高爐煤氣余壓透平發電裝置工藝流程概述及常見故障與處理

閆海斌

摘 要:本文結合高爐煤氣余壓透平發電裝置工藝流程及工作實踐,并對TRT運行中部分常見故障處理進行分析。

關鍵詞:高爐煤氣余壓透平發電裝置TRT工藝流程常見故障分析處理

中圖分類號:TF083.2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0056-02

高爐煤氣余壓透平發電裝置(即Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,簡稱TRT)。下面就TRT工藝流程及運行中部分常見故障處理進行分析。

1 工作原理及工藝流程

1.1 工作原理

TRT工作原理是利用高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能,通過透平機膨脹做功,將其轉化為機械能驅動發電機發電的一種裝置,在大、中型高爐上普遍采用。

1.2 工藝流程分類及優缺點

1.2.1 TRT并聯主要工藝流程

高爐煤氣經重力除塵、干法布袋除塵后分為兩路,一路經TRT入口蝶閥、電動插板閥、快速切斷閥后進入TRT透平機做功,并帶動發電機做功發電。TRT裝置設旁通快開閥,以保護機組的安全運行。TRT透平機出口設電動插板閥、電動蝶閥等設施與低壓煤氣管網相連。干法除塵后的另一路作為TRT發電裝置的備用系統,經電動減壓閥組將高壓煤氣減壓成為低壓煤氣后與低壓煤氣管網相連。

這種配置使凈高爐煤氣不經減壓閥組而進入TRT,TRT停機時煤氣經減壓閥組進入低壓煤氣管網。這種布局使TRT在進出口插板閥關閉時自成體系,設備便于檢修。TRT運行時減壓閥組處于關閉狀態,煤氣不流經減壓閥組。

由于有些高爐的減壓閥組選型時其密封要求不高,在TRT運行時有較大的煤氣泄漏,透平機的最佳性能得不到發揮。

TRT并聯如圖1所示。

1.2.2 TRT串聯主要工藝流程

高爐煤氣經重力除塵、干法布袋除塵、減壓閥組通過TRT入口蝶閥、電動插板閥、快速切斷閥后進入TRT透平機做功,并帶動發電機做功發電。做功后的低壓高爐煤氣進入廠區低壓管網。TRT裝置設旁通快開閥,以保護機組的安全運行。TRT透平機出口設電動插板閥、電動蝶閥等設施與低壓煤氣管網相連。

TRT系統串聯于高爐減壓閥組之后,高爐煤氣必須經減壓閥組后才能進入TRT系統。TRT運行時減壓閥組處于全開狀態,旁通閥組處于全關狀態。此系統最大限度地提高煤氣壓力能的回收效率,提高發電量方面有著明顯的優勢。

TRT串聯如圖2所示。

1.2.3 串并聯工藝流程的優缺點

(1)并聯工藝的缺點:減壓閥組為電動調節閥,易出現卡澀或關不嚴留有一定開度,導致部分煤氣泄漏；高爐不順,頂壓變化頻繁,為保證減壓閥組調整頂壓質量,TRT需要電動運行或停機。

(2)并聯工藝的優點:閥門設備少,維護工作量小；TRT崗位人員操作量小,操作相對簡單。

(3)串聯工藝的優點:增加管道旁通閥、液壓伺服實現全關或特殊情況下調整頂壓；高爐不順,減壓閥組調整頂壓,可實現TRT發電機手動運行；葉片運行產生積灰在手動運行時可實現靜葉全開,煤氣通流阻力小,葉片積灰少。

(4)串聯工藝的缺點:設備增多設備維護工作量大；事故情況下需要監控TRT旁通閥及煤氣管網旁通閥組的動作情況,操作量增大。

2 TRT常見部分故障分析及分析處理

2.1 發電機發生著火、劇烈振動

(1)故障現象:發電機冒煙、起火；發電機組發生劇烈的振動；勵磁系統冒煙,起火,影響發電機正常運行。

(2)處理方法:立即拉開發電機出口開關,并將電壓減至最低,將發電機及6.3kV出口母線停電,如發電機及勵磁系統著火應迅速緊急停機,同時打開窺視窗進行滅火,此間盤車電機不停,以防大軸彎曲,檢查發電機本體及相關設備故障情況。

2.2 緊切閥自帶閥臺插裝件內漏

(1)故障現象:開閥時供油量不足,緊切閥打不開,機組調節緩慢,影響機組安全運行；對油缸及管路本身造成較大沖擊,降低油缸使用壽命,增加設備運行安全風險。

(2)處理方法:將緊切閥一體閥臺拆除,更換為分體閥臺,將原機組危急保安器油管、緊切閥動力油管、緊切閥回油管,分體閥臺動力油管、分體閥臺回油管等部分重新進行配管安裝并進行清洗,閥臺與油缸間連接管路由鋼管改為高壓軟管。

2.3 循環水系統管道振動較大

(1)故障現象:水泵出口壓力高,電動機運行電流高,循環水泵實際運行效率低于設計值,泵設計參數與實際不匹配,運行效率低；冷卻器設備結垢快,冷卻效果下降,冷卻風溫、油溫升高。

(2)處理方法:改變葉輪結構尺寸,將前曲式葉片泵輪改為后曲式葉片泵輪,將泵輪尺寸縮小,在遠端設備高點加裝排氣閥,投運前打開,放完空氣見水后關閉,循環水中加入緩釋阻垢劑,降低冷卻器設備結垢速度,增強冷卻器設備換熱效果,檢修涼水塔,提高換熱效果,降低冷卻水溫度。

2.4 發電機出口開關跳閘

(1)故障現象:系統沖擊,微機監控系統有聲、光顯示；發電機出口開關跳閘；發電機各表計指零；發電機相關的微機保護有故障顯示。

(2)處理方法:根據保護動作情況檢查發電機本體及保護范圍有無異常情況(如煙氣,明火,響聲,燒痕,焦味等)；將發電機停電；如未見明顯故障點,測定發電機絕緣；經測絕緣發現發電機內部故障,匯報調度；如經測絕緣未發現問題,經請示調度同意后,發電機可從零起遞升加壓,升壓過程中如發現問題應立即停機處理,若沒發現問題可判定是保護誤動,發電機可直接并列運行。

2.5 發電機不同期并列故障

(1)故障現象:發電機瞬間有較大的沖擊電流,各表計指針均大幅度擺動；透平發電機組發生強烈振動。

(2)處理方法:檢查發電機本體若無異常音響及振動,證明發電機已拖入同步,發電機可不必停機；若音響及振動未消失,應立即將發電機解列,按內部故障處理。

2.6 發電機監盤操作

(1)發電機的額定功率因數為滯后0.8,運行中允許有變化。

(2)有功功率波動如果功率因數在0.8～0.9緩慢波動時可以不操作繼續監視,當功率因數大于0.9時,應調整“增磁”按鈕使功率因數保持在0.8～0.9之間。如果由于有功波動大造成功率因數在0.9～0.7之間劇烈波動時,將勵磁方式改為手動。

(3)高爐減風或TRT電動運行時,應調整“減磁”按鈕,適當減少無功功率。

(4)發電機可以在三相不平衡工況下運行。此時定子電流三相之差不得超過8%,且每相電流不得超過額定值。

(5)發電機進風溫度正常時應在20℃,啟動運行時不低于5℃。

(6)發電機進風溫度正常時最高為40℃。當進風溫度有變化時,定子電流額定值相應調整。

(7)發電機電壓允許在6.3kV±5%范圍內變化。如果發電機電壓和定子電流在許可范圍內,允許發電機連續運行。

(8)發電機頻率允許在50±0.5HZ內變化,此時可以帶額定負荷運行,超出時,應以各部溫升不超過允許值為限。

(9)當發生單相接地時,立即與上級變電所聯系,確認是否為系統故障,如果是TRT發電機故障,應立即停機；如是系統接地,發電機在單相接地的情況下允許運行半小時,超過半小時則立即停機。

3 結語

TRT經過多年在生產一線運行,目前性能基本趨于穩定,一旦設備發生故障,首先要積極處理,并按流程逐級匯報,按工藝要求認真處理和維修,千萬不可擅作主張,以免帶來更大的不必要的損失。

在現在提倡煉鐵生產節能降耗,發展循環經濟,創造環保綜合效益的大趨勢下推廣TRT發電機組與減壓閥組串聯的工藝流程無疑有著較大的推廣價值。TRT發電機組與減壓閥組串聯工藝流程的實現,是TRT發電機組工藝的一次革命。

參考文獻

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