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TRT——(BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit,以下簡稱TRT)高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(即TRT)是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能,使煤氣通過透平膨脹機做功,將其轉(zhuǎn)化為機械能.

工藝流程

高爐產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)重力除塵器，兩級文氏管，進入裝置。經(jīng)入口電動碟閥，入口插板閥，調(diào)速閥，快切閥，經(jīng)透平機膨脹作功，帶動發(fā)電機發(fā)電，自透平機出來的煤氣，進入低壓管網(wǎng)，與煤氣系統(tǒng)中減壓閥組并聯(lián)。

發(fā)電機出線斷路器，接于10KV系統(tǒng)母線上，經(jīng)當(dāng)?shù)刈冸娝c電網(wǎng)相連，當(dāng)運行時，發(fā)電機向電網(wǎng)送電，當(dāng)高爐短期休風(fēng)時，發(fā)電機不解列作電動運行。

裝置由透平主機，大型閥門系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)，氮氣密封系統(tǒng)，高，低發(fā)配電系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)八大系統(tǒng)部分組成。

1，高爐煤氣透平機

特點；高爐煤氣透平主機，通過的煤氣和壓力均不高，但流量頗大，雖然多次除塵，仍含有不少爐灰粒子，并且水蒸汽呈飽和狀態(tài)。據(jù)此透平設(shè)計不能*銜用燃氣輪機方法，而是采用大通流面積，底圓周速度，平直粗壯葉型等新設(shè)計方法而特殊設(shè)計。

結(jié)構(gòu)：由定子、轉(zhuǎn)子、靜葉可調(diào)、軸承、底座等組成。

部件功能：

軸承：支撐軸承四油葉滑動軸承制供油潤滑推力軸承金斯貝雷式強制供油潤滑

調(diào)節(jié)：二級全靜葉可調(diào)伺服調(diào)節(jié)

密封：充氣氮氣密封根據(jù)頂壓波動自動連續(xù)調(diào)節(jié)

清洗：低壓噴霧水間斷或連續(xù)噴水

定子：由靜葉可調(diào)擴壓器盤車裝置等機構(gòu)組成

轉(zhuǎn)子：由主軸二級動葉珊危急保安器盤車裝置等組成

方向：從進口方向看，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向為順時針

盤車：電動盤車超6r/min時自動脫開

超速保護：超10%轉(zhuǎn)速

電氣系統(tǒng)：先迅速打開調(diào)壓閥組快開閥，同時關(guān)快速切斷閥、調(diào)速閥及靜葉。

機械系統(tǒng)：危急保安器油門動作，關(guān)閉快速切斷閥。

2．大型閥門系統(tǒng)

2．1入口電動二次偏心閥D947H-3

公稱通經(jīng)DN1800mm

公稱壓力PN0.3MPa

介質(zhì)溫度≦250℃

適用介質(zhì)高爐煤氣

結(jié)構(gòu)原理

結(jié)構(gòu)：主要由閥門、電動機、一級電動裝置、二級傳動裝置和控制器等部分組成。

原理：本閥動作時通過控制器或點動按紐啟動發(fā)電機，驅(qū)動一、二級傳動裝置并帶動閥桿轉(zhuǎn)動，使蝶閥實現(xiàn)0～90℃范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，從而完成閥門的起閉或在某一角度上停止，從而達到隔斷管道內(nèi)介質(zhì)或調(diào)節(jié)截止流量的目的，由于閥體采用了彈性閥座及偏心密封結(jié)構(gòu)，使得閥門在關(guān)閉狀態(tài)越關(guān)越緊，保證了閥座雖有少量磨損而仍能可靠密封條件。

2．2入口液壓插板閥YZG749AX—2c

公稱通徑：DN1800mm

公稱壓力PN0．2MPa（G）

適用介質(zhì)高爐煤氣

介質(zhì)溫度250℃

驅(qū)動方式全液壓

結(jié)構(gòu)原理：

閥門由主閥體和左`右側(cè)閥體形成骨架，在主閥體內(nèi)設(shè)有閥板及閥板執(zhí)行機構(gòu)（包括閥板夾緊、松開機構(gòu)和閥板運行機構(gòu)）。

在主閥體頂部設(shè)有放散管及取樣管，底部設(shè)有N2管，排水管及清灰孔，左右側(cè)與左右側(cè)閥體用螺栓固定在設(shè)定位置上

液壓傳動系統(tǒng)的組成

由球塞馬達、彈簧返回缸、離合器用油缸、齒輪油泵、控制調(diào)節(jié)裝置、單向閥、順序閥、溢流閥。三位四通閥、油箱、冷卻器、濾油器、電加熱器、壓力表等組成。

出口電動二次偏心閥YZG749AX—0.3

公稱通經(jīng)DN2400mm

公稱壓力PN0.03MPa

介質(zhì)溫度≦250℃

適用介質(zhì)高爐煤氣

驅(qū)動方式：全液壓

閥門結(jié)構(gòu)及原理同入口插板閥油站，閥門液控裝置各自自成系統(tǒng)，獨立操縱。

2．5快速切斷閥KD743—2

公稱通經(jīng)DN（mm）1800

公稱壓力PN（bar）2

泄漏量：（Nm/h）5000

阻損：

快關(guān)時間：

適用溫度：

適用介質(zhì)：含塵煙氣、空氣、煤氣。

結(jié)構(gòu)及原理

結(jié)構(gòu)：快速切斷閥主要由閥門、傳動裝置‘液控箱、電控箱組成。閥門采用雙偏心碟閥型式，閥座堆焊有不銹鋼。耐腐，耐磨，提高了密封付的壽命，液控箱用高壓膠管與傳動裝置連接，

控制油使油缸活塞動作達到閥門開啟和關(guān)閉，液壓元件安裝在液控箱內(nèi)。

電控部分設(shè)就地手操和控制室遠控分別在兩地獨立地實現(xiàn)慢開、慢關(guān)、快關(guān)、游動功能操作。

原理：采用彈簧液壓衡型、雙偏心碟閥、工作狀態(tài)液壓油壓緊彈簧，閥門打開，在裝置異常時（動作信號一路來自系統(tǒng)控制信號，一路來自透平機危機保安器的液壓信號）電磁閥動作，快速泄油彈簧松開，閥門緊急關(guān)門，切斷時間0.5~1sec可調(diào)。

3．潤滑油系統(tǒng)

3．1系統(tǒng)的作用

大型透平機，壓縮機都是靠軸承支撐進行旋轉(zhuǎn)工作的，要保證機的組安全可靠的運，其重要的一個環(huán)節(jié)，就是要給個各軸承潤滑點及時提供一定量的稀油循環(huán)潤滑，以滿足機組在正常工況下及事故狀態(tài)下潤滑油供給，這種系統(tǒng)就是潤滑油系統(tǒng)。

3．2系統(tǒng)的構(gòu)成

系統(tǒng)由潤滑油站、高位油箱、油泵、閥門及檢側(cè)儀表等組成。

潤滑油站，是把一定壓力、一定流量

的潤滑油，經(jīng)過油箱冷卻器散熱、濾油器過濾干凈后的潤滑油送到軸承各潤滑油點潤滑。

高位油箱，是在停電、緊急事故狀態(tài)下、停車時，靠自然位差維持機化組惰走油流時間潤滑油的供給。

檢測儀表，分就地儀表及遠傳儀表。就地表在現(xiàn)場設(shè)控制盤，顯示各測點的壓力、溫度值。遠傳表，在重要的測點處安裝變送器，把測量信號值送到主控室記錄、顯示、報警連鎖滿足透平機組正常運行時的控制需要。

3．3系統(tǒng)的控制原理

當(dāng)機組在正常運行中，操作員只需觀控制盤上各測點的溫度、壓力顯示數(shù)值，就可掌握油系統(tǒng)的運行情況。

當(dāng)油泵閥門元件有小故障時，或油臟慮油器壓差超*，潤滑油供給的壓力逐漸將降低，當(dāng)zui遠點的壓力降低時78．4KPa時，主控室表盤上光字牌燈亮，蜂鳴器響，不管操作員是否觀察到，此時已提醒他開始檢查并處理，同時另一臺油泵自動投入供油。當(dāng)短時期故障排除，輔泵可自動或手動停，若短時期故障無法排除，即系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入重故障的處理方式。

當(dāng)報警、輔泵投入后，操作員不能及時排除設(shè)備問題，但油壓仍降繼續(xù)下降，壓力達到49KPa時自動報警、停機,來保證機組的安全,避免重故障的發(fā)生。

當(dāng)設(shè)備停電或油泵發(fā)生重故障不能供油時,機組的停機,靠高位油箱自然位差維護機組的供油,即旋轉(zhuǎn)慣性所需的油流潤滑。

4.電液伺服控制系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)的作用

電液伺服控制系統(tǒng),在裝置中,屬于八大系統(tǒng)之一的分系統(tǒng)。根據(jù)主控室的指令,來實現(xiàn)的開,停,轉(zhuǎn)速控制,功率控制,爐頂壓力以及過程檢測等系統(tǒng)控制,要實現(xiàn)以上系統(tǒng)的功能控制,zui終將要反映在控制透平機的轉(zhuǎn)速上,就要控制透平靜葉的開度,而控制靜葉開度的手段就是電液位置伺服系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的精度,誤差,直接影響系統(tǒng)各階段過程的控制。由此可見,該系統(tǒng)在中的地位,作用是十分重要的。

4.2系統(tǒng)的構(gòu)成

系統(tǒng)由液控單元、伺服油缸、動力油站三大部分組成。

液控單元包括調(diào)速閥控制單元和透平靜葉控制兩單元，每一單元均由電液伺服閥、電動用電磁閥、快關(guān)用電磁閥、油路塊及底座等組成。

伺服油缸為雙活塞桿結(jié)構(gòu)，摩擦力很小，密封性能好。

動力油站由油箱、變量油泵、濾油器、冷卻器、管道閥門、檢測器表等組成。

4.3系統(tǒng)原理

經(jīng)過方案設(shè)計,確定由機、電、液共同構(gòu)成電液伺服控制系統(tǒng)，其控制方框見圖

油源

液壓鎖

伺服控制器

伺服閥

油缸

曲柄機構(gòu)

閥板

位置傳感器

由自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，在伺服控制器中與油缸的實際位置信號相比較，成為誤差信號放大后，送入電液伺服閥，伺服閥按一定的比例將電信號轉(zhuǎn)變成液壓油流量推動油缸運動，由位置傳感器發(fā)出的反饋信號不斷改變，直至與指令信號相等時，油缸停止運動，即停在的位置上，是透平靜葉穩(wěn)定在此開度上。

油缸的直線運動，通過一套曲柄轉(zhuǎn)變成閥板的旋轉(zhuǎn)運動，改變閥板或靜葉的工作角度。

通過以上的分析說明，隨著系統(tǒng)信號的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，達到控制轉(zhuǎn)數(shù)、控制煤氣流量、控制透平出力的目的。

5．給排水系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)由排水密封罐、排水器、閥門及各油站水冷卻器組成。（干式也需保留濕法的給排水系統(tǒng)設(shè)備）

排水密封罐和排水器均勻鋼板焊接而成，其它油、水冷卻器為外購選配。

系統(tǒng)原理

為了防止透平積灰、堵塞，設(shè)有軟水噴霧設(shè)施。噴水點在調(diào)速閥體前及透平主機一級靜葉前。根據(jù)透平入口煤氣含塵量的高低及透平積灰情況，可選擇連續(xù)噴水還是間斷噴水。

在緊急快切閥前及調(diào)速閥體設(shè)有定期沖洗噴嘴。

為了將透平主機前、后管道及主機內(nèi)的機械水、冷凝水安全排放，設(shè)有一個排水密封罐和三級排水器（有效水封4800mmH2O）。各不同壓力點的排水通過排水管上和節(jié)流孔板流入排水密封罐（隨排水漏泄的煤氣經(jīng)密封罐頂?shù)臍庀喙芊祷赝钙匠隹诠埽Ｈ缓笪鬯?jīng)三級排水器外排。排水密封罐底部設(shè)有定期沖洗噴嘴，起攪拌、防止積灰作用，也可以通過這些噴嘴補充水量。

供水：透平噴霧水——工業(yè)新水

快切閥、調(diào)速閥、油冷卻器——高爐凈環(huán)水

6．氮氣密封系統(tǒng)

透平工作、工質(zhì)為高爐煤氣、屬于可燃有毒氣體，不能讓其外泄，其密封介質(zhì)為氮氣。

由兩個支路組成

透平機軸端密封（低壓密封支路）

氣源氮氣壓力一般為0.3~0.4MPa,然后經(jīng)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后至密封處的氮氣壓力高于被密封的煤氣壓力0.02~0.03MPa左右,以保證煤氣不外泄。氮氣耗量以較低為宜。無備用氣源，原則上無氮氣時停機。

高壓密封支路

供緊急快切閥軸封、調(diào)速閥軸封用氮氣。

7．高低壓發(fā)配電系統(tǒng)

高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置，是利用高爐煤氣壓力能，通過透平膨脹作功驅(qū)動發(fā)電機的回收裝置，是高爐系統(tǒng)的一項附屬設(shè)備。由余壓發(fā)電的特點決定了發(fā)電機的出力不能根據(jù)負(fù)荷的需要調(diào)節(jié)，而只能根據(jù)高爐工況變化進行調(diào)節(jié)，在保證高爐爐頂壓力穩(wěn)定的前提下，盡可能多發(fā)電，u出力隨著高爐爐頂壓力波動而變化。

7．1系統(tǒng)的構(gòu)成

同步發(fā)電機：發(fā)電機選用北京這重型發(fā)電廠無刷勵磁通步發(fā)電機。由于使用現(xiàn)場多灰塵，發(fā)電機采用封閉自循環(huán)同風(fēng)、水冷卻通風(fēng)的方案。發(fā)電機采用帶永勵磁方式，能滿足自動和手動勵磁調(diào)節(jié)及滅磁、強礪磁的要求狀態(tài)下運行5分鐘，以便卸掉負(fù)荷，并且能從發(fā)電機運行狀態(tài)過渡到電動運行狀態(tài)，同時也能滿足在運行中由同步電動機狀態(tài)恢復(fù)到發(fā)電機狀態(tài)，礪磁裝置也同樣具有自動適應(yīng)的能力，而發(fā)電機在電機運行狀態(tài)下輸出的無功功率可以根據(jù)電網(wǎng)的需要進行調(diào)節(jié)。

7．2高低配電系統(tǒng)：由4臺手車式高壓柜組成。并網(wǎng)設(shè)置有手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)、自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)；保護功能設(shè)置有：縱聯(lián)差動保護、過電流保護、低電壓保護、失磁、低周波、逆功率等項保護功能。

7．3低壓電控系統(tǒng)

液壓油站電氣控制：

兩臺油泵互為備用，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于11MPa時（110kgf/c㎡）備用油泵自動投入，故障排除后手動停止。油溫低于20℃，油泵不能自啟動。此時必須加溫，待溫度上升至25℃時，加熱器自動斷開，方可啟動油泵。

潤滑油站電氣控制：

加熱器控制。手動操作加溫，溫度到25℃時，自動斷開，加熱器停止工作。

兩臺油泵互為備用：當(dāng)潤滑油管、zui遠處油壓低于約0。08MPA（0。8KGF/CM2）時，輔助油泵自動投入，系統(tǒng)油壓高于約0。2MPA（2KGF/CM2）時，手動停止。

閥門聯(lián)鎖

噴霧水電動球閥的啟閉操作可在控制室及現(xiàn)場兩地操作。運行方式可連續(xù)噴水或間斷噴水，通過時間繼電器，整定延時，定時對噴霧水電動球閥開啟和關(guān)閉，達到間斷噴水，當(dāng)密封罐水位超限，聯(lián)鎖動作，關(guān)閉該閥門。

沖洗水電動球閥，開啟與關(guān)閉可在控制室及現(xiàn)場操作箱進行。同時當(dāng)密封罐水位超限，聯(lián)鎖動作，關(guān)閉該閥門。

排水電動球閥，開啟與關(guān)閉可以控制及現(xiàn)場操作箱進行。同時于緊急快切閥啟、閉互鎖，當(dāng)緊急快切閥全關(guān)時，經(jīng)整定延時約120秒后，排水閥自動全開。當(dāng)緊急快切閥全開時，自動系統(tǒng)觸點閉合，排水閥自動關(guān)閉。

泄壓旁通，啟閉可在控制室及現(xiàn)場兩地手動操作，同時與入口液壓插板閥互鎖。當(dāng)液壓插板閥全開時，泄壓旁通閥關(guān)閉。當(dāng)液壓插板閥全關(guān)時，泄壓旁通閥自動開啟。

電動盤車可在現(xiàn)場就地手操，啟動盤車電機。起動時，掛上盤車裝置，當(dāng)超6R/MIN時，行程開關(guān)動作，自動停電機。

8．自動控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)儀表，主要采用日本橫河株式會社UXL中小型集散型控制系統(tǒng)，美國HONEYWELLG公司TDC3000集散控制系統(tǒng)。

透平軸運動的測控儀表采用BENTLY公司的3300儀表。

電液伺服控制器，選用航天部609所研制的產(chǎn)品。

系統(tǒng)組成

由反饋控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、高爐頂壓復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)、超馳控制系統(tǒng)、電液位置伺服控制系統(tǒng)、氮氣密封壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)、順序邏輯控制系統(tǒng)等組成。

由以上系統(tǒng)對機組進行啟動運行，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，順利完成裝置的啟動、升速、并網(wǎng)、升功率、頂壓調(diào)節(jié)、正常停機、緊急停機、電動運行、正常運行等項操作及控制。