一、煉鐵生產(chǎn)與TRT工藝概述
1.概述
TRT是“高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置”的縮寫(xiě)，是國(guó)際公認(rèn)的鋼鐵企業(yè)很有價(jià)值的二次能源回收裝置，它利用高爐爐頂煤氣所具有的壓力能和熱能，通過(guò)透平機(jī)膨脹做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式既不消耗任何燃料，也不產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電成本極低，是高爐冶煉工序的重大節(jié)能項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
在煉鐵生產(chǎn)中，當(dāng)高爐爐頂煤氣壓力大于30kPa時(shí)，即可采用TRT裝置將這部分壓力能回收。其工作原理是煤氣的余壓使煤氣在透平機(jī)內(nèi)進(jìn)行膨脹做功，推動(dòng)透平機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出一定的電量。TRT裝置所發(fā)出的電量與高爐煤氣的壓力、流量和溫度有關(guān)，一般噸鐵發(fā)電量為30～40kWh（目前我公司為24 kWh/噸鐵）。高爐煤氣如采用干法除塵可以使發(fā)電量提高36%，且溫度每升高10℃，會(huì)使透平機(jī)出力提高10%，進(jìn)而使TRT裝置最高發(fā)電量可達(dá)54千瓦時(shí)/噸鐵。
在設(shè)備上，TRT裝置代替了原來(lái)煤氣系統(tǒng)的高壓閥組。不同的是，原煤氣系統(tǒng)的高壓閥組將煤氣的壓力能白白泄漏掉了，而TRT裝置可以回收高爐鼓風(fēng)能量的30%左右。
目前，全國(guó)已有成百套TRT系統(tǒng)在運(yùn)行，但是其發(fā)電量有很大的差異。
運(yùn)行方式：在減壓閥組之前轉(zhuǎn)入TRT進(jìn)口管。高爐煤氣經(jīng)全封閉液壓插板閥，緊急切斷閥，啟動(dòng)閥和速關(guān)閥，可調(diào)靜葉進(jìn)入透平膨脹，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。TRT的運(yùn)行工況有：起動(dòng)、正常運(yùn)行、電動(dòng)運(yùn)行、正常停機(jī)、緊急停機(jī)；在能量利用方式上分為：部分回收方式和全部回收方式；在操作方式上分為：手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)。
閥位開(kāi)度：閥位開(kāi)度控制是將可調(diào)靜葉按一定速率逐漸開(kāi)啟或關(guān)閉，使系統(tǒng)平穩(wěn)過(guò)渡，防止?fàn)t頂壓力過(guò)大的波動(dòng)，并將開(kāi)度停留在事先設(shè)定的位置上，以限制流過(guò)透平的煤氣量，進(jìn)而控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率和作用。另外還有一個(gè)更重要的作用是從高爐拉煤氣的作用�？烧{(diào)靜葉在未參與自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，是通過(guò)開(kāi)度設(shè)定來(lái)控制可調(diào)靜葉開(kāi)度的。
轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)速關(guān)系到發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的同步和安全運(yùn)行，也關(guān)系到其它輔機(jī)的啟停。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高或發(fā)電機(jī)周波過(guò)高和過(guò)低時(shí)都要跳閘而緊急停機(jī)。
負(fù)荷調(diào)節(jié)：負(fù)荷控制功能是防止電網(wǎng)發(fā)生故障，使發(fā)電機(jī)超負(fù)荷，使透平發(fā)電機(jī)輸出功率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)波動(dòng)，通過(guò)專用調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，用最大負(fù)荷設(shè)定限定負(fù)荷。
TRT與減壓閥組并列運(yùn)行時(shí)，送入TRT爐頂壓力調(diào)節(jié)器的爐頂壓力測(cè)量值與高爐原有爐頂壓力~~減壓閥組控制回路的測(cè)量值是同一信號(hào)；同時(shí)將高爐原有爐頂壓力~~減壓閥組控制回路的設(shè)定值送入TRT爐頂壓力調(diào)節(jié)器，經(jīng)過(guò)爐頂壓力設(shè)定值偏差（減去或加上一個(gè)固定差值）運(yùn)算后，使其略低于或高于高爐原有爐頂壓力~~減壓閥組控制回路的設(shè)定值，然后作為T(mén)RT爐頂壓力調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。這樣就能使TRT爐頂壓力調(diào)節(jié)器自動(dòng)跟蹤高爐的設(shè)定值，同時(shí)也決定了高爐頂壓的設(shè)定權(quán)仍在高爐，高爐操作工只需同以往一樣操作即可。高爐爐頂壓力可由TRT控制，也可由減壓閥組控制，有時(shí)是兩者同時(shí)進(jìn)行爐頂壓力的控制。
2.TRT發(fā)電的運(yùn)行控制
TRT準(zhǔn)備啟動(dòng)時(shí)，先開(kāi)啟潤(rùn)滑油系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，靜葉手動(dòng)靈活，并能讀出靜葉開(kāi)度，檢查電氣正常，各系統(tǒng)閥門(mén)正常，旁通閥在“手動(dòng)“位置并處于關(guān)閉狀態(tài)，盤(pán)車(chē)啟機(jī)升速。
并網(wǎng)階段；把轉(zhuǎn)速調(diào)整到接近3000r/m時(shí)；自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置微調(diào)控制轉(zhuǎn)速上升或下降，自動(dòng)接近電網(wǎng)的頻率和相位（也可手動(dòng)控制一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接近），當(dāng)頻率和相位與電網(wǎng)一致后，自動(dòng)或手動(dòng)并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)并列以后即保持與電網(wǎng)周波同步，轉(zhuǎn)速測(cè)量值穩(wěn)定在約3000轉(zhuǎn)基本不變。
并網(wǎng)步驟(手動(dòng)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期操作）：
1. 按順序投入勵(lì)磁屏開(kāi)關(guān)1KKA、2KKA、1KKB、2KKB；
2. 按下勵(lì)磁屏SB1鈕，紅燈亮起；
3. 將1QK鈕投到通道A；
4. 將2QK鈕投到就地；
5. 將3QK鈕投到恒電壓；
6. 待透平機(jī)轉(zhuǎn)速至2850轉(zhuǎn)以上時(shí)，操作4QK增磁升壓；
7. 待透平機(jī)轉(zhuǎn)速接近3000r/min時(shí)，用“增磁”旋鈕調(diào)發(fā)電機(jī)電壓至與系統(tǒng)電壓相同。
8. 檢查開(kāi)關(guān)柜DCS聯(lián)跳發(fā)電機(jī)壓板在“投入”位。
9. 檢查開(kāi)關(guān)柜發(fā)電機(jī)保護(hù)出口壓板在“投入”位。
10. 檢查發(fā)電機(jī)系統(tǒng)無(wú)接地。
11. 將同期屏中的同期開(kāi)關(guān)投到自動(dòng)；
12. 保持透平機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)在3000r/min，調(diào)整“增/磁”鈕將系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓、系統(tǒng)頻率與發(fā)電機(jī)頻率調(diào)至一致，按下同期屏的同期鈕，投合閘控制開(kāi)關(guān)，待自動(dòng)準(zhǔn)同期表屏幕顯示“同期合閘成功”及遠(yuǎn)端電腦的鈴聲響起，確認(rèn)并網(wǎng)成功。
13. 將同期屏中的同期開(kāi)關(guān)投到切除。
14. 視發(fā)電機(jī)定子電流表，調(diào)整“增磁”旋鈕，適當(dāng)增加無(wú)功負(fù)荷。
15. 當(dāng)無(wú)功Q=1MW時(shí)，3QK運(yùn)行方式開(kāi)關(guān)由恒電壓切換至恒無(wú)功運(yùn)行方式。
16. 全面檢查、匯報(bào)、記錄。
TRT正常停機(jī)：通知高爐主控減壓閥組，待高爐確認(rèn)后，將靜葉的控制方式轉(zhuǎn)為“手動(dòng)”，慢關(guān)靜葉減少有功，同時(shí)減少無(wú)功。當(dāng)靜葉慢關(guān)到5%時(shí)，關(guān)閉入口蝶閥，將旁通閥轉(zhuǎn)手動(dòng)，聯(lián)系高爐轉(zhuǎn)減壓閥組控制，點(diǎn)擊停機(jī)按鈕發(fā)給高爐，慢關(guān)緊急切斷閥，到位后，TRT自動(dòng)解列。
1）重故障停機(jī)時(shí)，立即點(diǎn)擊緊急停機(jī)，向高爐發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)。
2）當(dāng)自動(dòng)緊急停機(jī)未實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)立即按下操作臺(tái)緊急停機(jī)按鈕，如不動(dòng)作，在做好防煤氣的情況下立即到透平機(jī)主油泵側(cè)拍下危急保安器。
3）確認(rèn)快切閥和靜葉全關(guān)，旁通快開(kāi)A、B閥應(yīng)根據(jù)高爐頂壓開(kāi)到預(yù)定開(kāi)度（若未開(kāi)，應(yīng)立即根據(jù)高爐爐頂壓力手動(dòng)調(diào)整旁通快開(kāi)閥A、B開(kāi)度），發(fā)電機(jī)解列，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降。記錄轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間
4）緊急停機(jī)時(shí)注意輔助油泵是否在潤(rùn)滑油遠(yuǎn)點(diǎn)壓力＜0.1MPa 時(shí)自動(dòng)投運(yùn)，如未自動(dòng)投入立即手動(dòng)投運(yùn)。
5）匯報(bào)調(diào)度室TRT緊急停機(jī)。
6）轉(zhuǎn)子靜止后投入盤(pán)車(chē)裝置。
7）聯(lián)系相關(guān)人員查找停機(jī)原因。
二、高爐煤氣氣體產(chǎn)生與傳輸
AV50風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中以穩(wěn)定的風(fēng)壓，提供穩(wěn)定的風(fēng)量。送到爐前的風(fēng)經(jīng)加熱爐（1320℃）后，進(jìn)入爐內(nèi)（理想情況下應(yīng)保持在1900m3/min）與原燃料混合燃燒，產(chǎn)生了高爐煤氣。頂壓調(diào)節(jié)，隨爐況、壓力、調(diào)整，合理設(shè)定值應(yīng)在150kPa附近，每4分鐘左右翻一次料（TRT的壓力曲線隨即波動(dòng)），受進(jìn)料的溫度、濕度影響很大（雨天爐況不順）。操作過(guò)程中，隨時(shí)對(duì)于進(jìn)風(fēng)量調(diào)整；對(duì)于比較大的調(diào)整（如坐料、蹦料，鐵水運(yùn)輸調(diào)整出鐵時(shí)間等）就需減小風(fēng)量了。
煉鐵對(duì)供熱風(fēng)的操作主要是保證高爐的順行�，F(xiàn)在采用無(wú)料鐘方式，在過(guò)渡倉(cāng)內(nèi)必須建立與爐內(nèi)相等壓力，才能將料投入爐中，當(dāng)測(cè)點(diǎn)取的位置應(yīng)與爐體很近時(shí)，應(yīng)能比較真實(shí)的反映高爐的實(shí)時(shí)情況。再有就是用風(fēng)量的問(wèn)題，高爐最希望的就是穩(wěn)定風(fēng)壓，所以有時(shí)用富氧，盡管提高了成本，但對(duì)高爐用風(fēng)量平穩(wěn)要求及整體熱能分布配置。
三、提高TRT發(fā)電量的措施
1.積極采用高爐煤氣干法除塵技術(shù)裝備。
2.提高高爐爐頂煤氣壓力，減少煤氣從爐頂?shù)酵钙綑C(jī)的壓力損失（新一號(hào)高爐的爐頂壓力為80-150kPa）。提高爐頂煤氣壓力還可以帶來(lái)產(chǎn)量的提高、高爐工作穩(wěn)定以及可以冶煉低硅鐵等多方面的好處。
3.保持高爐煤氣穩(wěn)定地以最大發(fā)生量供給透平機(jī)，這要求高爐生產(chǎn)穩(wěn)定地處于高水平狀態(tài)。這樣就可以關(guān)閉煤氣系統(tǒng)的高壓閥組，使高爐煤氣全量通過(guò)TRT透平機(jī)。
4.適當(dāng)提高TRT煤氣入口溫度。在煤氣壓力不變的條件下，煤氣溫度高，煤氣壓透平機(jī)內(nèi)體積膨脹大，就會(huì)使發(fā)電量提高。但高爐正常生產(chǎn)狀態(tài)下?tīng)t頂溫度不能超過(guò)350℃，因此優(yōu)化高爐爐頂煤氣溫度和TRT發(fā)電能力，尋找最佳點(diǎn)是運(yùn)作好TRT的關(guān)鍵技術(shù)之一。
5.調(diào)整好TRT入口的靜葉角度。在煤氣管網(wǎng)中設(shè)置能進(jìn)行煤氣壓力調(diào)節(jié)的設(shè)備，通過(guò)調(diào)整靜葉片的角度，來(lái)控制煤氣的壓力和輸出功率，可以使高爐爐頂壓力波動(dòng)小，同時(shí)TRT的輸出功率也可以處于穩(wěn)定狀態(tài)，這可以用小型計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。
系統(tǒng)的高壓閥組，使高爐煤氣全量通過(guò)TRT透平機(jī)。
4.適當(dāng)提高TRT煤氣入口溫度。在煤氣壓力不變的條件下，煤氣溫度高，煤氣壓透平機(jī)內(nèi)體積膨脹大，就會(huì)使發(fā)電量提高。但高爐正常生產(chǎn)狀態(tài)下?tīng)t頂溫度不能超過(guò)350℃，因此優(yōu)化高爐爐頂煤氣溫度和TRT發(fā)電能力，尋找最佳點(diǎn)是運(yùn)作好TRT的關(guān)鍵技術(shù)之一。
5.調(diào)整好TRT入口的靜葉角度。在煤氣管網(wǎng)中設(shè)置能進(jìn)行煤氣壓力調(diào)節(jié)的設(shè)備，通過(guò)調(diào)整靜葉片的角度，來(lái)控制煤氣的壓力和輸出功率，可以使高爐爐頂壓力波動(dòng)小，同時(shí)TRT的輸出功率也可以處于穩(wěn)定狀態(tài)，這可以用小型計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。
6.提高TRT設(shè)備運(yùn)行率。首先，要提高TRT設(shè)備的開(kāi)工率，延長(zhǎng)TRT穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間，并力爭(zhēng)在高水平狀態(tài)下工作。
7.合理優(yōu)化TRT工藝技術(shù)參數(shù)。優(yōu)選TRT工作性能曲線，使TRT功能與高爐正常生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化匹配。一般TRT透平機(jī)出力與高爐有效容積比為4.0～4.3。