李霆 張杰 蔡慧杰

江蘇神通閥門股份有限公司，中國·江蘇 啟東 226200

1 概述

所謂“TRT”，是國際上對這種節(jié)能裝置的簡稱，其英文全稱為“Top pressure recovery turbine unit”，中文譯為爐頂（余）壓回收透平，一般更確切地稱之為高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電機組。TRT 是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹做功來驅動發(fā)電機發(fā)電，再通過發(fā)電機將機械能變成電能輸送給電網(wǎng)，可以回收高爐鼓風能量的30%左右。

該裝置的特點是：不消耗任何燃料，是消除噪音污染無公害、最經(jīng)濟的發(fā)電設備，可以代替減壓閥組調節(jié)穩(wěn)定爐頂壓力。

2 TRT 裝置的系統(tǒng)組成

TRT 裝置在工藝中的設置一般是：高爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過重力除塵器、塔文系統(tǒng)/雙文系統(tǒng)/比肖夫系統(tǒng)，進入TRT裝置，TRT 與減壓閥組是并聯(lián)設置。高壓的高爐煤氣經(jīng)過TRT 的入口蝶閥、入口插板閥、（調速閥）、快切閥，進入透平機膨脹做功，帶動發(fā)電機發(fā)電，自透平出來的低壓煤氣，進入低壓煤氣系統(tǒng)（見圖1）。發(fā)電機的出線斷路器接在10kV 系統(tǒng)母線上，經(jīng)變電所與電網(wǎng)相連，當TRT 運行，高爐正常時，發(fā)電機向電網(wǎng)送電，當高爐短期休風時，TRT不解列停機，作電動運行，從電網(wǎng)吸收電能。在入口插板閥之后、出口插板閥之前，與TRT 并聯(lián)的地方，有一旁通管及快開慢關旁通閥（簡稱旁通快開閥），作為TRT 緊急停機時TRT 與減壓閥之間的平穩(wěn)過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產(chǎn)生大的波動，從TRT 和減壓閥組出來的低壓煤氣再送到高爐煤氣柜和用戶。

圖1 高爐TRT 系統(tǒng)簡圖

實際應用中的TRT 一般由八大系統(tǒng)組成：

①透平主機：透平主機是TRT 的主要部分，由它來完成壓力能向動能的轉化，同時通過靜葉的調節(jié)功能來保證高爐爐頂壓力的穩(wěn)定，其結構已在前面介紹過，不再贅述。

②大型閥門系統(tǒng)：TRT 系統(tǒng)的大型閥門主要有入口蝶閥、入口插板閥、調速閥、快切閥、旁通快開閥、出口蝶閥和出口插板閥。其中插板閥用于對煤氣的完全切斷，給機組創(chuàng)造檢修和安全條件；入口蝶閥可以適當?shù)恼{節(jié)進入TRT 的煤氣量，同時可以作為敞開式插板閥開關時的輔助閥門；出口蝶閥一般在出口插板閥為敞開式時才配置；調速閥用于機組啟動過程中的轉速調節(jié)和機組并網(wǎng)后的功率調節(jié)；快切閥能夠在機組出現(xiàn)嚴重故障時，在0.5～1s 時間快速關閉，切斷TRT 的煤氣來源，保證機組安全停機；旁通快開閥的作用是當TRT 機組重故障停機快切閥快速關閉時，能夠快速打開到一定角度，使高爐煤氣有出路，保證高爐爐頂壓力不產(chǎn)生大的波動，并且可以作為TRT 與減壓閥組頂壓調節(jié)轉換時的過渡手段，具有一定的頂壓調節(jié)功能。

③潤滑油系統(tǒng)：大型透平機械都是靠軸承支撐來進行旋轉工作的，要保證機組安全可靠的運行，其重要的一個環(huán)節(jié)，就是要給各軸承潤滑點及時提供一定的稀油循環(huán)潤滑，以滿足機組在正常工況下及事故狀態(tài)下的潤滑油供給，這個系統(tǒng)就是潤滑油系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括潤滑油站、濾油器、冷油器、高位油箱、油泵、閥門和檢測儀表等，油泵和油站能夠提供一定壓力、一定流量、溫度正常、清潔的潤滑油，高位油箱是在停電等緊急事故狀態(tài)下，靠自然位差維持機組停機惰走時的潤滑油供給。

④電液伺服控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由液控單元、伺服油缸、動力油站三部分組成。液控單元包括調速閥控制單元、靜葉控制單元、快開閥控制單元；伺服油缸為雙活塞桿結構；動力油站由油箱、恒壓變量油泵、濾油器、冷油器、閥門和檢測儀表等組成。這一系統(tǒng)控制著調速閥、靜葉和旁通快開閥的開關和調節(jié)性能，直接影響機組的轉速穩(wěn)定、機組正常運行和停機時的頂壓穩(wěn)定，因此也非常重要。

⑤給排水系統(tǒng)：其給水部分主要有兩個：一是靜葉噴霧水管線，采用工業(yè)新水，在TRT 運轉時對機組的葉片進行沖洗，防止積灰，是保證TRT 長期運行的重要手段；二是快切閥、調速閥沖洗水管線，在TRT 停機后及啟動前對閥門進行沖洗，防止閥門由于積灰造成卡塞。機組和管道中的機械水和冷凝水通過排水管線排出，由于TRT 入口前是高壓煤氣，因此采用排水密封罐取代普通水槽進行排水。

⑥氮氣密封系統(tǒng)：TRT 的工質是高爐煤氣，屬于可燃有毒氣體，故決不能讓其外泄，因此采用惰性、無毒的氮氣作為密封介質，配合機械的拉別令密封來保證煤氣不從旋轉的軸端外泄，并且該系統(tǒng)具有差壓調節(jié)功能，保證氮氣壓力高于被封煤氣壓力0.02～0.03MPa。

⑦高低壓發(fā)配電系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要包括同步發(fā)電機、高壓配電系統(tǒng)、低壓電控系統(tǒng)。由于TRT 是在煤氣區(qū)域運行，因此同步發(fā)電機采用無刷勵磁；高壓配電系統(tǒng)設置有手動準同期并網(wǎng)裝置、自動準同期并網(wǎng)裝置，以及差動、復合電壓閉鎖過流、失磁等保護；低壓電控系統(tǒng)包括備用油泵的自啟動、加熱器溫度連鎖、閥門連鎖控制等設施[1]。

⑧自動控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)由檢測儀表、操作站等組成，主要包括反饋控制系統(tǒng)、轉速調節(jié)系統(tǒng)、功率調節(jié)系統(tǒng)、高爐頂壓復合調節(jié)系統(tǒng)、電液位置伺服控制系統(tǒng)、氮氣密封差壓調節(jié)系統(tǒng)、順序邏輯控制系統(tǒng)等。由這些系統(tǒng)對TRT 機組進行啟動、運行、過程檢測控制，在保證高爐正常生產(chǎn)、頂壓波動不超限的前提下，完成TRT 的啟動、升速、并網(wǎng)、升功率、頂壓調節(jié)、正常停機、緊急停機、電動運行等操作。

3 TRT 的操作運行

3.1 TRT 啟動

TRT 啟動前，先將潤滑油系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、高低壓配電系統(tǒng)等附屬設施投入運行，機組盤車運轉，并做各項連鎖實驗，并逐步打開出、入口插板閥和快切閥，引入低壓煤氣，確認關閉靜葉、入口蝶閥和旁通快開閥，此時TRT 控制室會向高爐控制室發(fā)出申請啟動信號，如果爐況允許高爐控制室要發(fā)出同意啟動信號，否則TRT 無法進行實驗和啟動操作。

準備工作完成后，TRT 將打開入口蝶閥，引入高壓煤氣，這時TRT 才與高爐系統(tǒng)連在一起，然后通過微機操作進行TRT 自動升速，機組轉速由盤車轉速（6～20r/min）升至工作轉速（3000r/min），由于程序和設備不同，每臺TRT 的升速曲線和時間都不盡相同。

TRT 機組轉速穩(wěn)定在3000r/min 后，機組進行并網(wǎng)操作，機組并網(wǎng)后，轉速由電網(wǎng)頻率決定，不再對轉速進行調節(jié)。然后TRT 會逐步手動開大靜葉，并投入爐頂壓力自動調節(jié)（比肖夫系統(tǒng)配置的TRT 要先將環(huán)縫調節(jié)頂壓打到手動后，TRT靜葉才能投入自動調節(jié)頂壓，兩者同時在自動狀態(tài)調節(jié)頂壓會造成頂壓波動，TRT 投自動調節(jié)頂壓后，高爐控制室將環(huán)縫逐漸手動開大，使環(huán)縫差壓在30KPa），由于TRT 的爐頂壓力設定值比高爐控制室的設定值低3KPa，減壓閥組的自動閥會逐漸關小，此時高爐控制室要根據(jù)爐頂壓力逐漸關小減壓閥組的手動閥至全關[2]。

3.2 TRT 運行

TRT 正常運行時，靜葉和減壓閥組的自動閥同時調節(jié)爐頂壓力，TRT 向電網(wǎng)輸送電能。一般TRT 靜葉調節(jié)頂壓的精度比減壓閥組的要高，如果在3KPa 以內，自動閥就不會打開，當TRT 調節(jié)頂壓波動太大、影響高爐生產(chǎn)時，可以將靜葉打成手動，并適當關小，使減壓閥組的自動閥有一定開度，具備調節(jié)頂壓的能力，由減壓閥組來調節(jié)頂壓，比肖夫系統(tǒng)也可用環(huán)縫調節(jié)頂壓。在TRT 運行期間，如果高爐控制室的儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障，爐頂壓力反饋值不準或失靈時，要立即通知TRT 控制室將靜葉打到手動狀態(tài)，因為TRT 進行頂壓調節(jié)的反饋信號是取自高爐控制室，并根據(jù)該信號進行調節(jié)，一旦信號失靈，將造成頂壓劇烈變化，影響高爐的安全生產(chǎn)。高爐減風或短時間休風時TRT 可以做電動運行，不用停機，對高爐也沒有任何影響，此時高爐控制室需要將減壓閥組盡量全開，因為電動運行時的電能轉化成了熱能，使TRT 及附近管道中的煤氣溫度升高，需要煤氣的流通將其及時帶走。另外，高爐長時間休風、處理煤氣前，也不用急于讓TRT 停機，因為TRT 運轉對休風和處理煤氣前的準備沒有影響，完全可以多回收這一時段的電能。

3.3 TRT 停機

停機分正常停機和緊急停機，TRT 正常停機前會通知高爐控制室根據(jù)頂壓逐漸開大減壓閥組，同時TRT 控制室將靜葉打到手動，并逐漸關小，將煤氣流的大部分逐漸轉移到減壓閥組，見減壓閥組調節(jié)頂壓正常后，TRT 按緊急停機按鈕停機，TRT 的快切閥快關，旁通快開閥快速打開到一定角度，頂壓穩(wěn)定后，TRT 將逐漸關小旁通快開閥至全關[3]，高爐控制室需要根據(jù)頂壓情況適當開大減壓閥組，防止頂壓升高，旁通快開閥全關以后，TRT 將關閉入口蝶閥，切斷高壓煤氣，這也標志著TRT 與高爐系統(tǒng)斷開連接。緊急停機是TRT 在事故狀態(tài)下的停機，與正常停機過程基本一致，只不過是少了減壓閥組逐漸開大、靜葉逐漸關小的過程，高爐控制室在接到TRT 的通知或在控制畫面上看到TRT 緊急停機時，要迅速打開減壓閥組的手動閥，讓減壓閥組來調節(jié)爐頂壓力。

4 結語

通過對高爐TRT 的組成及操作運行了解，可以更好地保障系統(tǒng)的可靠運行，提高系統(tǒng)的運行效率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。