一、TRT（高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電技術(shù)）概論

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】1.TRT基本原理

　　現(xiàn)代高爐爐頂壓力高達(dá)0.15～0.25MPa，爐頂煤氣中存在大量勢能。爐頂余壓發(fā)電技術(shù)，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平壓縮機(jī)內(nèi)膨脹做功，推動(dòng)透平轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)爐頂壓力不同，每噸鐵約可發(fā)電20～40kWh。如果高爐煤氣采用干式除塵，發(fā)電量還可增加30%左右。一般1000m3以上的高爐，爐頂壓力大于0.12MPa，7年內(nèi)可收回投資。爐子越大，爐頂壓力越高，投資回收期越短。高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（Top gas pressure recovery turbine，簡稱TRT）是利用高爐爐頂煤氣中毒壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹做功來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，回收高爐鼓風(fēng)機(jī)所需能量的30%左右。

　　2.TRT工藝流程

　　高爐產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)重力除塵器、兩級(jí)文氏管，進(jìn)入TRT裝置。經(jīng)入口電動(dòng)碟閥，入口插板閥、調(diào)速閥、快切閥，經(jīng)透平機(jī)膨脹作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。自透平機(jī)出來的煤氣，進(jìn)入低壓管網(wǎng)，與煤氣系統(tǒng)中減壓閥組并聯(lián)。

　　在沒有采用TRT技術(shù)的高爐生產(chǎn)工藝流程中，高爐煤氣在通過除塵后經(jīng)過減壓閥組將壓力減到0.01MPa（G）左右，排入儲(chǔ)氣罐供工廠熱風(fēng)爐作為燃料或其它用途。原高爐煤氣所具有的壓力能白白浪費(fèi)在減壓閥組，造成大量的能源浪費(fèi)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動(dòng)等環(huán)境污染。

　　采用TRT技術(shù)后，不改變原高爐煤氣的品質(zhì)，也不影響原煤氣用戶的正常使用，卻回收了由減壓閥組白白浪費(fèi)掉的能量，既凈化了煤氣，又降低了噪音，并且使用透平的可調(diào)靜葉能有效控制爐頂壓力的波動(dòng)，從而改善了高爐的操作條件，穩(wěn)定了高爐的生產(chǎn)。

　　3.TRT技術(shù)特點(diǎn)

　?。?）濕式TRT工藝，使用水來降低煤氣溫度和除塵；

　　（2）干式TRT工藝采用布袋或電除塵，不用水洗冷卻，生產(chǎn)每噸鐵可節(jié)約省水9噸左右，耗電約0.25～0.45KWh，節(jié)省60～70%。干式TRT系統(tǒng)中除塵器的出口煤氣溫度高，壓力損失小，故發(fā)電功率比濕式系統(tǒng)高30～50%，而且煤氣的理論燃燒高，用于燒熱風(fēng)生產(chǎn)，可提高40～90℃，相應(yīng)降低煉鐵焦比8～16kg/t，生產(chǎn)噸鐵回收熱量約50kWh。

　　二、TRT透平機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

　　TRT系統(tǒng)主要由TRT透平壓縮機(jī)裝置、聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)、潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、氬氣密封系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和高低壓配電系統(tǒng)等組成。

　　1.TRT透平壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成

　　TRT透平壓縮機(jī)主要由機(jī)殼、排氣室、轉(zhuǎn)子、一、二級(jí)靜葉及其伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、密封、油封、軸承及軸承箱、盤車裝置、主油泵等部件組成。

　?。?）機(jī)殼

　　機(jī)殼是透平壓縮機(jī)最重要的承壓件，采用鑄造結(jié)構(gòu)、水平剖分，中分面經(jīng)過精密加工，以防泄漏，采用厚中分面法蘭，預(yù)緊應(yīng)力螺栓。機(jī)殼強(qiáng)度按進(jìn)氣壓力0.3MPa，溫度小于260度設(shè)計(jì)制造。進(jìn)、排氣口均徑向朝下，便于安裝、維護(hù)。機(jī)殼和靜葉承缸雙層結(jié)構(gòu)，變形適應(yīng)能力強(qiáng)。機(jī)殼進(jìn)行水壓試驗(yàn)，軸承箱回油孔較大，實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)不積油。透平機(jī)具有完善的滑銷系統(tǒng)，以疏導(dǎo)熱膨脹，防止熱變形。

　　（2）靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)

　　采用雙伺服油缸力偶同步調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以改善傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受力狀況，其傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，可有效延長零部件使用壽命，變工況范圍中運(yùn)行穩(wěn)定。第一級(jí)靜葉可實(shí)現(xiàn)全關(guān)閉，且具有足夠強(qiáng)度。在蝶閥、緊急切斷閥打開時(shí)，利用靜葉可使透平平穩(wěn)啟動(dòng)和停機(jī)，并完成自動(dòng)升速，自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)升功率和自動(dòng)控制爐頂壓力。

　?。?）轉(zhuǎn)子和葉片

　　主軸材質(zhì)為高合金鋼，采用整段轉(zhuǎn)子。對(duì)積灰后不平衡響應(yīng)遲緩，動(dòng)葉與承缸間、靜葉與轉(zhuǎn)子間隙小，保證透平出力大。

　　動(dòng)靜葉片材質(zhì)選用高強(qiáng)度不銹鋼以提高轉(zhuǎn)子耐磨、耐腐蝕性。

　　改進(jìn)動(dòng)葉根設(shè)計(jì)，減小應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度。

　?。?）軸承

　　采用壓力潤滑的滑動(dòng)軸承，軸瓦材質(zhì)為巴氏合金。支承軸承采用四油葉軸承，這種軸承具有極高的抗油膜震蕩能力及較小的摩擦損失特征，對(duì)外載荷變化和轉(zhuǎn)速變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。推力軸承采用金氏貝雷型，該軸承可以隨軸向力的變化而自動(dòng)調(diào)整瓦塊位置，保證瓦塊間承受載荷的均勻性，具有極高的承載能力。

　?。?）盤車裝置

　　轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器端帶有盤車裝置，采用電動(dòng)盤車裝置，手動(dòng)嚙合。由防爆電機(jī)、齒輪和機(jī)械式超越離合裝置構(gòu)成，其工作可靠性高，使用壽命長，當(dāng)主軸超過盤車轉(zhuǎn)速時(shí)，自動(dòng)脫開。

　?。?）危急保安器

　　主機(jī)主軸上帶有機(jī)械式危急保安器，危急保安器在5MPa工作壓力下無明顯內(nèi)外泄漏，在超速狀態(tài)下（要求動(dòng)作重復(fù)性好，轉(zhuǎn)速波動(dòng)值：±50r/min）飛錘跳出，快速打開危急保安器油門開關(guān)。機(jī)械式危急保安器在事故情況下能實(shí)現(xiàn)緊急切斷閥緊急快關(guān)，保證透平、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不超過允許范圍。

　　（7）軸端密封裝置

　　透平軸端配置有兩套充氮?dú)饫瓌e令密封（Labyrinth）加碳環(huán)雙重密封，可有效防止煤氣外泄，并盡可能減少氮?dú)庀牧浚獨(dú)庀牧俊?0Nm3/h。

　?。?）底座

　　采用碳素鋼焊接結(jié)構(gòu)，能夠承受透平機(jī)的靜載荷和動(dòng)載荷，并傳導(dǎo)到基礎(chǔ)上。透平機(jī)相對(duì)于底座，不是絕對(duì)剛性固定，是采用以一個(gè)死點(diǎn)未定位點(diǎn)，其余沿導(dǎo)向鍵可在水平軸向自然膨脹的結(jié)構(gòu)，其死點(diǎn)根據(jù)止推軸承和機(jī)體熱膨脹的方向設(shè)定，既要保證機(jī)體自由膨脹，又要轉(zhuǎn)子與定子各項(xiàng)間隙在允許的范圍內(nèi)。底座上設(shè)置機(jī)體調(diào)整螺栓和底座調(diào)平螺栓，安裝方便。

　　2.聯(lián)軸器及護(hù)罩

　　TRT裝置間聯(lián)軸器一般采用剛性套筒式聯(lián)軸器，選型要求是通過調(diào)整聯(lián)軸器的柔度和剛度使軸系計(jì)算結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)依據(jù)軸系計(jì)算結(jié)果，綜合考慮聯(lián)軸器選型，包括規(guī)格、長度、功率要求等。

　　3.發(fā)電機(jī)及高低壓發(fā)電配電系統(tǒng)

　　TRT透平系統(tǒng)發(fā)電機(jī)主要包括主副勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁屏、空氣冷卻器，并具有恒壓電壓、恒無功、恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)的功能。

　　高低壓發(fā)配電系統(tǒng)包含發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、母線電壓互感器系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)出線電壓系統(tǒng)、手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)系統(tǒng)、聯(lián)絡(luò)控制系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、低壓雙電源切換系統(tǒng)、低壓輔機(jī)系統(tǒng)等。

　　4.潤滑油系統(tǒng)

　　潤滑油系統(tǒng)采用相應(yīng)的電動(dòng)油泵，并配備有系統(tǒng)高位油箱。該系統(tǒng)同時(shí)向透平主機(jī)和發(fā)電機(jī)提供潤滑油，保證機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)等正常工況和事故狀態(tài)下的軸承潤滑用油。

　?。?）潤滑油站

　　油站由主輔電動(dòng)油泵、油箱、高位油箱、冷卻器、濾油器、排油霧風(fēng)機(jī)、加熱器、閥組、站內(nèi)聯(lián)接油管路、油箱測溫?zé)犭娮璧冉M成。所有對(duì)外接口法蘭都成對(duì)配置（含有緊固件），進(jìn)油管路附有節(jié)流閥、壓力表；回油管路帶有窺視鏡、溫度計(jì)。

　　雙聯(lián)油冷卻器，單聯(lián)面積夏季能滿足油冷卻要求，可實(shí)現(xiàn)在線切換。

　　雙聯(lián)濾油器，單聯(lián)工作可滿足負(fù)荷運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)在線清洗及切換。

　　所選閥門均選用不銹鋼閥芯。油箱材質(zhì)選用碳鋼。

　?。?）高位油箱

　　主要是在停電及事故狀態(tài)下，機(jī)組停車時(shí)，維持機(jī)組惰走所需潤滑油。

　　（3）潤滑油站設(shè)置有必要的儀表，對(duì)油壓、油溫、油位等參數(shù)進(jìn)行測量，配套儀表數(shù)量及規(guī)格除能滿足現(xiàn)場運(yùn)行狀況監(jiān)測，同時(shí)能提供信號(hào)進(jìn)入自控系統(tǒng)以滿足集中監(jiān)控要求。

　　5.液壓伺服控制系統(tǒng)

　　其系統(tǒng)功能主要根據(jù)TRT機(jī)組PLC系統(tǒng)的指令，準(zhǔn)確及時(shí)控制透平轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)功率、爐頂壓力等?？刂茖?duì)象為靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)、旁通快開閥、緊急快切閥液壓控制系統(tǒng)。

　　（1）液壓控制動(dòng)力油站中的油箱、管路、管件及閥門材質(zhì)選用不銹鋼；恒壓變量泵選用、伺服閥兩臺(tái)互為備用；油冷卻器夏季能滿足冷卻需要；蓄能器在泵組出現(xiàn)故障時(shí)可提供伺服油缸兩個(gè)行程的用油量，以保證機(jī)組安全停機(jī)；所有液壓閥壓力等級(jí)均比系統(tǒng)壓力高2個(gè)等級(jí)；所有對(duì)外接口法蘭都成對(duì)配置。

　?。?）動(dòng)力油站還向緊急切換閥、旁通閥提供油源，并經(jīng)過快速切換閥、旁通閥帶液壓閥臺(tái)控制閥門。

　?。?）考慮用戶的實(shí)際情況，設(shè)置一套自循環(huán)過濾裝置。

　?。?）液壓伺服控制系統(tǒng)設(shè)置有必要的儀表，對(duì)油壓、油溫、油位等參數(shù)進(jìn)行測量，配套儀表數(shù)量及規(guī)格除能滿足現(xiàn)場運(yùn)行狀況監(jiān)測，同時(shí)能提供信號(hào)進(jìn)入自控系統(tǒng)以滿足監(jiān)控的要求。

　　6.氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)

　　透平介質(zhì)為高爐煤氣，屬于可燃有毒氣體，故決不能讓其外泄，透平軸端密封采用氮?dú)庾鳛槊芊鈿怏w。氣源氮?dú)鈮毫?.4～0.6MPa，經(jīng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)壓后至密封處的氮?dú)鈮毫Ω哂诒幻芊獾拿簹鈮毫?.02～0.03MPa，保證煤氣不外泄。

　　7.大型閥門系統(tǒng)

　　TRT透平壓縮機(jī)系統(tǒng)才用的大型閥門主要有入口蝶閥、入口插板閥、出口插板閥、出口蝶閥、液壓旁通快開調(diào)節(jié)閥、液壓快速緊急快切閥等。

　　8.冷卻水系統(tǒng)

　　機(jī)組設(shè)置有完整的油站冷卻水、電機(jī)冷卻水供水系統(tǒng)

　　發(fā)電機(jī)冷卻器及潤滑油、控制油冷卻器根據(jù)用水要求提供相應(yīng)的干凈的循環(huán)水。

　　9.自控系統(tǒng)

　　TRT機(jī)組的自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則為在確保高爐正常生產(chǎn)的前提下，盡量多發(fā)電；無論在任何情況下保證TRT機(jī)組的安全和轉(zhuǎn)速不超過允許范圍，具有高自動(dòng)化程度，能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)調(diào)功率、自動(dòng)調(diào)高爐頂壓和自動(dòng)停機(jī)功能。