高炉煤气余压透平发电装置工艺流程概述及常见故障与处理

闫海斌

摘 要:本文结合高炉煤气余压透平发电装置工艺流程及工作实践,并对TRT运行中部分常见故障处理进行分析。

关键词:高炉煤气余压透平发电装置TRT工艺流程常见故障分析处理

中图分类号:TF083.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0056-02

高炉煤气余压透平发电装置(即Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,简称TRT)。下面就TRT工艺流程及运行中部分常见故障处理进行分析。

1 工作原理及工艺流程

1.1 工作原理

TRT工作原理是利用高炉炉顶煤气的压力能和热能,通过透平机膨胀做功,将其转化为机械能驱动发电机发电的一种装置,在大、中型高炉上普遍采用。

1.2 工艺流程分类及优缺点

1.2.1 TRT并联主要工艺流程

高炉煤气经重力除尘、干法布袋除尘后分为两路,一路经TRT入口蝶阀、电动插板阀、快速切断阀后进入TRT透平机做功,并带动发电机做功发电。TRT装置设旁通快开阀,以保护机组的安全运行。TRT透平机出口设电动插板阀、电动蝶阀等设施与低压煤气管网相连。干法除尘后的另一路作为TRT发电装置的备用系统,经电动减压阀组将高压煤气减压成为低压煤气后与低压煤气管网相连。

这种配置使净高炉煤气不经减压阀组而进入TRT,TRT停机时煤气经减压阀组进入低压煤气管网。这种布局使TRT在进出口插板阀关闭时自成体系,设备便于检修。TRT运行时减压阀组处于关闭状态,煤气不流经减压阀组。

由于有些高炉的减压阀组选型时其密封要求不高,在TRT运行时有较大的煤气泄漏,透平机的最佳性能得不到发挥。

TRT并联如图1所示。

1.2.2 TRT串联主要工艺流程

高炉煤气经重力除尘、干法布袋除尘、减压阀组通过TRT入口蝶阀、电动插板阀、快速切断阀后进入TRT透平机做功,并带动发电机做功发电。做功后的低压高炉煤气进入厂区低压管网。TRT装置设旁通快开阀,以保护机组的安全运行。TRT透平机出口设电动插板阀、电动蝶阀等设施与低压煤气管网相连。

TRT系统串联于高炉减压阀组之后,高炉煤气必须经减压阀组后才能进入TRT系统。TRT运行时减压阀组处于全开状态,旁通阀组处于全关状态。此系统最大限度地提高煤气压力能的回收效率,提高发电量方面有着明显的优势。

TRT串联如图2所示。

1.2.3 串并联工艺流程的优缺点

(1)并联工艺的缺点:减压阀组为电动调节阀,易出现卡涩或关不严留有一定开度,导致部分煤气泄漏；高炉不顺,顶压变化频繁,为保证减压阀组调整顶压质量,TRT需要电动运行或停机。

(2)并联工艺的优点:阀门设备少,维护工作量小；TRT岗位人员操作量小,操作相对简单。

(3)串联工艺的优点:增加管道旁通阀、液压伺服实现全关或特殊情况下调整顶压；高炉不顺,减压阀组调整顶压,可实现TRT发电机手动运行；叶片运行产生积灰在手动运行时可实现静叶全开,煤气通流阻力小,叶片积灰少。

(4)串联工艺的缺点:设备增多设备维护工作量大；事故情况下需要监控TRT旁通阀及煤气管网旁通阀组的动作情况,操作量增大。

2 TRT常见部分故障分析及分析处理

2.1 发电机发生着火、剧烈振动

(1)故障现象:发电机冒烟、起火；发电机组发生剧烈的振动；励磁系统冒烟,起火,影响发电机正常运行。

(2)处理方法:立即拉开发电机出口开关,并将电压减至最低,将发电机及6.3kV出口母线停电,如发电机及励磁系统着火应迅速紧急停机,同时打开窥视窗进行灭火,此间盘车电机不停,以防大轴弯曲,检查发电机本体及相关设备故障情况。

2.2 紧切阀自带阀台插装件内漏

(1)故障现象:开阀时供油量不足,紧切阀打不开,机组调节缓慢,影响机组安全运行；对油缸及管路本身造成较大冲击,降低油缸使用寿命,增加设备运行安全风险。

(2)处理方法:将紧切阀一体阀台拆除,更换为分体阀台,将原机组危急保安器油管、紧切阀动力油管、紧切阀回油管,分体阀台动力油管、分体阀台回油管等部分重新进行配管安装并进行清洗,阀台与油缸间连接管路由钢管改为高压软管。

2.3 循环水系统管道振动较大

(1)故障现象:水泵出口压力高,电动机运行电流高,循环水泵实际运行效率低于设计值,泵设计参数与实际不匹配,运行效率低；冷却器设备结垢快,冷却效果下降,冷却风温、油温升高。

(2)处理方法:改变叶轮结构尺寸,将前曲式叶片泵轮改为后曲式叶片泵轮,将泵轮尺寸缩小,在远端设备高点加装排气阀,投运前打开,放完空气见水后关闭,循环水中加入缓释阻垢剂,降低冷却器设备结垢速度,增强冷却器设备换热效果,检修凉水塔,提高换热效果,降低冷却水温度。

2.4 发电机出口开关跳闸

(1)故障现象:系统冲击,微机监控系统有声、光显示；发电机出口开关跳闸；发电机各表计指零；发电机相关的微机保护有故障显示。

(2)处理方法:根据保护动作情况检查发电机本体及保护范围有无异常情况(如烟气,明火,响声,烧痕,焦味等)；将发电机停电；如未见明显故障点,测定发电机绝缘；经测绝缘发现发电机内部故障,汇报调度；如经测绝缘未发现问题,经请示调度同意后,发电机可从零起递升加压,升压过程中如发现问题应立即停机处理,若没发现问题可判定是保护误动,发电机可直接并列运行。

2.5 发电机不同期并列故障

(1)故障现象:发电机瞬间有较大的冲击电流,各表计指针均大幅度摆动；透平发电机组发生强烈振动。

(2)处理方法:检查发电机本体若无异常音响及振动,证明发电机已拖入同步,发电机可不必停机；若音响及振动未消失,应立即将发电机解列,按内部故障处理。

2.6 发电机监盘操作

(1)发电机的额定功率因数为滞后0.8,运行中允许有变化。

(2)有功功率波动如果功率因数在0.8～0.9缓慢波动时可以不操作继续监视,当功率因数大于0.9时,应调整“增磁”按钮使功率因数保持在0.8～0.9之间。如果由于有功波动大造成功率因数在0.9～0.7之间剧烈波动时,将励磁方式改为手动。

(3)高炉减风或TRT电动运行时,应调整“减磁”按钮,适当减少无功功率。

(4)发电机可以在三相不平衡工况下运行。此时定子电流三相之差不得超过8%,且每相电流不得超过额定值。

(5)发电机进风温度正常时应在20℃,启动运行时不低于5℃。

(6)发电机进风温度正常时最高为40℃。当进风温度有变化时,定子电流额定值相应调整。

(7)发电机电压允许在6.3kV±5%范围内变化。如果发电机电压和定子电流在许可范围内,允许发电机连续运行。

(8)发电机频率允许在50±0.5HZ内变化,此时可以带额定负荷运行,超出时,应以各部温升不超过允许值为限。

(9)当发生单相接地时,立即与上级变电所联系,确认是否为系统故障,如果是TRT发电机故障,应立即停机；如是系统接地,发电机在单相接地的情况下允许运行半小时,超过半小时则立即停机。

3 结语

TRT经过多年在生产一线运行,目前性能基本趋于稳定,一旦设备发生故障,首先要积极处理,并按流程逐级汇报,按工艺要求认真处理和维修,千万不可擅作主张,以免带来更大的不必要的损失。

在现在提倡炼铁生产节能降耗,发展循环经济,创造环保综合效益的大趋势下推广TRT发电机组与减压阀组串联的工艺流程无疑有着较大的推广价值。TRT发电机组与减压阀组串联工艺流程的实现,是TRT发电机组工艺的一次革命。

参考文献

[1] 印建安.高炉煤气余压发电装置中炉顶压力稳定性分析与控制试验研究[D].浙江大学,2003.

[2] 罗继胜,杨东.马钢三钢轧连铸机塞棒控制率98%[N].中国冶金报,2008,05,15.

[3] 王维兴.TRT,值得关注的节能技术[N].中国冶金报,2007,06,28.

[4] 道尔吉.烧结机风闸的自动控制及业绩[N].世界金属导报,2008,04,01.