淺談高爐TRT系統組成及操作運行

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電機組。TRT 是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經透平膨脹做功來驅動發電機發電，再通過發電機將機械能變成電能輸送給電網，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、最經濟的發電設備，可以代替減壓閥組調節穩定爐頂壓力。

2 TRT 裝置的系統組成

TRT 裝置在工藝中的設置一般是：高爐產生的煤氣經過重力除塵器、塔文系統/雙文系統/比肖夫系統，進入TRT裝置，TRT 與減壓閥組是并聯設置。高壓的高爐煤氣經過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，帶動發電機發電，自透平出來的低壓煤氣，進入低壓煤氣系統（見圖1）。發電機的出線斷路器接在10kV 系統母線上，經變電所與電網相連，當TRT 運行，高爐正常時，發電機向電網送電，當高爐短期休風時，TRT不解列停機，作電動運行，從電網吸收電能。在入口插板閥之后、出口插板閥之前，與TRT 并聯的地方，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過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產生大的波動，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 系統簡圖

實際應用中的TRT 一般由八大系統組成：

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功能來保證高爐爐頂壓力的穩定，其結構已在前面介紹過，不再贅述。

②大型閥門系統：TRT 系統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，給機組創造檢修和安全條件；入口蝶閥可以適當的調節進入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和機組并網后的功率調節；快切閥能夠在機組出現嚴重故障時，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生大的波動，并且可以作為TRT 與減壓閥組頂壓調節轉換時的過渡手段，具有一定的頂壓調節功能。

③潤滑油系統：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，其重要的一個環節，就是要給各軸承潤滑點及時提供一定的稀油循環潤滑，以滿足機組在正常工況下及事故狀態下的潤滑油供給，這個系統就是潤滑油系統。該系統主要包括潤滑油站、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：該系統主要由液控單元、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。這一系統控制著調速閥、靜葉和旁通快開閥的開關和調節性能，直接影響機組的轉速穩定、機組正常運行和停機時的頂壓穩定，因此也非常重要。

⑤給排水系統：其給水部分主要有兩個：一是靜葉噴霧水管線，采用工業新水，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：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，并且該系統具有差壓調節功能，保證氮氣壓力高于被封煤氣壓力0.02～0.03MPa。

⑦高低壓發配電系統：該系統主要包括同步發電機、高壓配電系統、低壓電控系統。由于TRT 是在煤氣區域運行，因此同步發電機采用無刷勵磁；高壓配電系統設置有手動準同期并網裝置、自動準同期并網裝置，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：自動控制系統由檢測儀表、操作站等組成，主要包括反饋控制系統、轉速調節系統、功率調節系統、高爐頂壓復合調節系統、電液位置伺服控制系統、氮氣密封差壓調節系統、順序邏輯控制系統等。由這些系統對TRT 機組進行啟動、運行、過程檢測控制，在保證高爐正常生產、頂壓波動不超限的前提下，完成TRT 的啟動、升速、并網、升功率、頂壓調節、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、電液伺服控制系統、給排水系統、氮氣密封系統、高低壓配電系統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出申請啟動信號，如果爐況允許高爐控制室要發出同意啟動信號，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 機組轉速穩定在3000r/min 后，機組進行并網操作，機組并網后，轉速由電網頻率決定，不再對轉速進行調節。然后TRT 會逐步手動開大靜葉，并投入爐頂壓力自動調節（比肖夫系統配置的TRT 要先將環縫調節頂壓打到手動后，TRT靜葉才能投入自動調節頂壓，兩者同時在自動狀態調節頂壓會造成頂壓波動，TRT 投自動調節頂壓后，高爐控制室將環縫逐漸手動開大，使環縫差壓在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爐頂壓力，TRT 向電網輸送電能。一般TRT 靜葉調節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 調節頂壓波動太大、影響高爐生產時，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，具備調節頂壓的能力，由減壓閥組來調節頂壓，比肖夫系統也可用環縫調節頂壓。在TRT 運行期間，如果高爐控制室的儀表系統出現故障，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，因為TRT 進行頂壓調節的反饋信號是取自高爐控制室，并根據該信號進行調節，一旦信號失靈，將造成頂壓劇烈變化，影響高爐的安全生產。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 與高爐系統斷開連接。緊急停機是TRT 在事故狀態下的停機，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的可靠運行，提高系統的運行效率，為企業創造更高的效益。