钢铁企业是耗能大户，同时也是产能大户。其生产过程中产生了各种余热、余能，但并没有得到充分利用，这不仅增加了资源的浪费，还对环境造成了污染。将生产过程中产生的大量余热、余能通过相关设备和技术转化为电能，再用于生产过程或其他用途，可以节约能源，缓解企业电力供应不足的矛盾，从而有效降低生产运营成本。因此，在国家对环境保护要求不断提高以及当前能源、资源供应日趋紧张的形势下，回收利用余热、余能越来越受到钢铁企业的青睐。
    从钢铁生产流程的特点来看，高炉炼铁是目前钢铁生产中能耗最多的工序，占整个生产能耗的70%～80%。因此，实现高炉炼铁工序节能降耗是钢铁企业降本增效的关键。高炉炼铁在耗能的同时也产生了各种化学能、热能和压力能等等。如何有效地回收利用这些二次能源成为当前钢铁企业高炉节能的主攻方向。而利用高炉煤气行程中的特性变化来实现二次能源再生（即余压发电）是高炉炼铁生产中高效回收能源的一种有效途径。

设备稳定运行是提高发电效率的基础

    高炉余压发电机组又称炉顶压力回收透平（top－pressure recovery turbine）装置，是将高炉煤气管网中流动煤气的压力能转换成电能的一种设备，简称TRT。TRT在高炉区域的安装位置是与高炉调压阀组并联。当TRT处于运行状态时，要求高炉调压阀组基本处于全闭状态，高炉煤气将流经入口蝶阀、入口截流阀、紧急切断阀、透平机、除雾器、出口截止阀和消音器，最终进入煤气管网流向用户。当TRT设备停止运行时，高炉煤气将从高炉减压阀组经消音器直接进入煤气管网，最终输送到用户。
    目前，大型高炉的高炉煤气多数采用湿法除尘工艺，从而使高炉余压发电所产生的电量占系统总消耗电量的比例偏低。对此，部分大型高炉通过采取提高高炉炉顶压力、适当增加煤气发生量、优化高炉喷煤的配煤技术和对发电设备进行特殊维护等措施，使高炉余压发电效率明显提高，余压发电量占系统总消耗电量的比例提高了10%，节能效果明显。
    高炉煤气流经透平机的过程也是实现功能转换的过程，即将高炉煤气的压力能转换成透平机转轴的机械能，并带动发电机发电。通过研究实践可得，适当提高透平机入口温度和提高透平机压差是提高TRT发电能力的有效措施，同时，TRT静叶夹角的调整和煤气特性发生变化均会直接引起静叶的压差变化，从而影响TRT的发电能力。

系统化技术集成是增加发电量的条件

    在钢铁企业节能环保工作积极开展的今天，我国越来越多的高炉采用了高炉炉顶余压压差发电技术，取得了显著的节能效果。该技术还在不断优化改进。国内相关技术人员经过不断的研究和探索，总结出以下几种提高TRT机组发电量的方法：
    一是采用高炉高顶压操作。
    虽然高炉使用高顶压作为一项强化冶炼技术在近几年得到了迅速的发展，但是高炉顶压的高低与其炉况的接受能力、设备的承受能力密切相关。首先，高炉提高炉顶压力后最直接的效果是提高了TRT静叶前端的压力，从而达到增强TRT发电能力的目的。在日常生产过程中，长期稳定保持炉顶设计最高压力是产生高余压回收的基础。其次，高炉提高炉顶压力会降低高炉料层中的煤气流速，使高炉料层透气性明显得到改善，为高炉增加风量创造了有利条件。
    在正常生产过程中，尽量保持大型高炉稳定、合理的风速是保持高炉下部送风制度合理的关键标准。通常，宝钢大型高炉的风速基本维持在260米/秒～270米/秒之间，高炉炉况的稳定性比较好。此外，提高高炉炉顶压力会引起炉内平均压力升高，炉腹煤气量因压力作用会有所缩小，此时为了维持相同的风速，高炉需要适当增加送风量。
    在提高炉顶压力引起炉内煤气流速降低的情况下，煤气在料层中的滞留时间相应延长，煤气中夹杂的未燃煤粉在高温和高压作用下将继续还原并燃烧，煤粉置换比得到一定程度的提高，且炉顶煤气发生量也将有所增加，从而提高了TRT的发电能力。
    二是在保持高炉炉况稳定的基础上适当提高煤气发生量。
    根据在高炉富氧喷煤条件下煤气发生量的转换结果分析可以得到：风量、风口前端碳的燃烧率、富氧量、喷吹物的输送载气和喷吹物的特性等均将影响炉腹煤气量的大小，其中高炉风量是最大的影响因素。在高炉炉况接受风量的前提下，适当提高入炉风量能够提高TRT的发电能力。
    在目前高炉喷煤使用浓相输送煤粉的条件下，改变喷吹煤粉的特性也将影响炉腹煤气量的大小。适当提高煤粉中挥发分的含量既可以从一定程度上改善煤粉的燃烧性，又可以通过挥发分的燃烧和还原进一步增加高炉煤气发生量。
    三是提高煤气除尘效率，实现稳定的管网煤气温度。
    在高炉煤气湿法除尘工艺中，可以通过调节湿法除尘设备的工艺参数、保持尽量低的洒水温度、提高洒水设备的雾化效果、合理控制系统设备的压差水平等方法来保持发电设备前端较高的压力能和温度，从而带动TRT设备实现较高的发电量。
    干法除尘是目前高炉煤气除尘的另一种重要的节能技术。采用干法除尘不仅可以避免湿法除尘工艺高耗水和废水污染等问题，而且还能够尽量保持煤气中所带的热量来提高发电能力。
    四是强化余压发电设备的改造与维护。
    考虑到高炉煤气除尘新技术的发展和生产中煤气除尘效率的不断提高， TRT机组除回收流动煤气的压力能实现发电外，对于静叶自动调节炉顶压力的功能需求也日益突出。于是，致力于该技术领域研发的单位和企业通过相关技术的持续创新，使TRT静叶叶型不断得到优化。
    TRT是高炉煤气处理管网末端的降压装置。在高炉富氧喷煤条件下始终存在一定量的未燃煤粉和粉尘伴随煤气排出并流经TRT设备，采取措施降低TRT静叶在运行过程中的“黏灰”现象是当前提高TRT发电量的关键。宝钢炼铁系统通过20多年的研究和对有关TRT维护技术的开发和集成，于近期在大型高炉TRT系统上应用了静叶采取周期性的涂层等技术，有效减少了TRT静叶的积灰，并使TRT机组故障率下降了8%。
    高炉煤气所带来的余压能是清洁的可利用能源，实施高炉煤气余能的高效利用不仅能够完全避免回收过程中的二次污染，而且还可以实现资源的有效回收利用。变高炉煤气湿法除尘为干法除尘，可以明显提高煤气温度，从而大幅增加煤气的可回收余能，增加TRT的发电能力，同时也可节约水资源，减少废水污染。如今，高炉煤气余压回收利用已经成为钢铁企业炼铁工序节能的重要突破口之一。今后，随着钢铁企业节能技术的不断进步，高位差的水系统压力能和各种流体介质中低值余能的回收利用也将得到开发应用。