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高炉工艺与TRT

发布日期:2019-12-27
一、炼铁生产与TRT工艺概述
1.概述
TRT是“高炉煤气余压透平发电装置”的缩写,是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置,它利用高炉炉顶煤气所具有的压力能和热能,通过透平机膨胀做功转化为机械能,从而驱动发电机发电。这种发电方式既不消耗任何燃料,也不产生环境污染,发电成本极低,是高炉冶炼工序的重大节能项目,经济效益十分显著。
在炼铁生产中,当高炉炉顶煤气压力大于30kPa时,即可采用TRT装置将这部分压力能回收。其工作原理是煤气的余压使煤气在透平机内进行膨胀做功,推动透平机转动,进而带动发电机转动,发出一定的电量。TRT装置所发出的电量与高炉煤气的压力、流量和温度有关,一般吨铁发电量为30~40kWh(目前我公司为24 kWh/吨铁)。高炉煤气如采用干法除尘可以使发电量提高36%,且温度每升高10℃,会使透平机出力提高10%,进而使TRT装置最高发电量可达54千瓦时/吨铁。
在设备上,TRT装置代替了原来煤气系统的高压阀组。不同的是,原煤气系统的高压阀组将煤气的压力能白白泄漏掉了,而TRT装置可以回收高炉鼓风能量的30%左右。
目前,全国已有成百套TRT系统在运行,但是其发电量有很大的差异。
运行方式:在减压阀组之前转入TRT进口管。高炉煤气经全封闭液压插板阀,紧急切断阀,启动阀和速关阀,可调静叶进入透平膨胀,带动发电机发电。TRT的运行工况有:起动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机;在能量利用方式上分为:部分回收方式和全部回收方式;在操作方式上分为:手动、半自动和全自动。
阀位开度:阀位开度控制是将可调静叶按一定速率逐渐开启或关闭,使系统平稳过渡,防止炉顶压力过大的波动,并将开度停留在事先设定的位置上,以限制流过透平的煤气量,进而控制发电机的转速和输出功率和作用。另外还有一个更重要的作用是从高炉拉煤气的作用。可调静叶在未参与自动调节时,是通过开度设定来控制可调静叶开度的。
转速调节:转速关系到发电机与电网的同步和安全运行,也关系到其它辅机的启停。当转速过高或发电机周波过高和过低时都要跳闸而紧急停机。
负荷调节:负荷控制功能是防止电网发生故障,使发电机超负荷,使透平发电机输出功率在设计范围内波动,通过专用调节器进行控制,用最大负荷设定限定负荷。
TRT与减压阀组并列运行时,送入TRT炉顶压力调节器的炉顶压力测量值与高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的测量值是同一信号;同时将高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的设定值送入TRT炉顶压力调节器,经过炉顶压力设定值偏差(减去或加上一个固定差值)运算后,使其略低于或高于高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的设定值,然后作为TRT炉顶压力调节器的设定值。这样就能使TRT炉顶压力调节器自动跟踪高炉的设定值,同时也决定了高炉顶压的设定权仍在高炉,高炉操作工只需同以往一样操作即可。高炉炉顶压力可由TRT控制,也可由减压阀组控制,有时是两者同时进行炉顶压力的控制。
2.TRT发电的运行控制
TRT准备启动时,先开启润滑油系统和液压系统,静叶手动灵活,并能读出静叶开度,检查电气正常,各系统阀门正常,旁通阀在“手动“位置并处于关闭状态,盘车启机升速。
并网阶段;把转速调整到接近3000r/m时;自动准同期装置微调控制转速上升或下降,自动接近电网的频率和相位(也可手动控制一转转接近),当频率和相位与电网一致后,自动或手动并网。发电机并列以后即保持与电网周波同步,转速测量值稳定在约3000转基本不变。
并网步骤(手动升压自动准同期操作):
1. 按顺序投入励磁屏开关1KKA、2KKA、1KKB、2KKB;
2. 按下励磁屏SB1钮,红灯亮起;
3. 将1QK钮投到通道A;
4. 将2QK钮投到就地;
5. 将3QK钮投到恒电压;
6. 待透平机转速至2850转以上时,操作4QK增磁升压;
7. 待透平机转速接近3000r/min时,用“增磁”旋钮调发电机电压至与系统电压相同。
8. 检查开关柜DCS联跳发电机压板在“投入”位。
9. 检查开关柜发电机保护出口压板在“投入”位。
10. 检查发电机系统无接地。
11. 将同期屏中的同期开关投到自动;
12. 保持透平机机转数在3000r/min,调整“增/磁”钮将系统电压与发电机电压、系统频率与发电机频率调至一致,按下同期屏的同期钮,投合闸控制开关,待自动准同期表屏幕显示“同期合闸成功”及远端电脑的铃声响起,确认并网成功。
13. 将同期屏中的同期开关投到切除。
14. 视发电机定子电流表,调整“增磁”旋钮,适当增加无功负荷。
15. 当无功Q=1MW时,3QK运行方式开关由恒电压切换至恒无功运行方式。
16. 全面检查、汇报、记录。
TRT正常停机:通知高炉主控减压阀组,待高炉确认后,将静叶的控制方式转为“手动”,慢关静叶减少有功,同时减少无功。当静叶慢关到5%时,关闭入口蝶阀,将旁通阀转手动,联系高炉转减压阀组控制,点击停机按钮发给高炉,慢关紧急切断阀,到位后,TRT自动解列。
1)重故障停机时,立即点击紧急停机,向高炉发出紧急停机信号。
2)当自动紧急停机未实现时,应立即按下操作台紧急停机按钮,如不动作,在做好防煤气的情况下立即到透平机主油泵侧拍下危急保安器。
3)确认快切阀和静叶全关,旁通快开A、B阀应根据高炉顶压开到预定开度(若未开,应立即根据高炉炉顶压力手动调整旁通快开阀A、B开度),发电机解列,机组转速下降。记录转子惰走时间
4)紧急停机时注意辅助油泵是否在润滑油远点压力<0.1MPa 时自动投运,如未自动投入立即手动投运。
5)汇报调度室TRT紧急停机。
6)转子静止后投入盘车装置。
7)联系相关人员查找停机原因。
二、高炉煤气气体产生与传输
AV50风机在运行中以稳定的风压,提供稳定的风量。送到炉前的风经加热炉(1320℃)后,进入炉内(理想情况下应保持在1900m3/min)与原燃料混合燃烧,产生了高炉煤气。顶压调节,随炉况、压力、调整,合理设定值应在150kPa附近,每4分钟左右翻一次料(TRT的压力曲线随即波动),受进料的温度、湿度影响很大(雨天炉况不顺)。操作过程中,随时对于进风量调整;对于比较大的调整(如坐料、蹦料,铁水运输调整出铁时间等)就需减小风量了。
炼铁对供热风的操作主要是保证高炉的顺行。现在采用无料钟方式,在过渡仓内必须建立与炉内相等压力,才能将料投入炉中,当测点取的位置应与炉体很近时,应能比较真实的反映高炉的实时情况。再有就是用风量的问题,高炉最希望的就是稳定风压,所以有时用富氧,尽管提高了成本,但对高炉用风量平稳要求及整体热能分布配置。
三、提高TRT发电量的措施
1.积极采用高炉煤气干法除尘技术装备。
2.提高高炉炉顶煤气压力,减少煤气从炉顶到透平机的压力损失(新一号高炉的炉顶压力为80-150kPa)。提高炉顶煤气压力还可以带来产量的提高、高炉工作稳定以及可以冶炼低硅铁等多方面的好处。
3.保持高炉煤气稳定地以最大发生量供给透平机,这要求高炉生产稳定地处于高水平状态。这样就可以关闭煤气系统的高压阀组,使高炉煤气全量通过TRT透平机。
4.适当提高TRT煤气入口温度。在煤气压力不变的条件下,煤气温度高,煤气压透平机内体积膨胀大,就会使发电量提高。但高炉正常生产状态下炉顶温度不能超过350℃,因此优化高炉炉顶煤气温度和TRT发电能力,寻找最佳点是运作好TRT的关键技术之一。
5.调整好TRT入口的静叶角度。在煤气管网中设置能进行煤气压力调节的设备,通过调整静叶片的角度,来控制煤气的压力和输出功率,可以使高炉炉顶压力波动小,同时TRT的输出功率也可以处于稳定状态,这可以用小型计算机来进行控制。
系统的高压阀组,使高炉煤气全量通过TRT透平机。
4.适当提高TRT煤气入口温度。在煤气压力不变的条件下,煤气温度高,煤气压透平机内体积膨胀大,就会使发电量提高。但高炉正常生产状态下炉顶温度不能超过350℃,因此优化高炉炉顶煤气温度和TRT发电能力,寻找最佳点是运作好TRT的关键技术之一。
5.调整好TRT入口的静叶角度。在煤气管网中设置能进行煤气压力调节的设备,通过调整静叶片的角度,来控制煤气的压力和输出功率,可以使高炉炉顶压力波动小,同时TRT的输出功率也可以处于稳定状态,这可以用小型计算机来进行控制。
6.提高TRT设备运行率。首先,要提高TRT设备的开工率,延长TRT稳定运行的时间,并力争在高水平状态下工作。
7.合理优化TRT工艺技术参数。优选TRT工作性能曲线,使TRT功能与高炉正常生产进行优化匹配。一般TRT透平机出力与高炉有效容积比为4.0~4.3。

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