은 터빈의 1단계 고정익을 열거나 닫음으로써 제어됩니다.

원하는 상부 가스 압력과 상부 가스 부피를 사용할 수 없는 상황에서 가스는 TRT를 우회할 수 있습니다. 회로에 제공된 밀폐형 고압 고글 밸브는 TRT가 완전히 격리된 상황(예:유지 보수 단계 중)에서 고로의 중단 없는 작동을 보장합니다.

TRT 시스템은 제철소의 배전 시스템과 동기화할 수 있습니다. TRT 플랜트는 일반적으로 연간 350일 가동되는 고로와 동일한 가용성을 갖습니다. TRT 발전소의 보조 소모량이 매우 적습니다.

TRT는 검증된 기술이며 설치 또는 운영에 대한 위험이 거의 없습니다. 어떤 이유로든 TRT 시스템에 장애가 발생하면 팽창 가스가 기존 스크러버에 수용됩니다. 이것은 TRT 시스템이 설치되지 않은 고로에서 정상입니다.

고로 운전에 영향이 없고 BF 가스가 소모되지 않습니다. BF 가스는 가연성이 매우 높기 때문에 일반적으로 플랜트의 다른 부분에서 다른 공정을 위한 열이나 에너지를 생성하는 데 사용됩니다. TRT 시스템이 설치된 상태에서 BF 가스는 터빈에서 한 번, 일반 용도로 연소될 때 두 번 효과적으로 에너지를 생성합니다.

TRT는 공정 폐가스 흐름에서 압력 에너지를 활용할 수 있기 때문에 보다 깨끗하고 에너지 효율적인 기술입니다. TRT는 에너지 절약 및 온실 가스 배출 감소에 사용됩니다. TRT 설치의 경제적 이점이 상당하지만 환경적 이점도 중요한 고려 사항입니다. TRT는 이 기술을 사용하여 전기를 생산하는 과정에서 배출이 전혀 없기 때문에 매우 지속 가능합니다. 프로세스는 100% 친환경적입니다.

간단히 말해서 TRT에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

• 제철소의 고로에서 사용되는 에너지 절약 기술입니다.
• 고로의 최고압을 조절하는 기능을 갖춘 발전설비입니다.
• 고로에서 발생하는 고로가스를 이용하여 터빈을 구동하여 발전합니다.
• 발전에 연료가 필요하지 않습니다.
• 연료가 연소되지 않아 CO2나 기타 온실 가스가 발생하지 않습니다.
• TRT 시스템은 발전량에 따라 CO2 저감에 기여합니다.
•  TRT 시스템은 기존 격막 밸브에 비해 소음이 적어 고로 주변 환경 개선에 기여합니다.
• TRT 시스템의 운영 및 유지 보수에 정교한 기술이 필요하지 않으므로 BF 운영 및 유지 보수 직원이 쉽게 수행할 수 있습니다.
• 고로용 기존 장비로 쉽게 덮을 수 있는 소량의 물, 질소 등이 운전에 필요합니다.






고로에서 코크스 비율에 영향을 미치는 요인 롤 패스 디자인