通过设备技术改造改善TRT机组运行状况

通过设备技术改造改善TRT机组运行状况

孙伟嘉 ,王徐鹏

中国宝武马钢集团炼铁总厂  安徽省马鞍山市   243000

【提要】本文通过TRT透平机组工作原理，讨论在保证高炉工况下，改善TRT运行条件，提高发电量的途径。

关键词  TRT 发电

一 生产运行现状简介

炼铁高炉作为钢铁工业中的能耗最大的用户，高炉生产产生的大量高炉煤气以前只是利用其化学能而物理能（压力能、热能）却没有加以利用。炼铁总厂使用的TRT——(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)，即高炉煤气余压透平发电装置，是将高炉冶炼中产生的副产品高炉煤气导入透平膨胀机做功,使余压余热转化为机械能，驱动发电机发电的能量回收机组。该机组可回收高炉鼓风机所需能量的25%-30%，在正常运转时，还能较为灵敏的控制炉顶压力，减小顶压波动，对稳定炉况也有着积极的作用。炼铁总厂的AB炉TRT，主要由透平主机系统、润滑油系统、液压控制系统、给排水系统、N2密封系统、煤气管道与大型阀门系统、过程监测与控制系统、发配电系统部分组成。

TRT的工作原理比较简单，高炉产生的煤气经过重力除尘器、环缝洗涤系统， TRT与减压阀组是并联设置。发电时在减压阀组前把高压的高炉煤气引出，进入TRT装置，经过TRT的入口蝶阀、入口插板阀、快切阀，通过导流器使气体转成轴向进入静叶，气体在静叶和动叶组成的流道中不断膨胀作功，压力和温度逐级降低，并转化为动能作用于转子使之旋转，转子通过联轴器带动发电机一起转动而发电，发电机的出线断路器接在10kv系统母线上，经变电所与电网相连。作功后的自透平出来的低压煤气，经出口插板阀，在减压阀组后、消音器前接入，进入低压煤气系统管网。当TRT运行，高炉煤气正常产生时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，TRT不解列停机，作电动运行，从电网吸收电能。

TRT过程检测和控制系统首先是要确保证高炉顶压稳定，在保证高炉正常生产的前提下，最大限度地回收高炉煤气压力的转换潜在能量，我厂TRT自投运以来已有近十个年头，静叶在调整顶压时，静叶开度起伏变大，且调整顶压能力变小，造成高炉在放料时顶压波动由原先的±5KPA左右增加至±10KPA，不能满足高炉生产需要。理论上静叶开度增大，流道所通过的煤气量应增大，但当入口煤气压力降低，静叶表面积灰严重时，流道有效通过性降低，并且会改变气流方向，降低作用力，功率下降，严重时会危机设备本身安全。静叶开度增大后，也会导致静叶控制顶压精确度和灵敏度大幅度降低。

TRT入口煤气流其介质主要成分是高炉煤气、水蒸汽和固体灰粒子所组成的多相流气体，有很强的附着力和冲刷力。高炉煤气流量波动较大，TRT在运行时通过调节静叶的开度实现对顶压的控制。但静叶叶片在调节顶压时，气流通过叶片会产生气体分离，而在叶片上气体分离的地方，便容易堆积炉灰尘。当炉灰粒子与湿性附着力较强的高炉煤气结合在一起时，将越积越大，造成静叶积垢，卡阻。因此通过技术手段解决TRT转子积灰是延长TRT无故障运行时间的关键。

同时，在降低高炉煤气含粉率有着重要的功能、作为对进入TRT的煤气清洗的主体设备的环缝洗涤塔稳定运行意义重大。环缝洗涤塔主要分为预洗段和环缝洗涤段，从上至下依次同心布置有多层不同规格的水雾喷嘴，主要有单向和两向这两种喷淋方向，通过喷出的雾化水对高炉煤气的进行降温除尘。为了防止煤气在工作过程中从塔内泄漏，环缝两端排水均设有自动水位控制系统，保持预洗段和洗涤段的水位。在TRT顺行的状况下，环缝上下塔液位和压差等检测仪表作为控制和监控环缝运行、控制煤气洗涤后含尘量、含水量和管道进水量的手段其重要性也不言而喻。而大部分仪表取压管因结构问题疏通不便，长期运行后结垢堵塞导致各仪表无法正常工作时，会导致环缝水位异常，影响环缝设备的正常运行，严重时甚至引起环缝废水流入TRT煤气管路内，堵塞煤气通路，继而对TRT的运行产生不利的影响。

TRT一旦发生故障，必须停机维修，检修工期较长，给总厂的降本指标带来巨大影响。

二 采用的主要技术手段

1.环缝

目前环缝各仪表测点的取压管采用的是直通式的，只在取压管下部安装了一个排污口，由于环缝水质较差，致使取压管时常堵塞，仅靠这个排污口无法完全疏通，因此考虑将仪表取压管改型。

选用长度为300mm的无缝钢管两根，每根钢管两头加工出外DN25的螺纹，焊接成直角四通管的形式。考虑到环缝处腐蚀较大，选用3个DN25的不锈钢手动球阀安装在四通管的3个方向，空余方向安装检测仪表。而取压点直通管与仪表变送器成九十度安装。这样改造后，如果出现堵塞的情况，可以关闭取压点方向的手阀，然后使用铁丝疏通，处理起来较为快速简便，不会影响环缝运行。

同时在环缝上下塔水位各增加一个备用水位计，保证不会因为突发情况导致水位失控。

2.TRT

检修过程全程控制，对重点部件的安装数据统计记录。静叶油缸行程标定：89mm；转子轴头瓦盖压铅：主动端顶间隙：0.42mm，被动端顶间隙：0.40mm、主动端紧力：+0.04mm、被动端紧力：+0.03mm。一级静叶顶间隙为：1.75mm左右、二级静叶顶间隙为：2.10mm左右。透平机转子推力间隙0.65mm。某段时间TRT机组运行不正常，轴振幅有两点高达0.1mm左右。在机组大修时注重了转子动平衡测试；转子动叶的测频及校频；将轴瓦底座垫高，对前轴瓦进行研磨，对后轴瓦进行更换；润滑油箱清洗、滤网清洗；基础及转子重新找正。通过这些手段将轴振幅降低到了目前正常运行的0.016~0.055mm之间。由于透平机检修时间长，进透平管道内积水较多，易造成检修启机后的轴振动过临界转速（1750rpm~2300rpm）时的瞬时超振（＞0.2mm）。通过加强管道排水，可明显降低启机时的超振时长，保护透平机部件。

针对煤气含尘量大，增加静叶喷雾水。增排一路净水分至上、下承缸共计16个喷头，在转速大于1600转时对静叶喷淋，缓解静叶结垢情况。喷头全部采购上海守望者生产的喷头，型号为：3/8GGA-SS 9.5。喷头、短管、接头，三者个数相同。装配时切除旧接头，把新接头重新焊接到弯管体上，然后再把短管螺纹全部拧进接头里，然后在二者接缝处点焊。

氮封管路分布不合理，增加上机壳与承缸之间的腔内充氮装置，现场配管。从原有氮封管路上增排一路氮气至上盖处通气密封。防止煤气泄漏并改善静叶曲柄滑块及导向支撑部位的运行环境。同时在氮封管路上增加了调节阀，这样可以在正常运行时对氮封压力进行控制，优化了氮封的氮气消耗量。

碳环密封原来使用的是陕鼓的配件，现在使用的是由艾志提供的。检修开盖时发现旧碳环密封有粉末状排出物，应为磨损导致。已安排更换此旧碳环密封，以后每次检修时都安排检查，如有问题应考虑更换。

3.自动控制

    优化程序设计，提高TRT运行的工作点，使实际使用时静叶角度控制在40%~55%转化率较高，通过尽可能使静叶保持在这个区间进行顶压调节，主要手段是通过按期根据TRT的运行状况，实时调整TRT控制程序中的静叶PID控制参数，优化静叶动作频率和跟踪速度。

三、结束语

随着国家对企业节能减排的要求更加严格，对高炉副产品的回收再利用是降低成本、完成节能减排的关键之一。通过设备及技术改造，目前TRT已由初期单台每日220000KW/H提高至340000KW/H左右，目前已稳定在单台每日320000KW/H左右，提高了近2分之一。同时，TRT的检修周期也相应得到了延长，基本可以达到无故障运行12个月以上，大大提高了高炉副产品的回收利用率，为高炉降本增效起到的积极的作用。