高炉余压发电

发电装置

高炉煤气余压透平发电装置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下简称TRT），TRT是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收装置。现在是作为节能减排以及CDM倡导的环保产品。

基本介绍

高炉炉顶煤气余压发电(TRT)系统一般在容积大于或等于1000m3的高压高炉上设置。高压高炉炉顶压力设计范围为0.12～0.25MPa(表压)．煤气发生量为10～70万m3 /h，TRT以后的干管压力视用户要求而定，一般为0.01～0.02MPa。与湿法、干法高炉煤气净化系统(见高炉煤气净化设施设计)相匹配，TRT也分湿式与干式两种。对于相同高炉，干式TRT的发电能力可比湿式增大30%左右。TRT系统设计涉及透平机和发电机、同步并网输配电设施、出入口管道与特殊阀件、脱水设备、供油和供水系统、控制系统与站区。设计内容包括工艺系统选择、发电功率计算、设备选型和布置与控制。

高炉煤气余压透平发电装置装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件。不产生任何污染，可实现无公害发电。是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。

发展简史

1956年苏联开始研制TRT。1962年第一套装置(6MW)在马格尼托哥尔斯克钢铁公司(MarHHTOPCKии MeTaypFHqeCKии KOMHHaT)8号高炉（1370m3）投产。改进后的第二套装置是带煤气预热器的二级轴流冲动式透平机。1974年日本川崎钢铁公司水岛钢铁厂2号高炉(2857m3)建成首套二级径流向心式透平机(8MW)，采用喷水措施防止透平机积灰堵塞。1982年第一套采用袋式干式除尘装置的TRT在住友金属工业公司小仓钢铁厂2号高炉投产(6．6MW)。1985年采用干式电除尘装置的TRT在日本钢管公司福山钢铁厂2号高炉投产(8．2MW)。

20世纪80年代，中国在几座1000m3以上高炉上装备了TRT，1991年开始在3200m3。高炉上应用干式电除尘器和干式TRT。随着技术发展，新的大型余压发电透平机常制成干式高效轴流式结构，进口静叶片可随煤气量和压力变化调整，并有防积灰、防腐蚀等多种改进措施。

装置组成

TRT装置由透平主机，大型阀门系统，润滑油系统，液压油系统，给排水系统，氮气密封系统，高、低发配电系统，自动控制系统八大系统。缓蚀阻垢和远程在线两个可选系统组成。

自动控制系统

本系统仪表，主要采用西门子、施耐德以及AB、ABB等小型PLC控制系统。

透平轴运动的测控仪表采用ENTEK/派利斯/BENTLY公司的3500仪表等。

电液伺服控制器一般使用北京航天634所产品。

系统组成

由反馈控制系统、转数调节系统、高炉顶压复合调节系统、超驰控制系统、电液位置伺服控制系统、氮气密封压差调节系统、顺序逻辑控制系统等组成。

由以上系统对TRT机组进行启动运行，过程检测控制。在保证高炉正常生产、顶压波动不超限的前提下，顺利完成TRT装置的启动、升速、并网、升功率、顶压调节、正常停机、紧急停机、电动运行、正常运行等项操作及控制。

工作原理

TRT是利用高炉煤气所具有的压力能、热能，通过透平膨胀做功，驱动发电机发电，来进行能量回收的一种节能装置。

工艺流程

高炉产生的煤气，经重力除尘器（部分工艺为环缝），进入TRT装置。经调速阀（并联入口电动碟阀），入口插板阀，过煤气流量计，快切阀，经透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平机出来的煤气，进入低压管网，与煤气系统中减压阀组并联。

发电机出线断路器，接于10.5或6.3KV系统母线上，经当地变电所与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。

主要功能

1.与减压阀组并联，替代其减压功能；

2.通过调节机组静叶，控制高炉炉顶压力；

3.煤气只是从TRT里流过，不消耗煤气，不改变煤气的化学成分；

4.降低减压过程的噪音。

性能特点

TRT与减压阀组（或环缝）的关系

减压阀组（或环缝）是高炉顶压控制的重要手段，根据高炉炉容大小的不同，减压阀组中阀门的口径和数量亦有区别，但其作用是相同的。减压阀组一般由一台自动阀、一部通管、两台或三台开关量阀等组成。

TRT装置与高炉减压阀组在煤气管网配置中既有串联也有并联的。

TRT串联在减压阀组之后，正常运行时，减压阀组全开。

优点：适合泄漏量大，不易改造的减压阀组。

缺点：整个系统的安全性较并联来说较差。

将TRT与减压阀组进行并联，正常运行时，减压阀组全关。

并联运行对减压阀组进行改造

为配合TRT工程，对减压阀组进行如下改造：

设置一台自动阀，接受来自顶压调节器的控制信号，自动调整炉顶压力。

设置一台量程阀，根据自动阀阀位进行自动调整，保证自动阀在线性区工作。

设置两台快开阀，一用一备，当TRT发生故障紧急停机时，该阀能够自动开启，保证炉顶压力的波动范围在允许值之内。

减压阀组一般归炼铁使用，TRT一般划归动力厂，为简化两所属单位之间的关系，可不对减压阀组进行改造，采用透平机并联旁通快开阀的方案。我厂TRT机组即采用此方式。

TRT对高炉的顶压控制

减压阀组是高炉顶压控制的重要手段，根据高炉炉容大小的不同，减压阀组中阀门的口径和数量亦有区别，但其作用是相同的。5#高炉配套TRT装置与高炉减压阀组属于并联配置，在正常运行时，减压阀组全关。

高炉炉顶压力的控制

高炉炉顶压力的调节系统主要由顶压调节系统和前馈控制组成。

TRT正常运行时的顶压调节原理： TRT对高炉顶压的调节以TRT侧的高炉顶压设定值为目标值，采用PID调节控制TRT静叶开度，达到控制高炉炉顶压力稳定的目的。静叶比高炉减压阀组调节目标值低3kPa左右，以保证静叶调节的优先性。TRT运行时，静叶在自动状态，高炉减压阀组自动阀同样保持自动状态，减压阀组各阀门全部关闭。正常运行时，机组两旁通快开阀全部关闭，一在自动位置（调节目标值比静叶高3kPa，以保证静叶调节的优先性），一在手动位置，一旦静叶调节出现问题，顶压波动超出正常范围，在自动位置的旁通快开阀会自动参与顶压调节。

高炉顶压的前馈控制：对通过TRT的高炉煤气流量进行测量和温压补偿校正，以此信号控制旁通快开阀的开度。在机组正常运行时，旁通快开阀全关；当机组发生重故障时，两旁通快开阀快速打开相应开度（本机组两旁通快开阀无论在手动位置还是在自动位置，有重故障时均能快速打开），在静叶及快切阀快速关闭对高炉产生作用之前，快速打开，使高炉煤气形成畅通，消除这一不安全因素。

重故障跳机后对顶压的控制：当TRT机组发生重故障时，由两旁通快开阀进行顶压控制。两旁通快开阀同时打开同样开度，两阀门同步对顶压进行自动调节。在高炉接到TRT跳机信号后，TRT运行人员可将旁通快开阀转为手动，并逐步关闭旁通快开阀，将顶压控制全部交给高炉控制室。

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