带与不带启动阀的TRT机组转速控制

吕兵兵（中冶南方工程技术有限公司自动化二所，湖北武汉　430223）

带与不带启动阀的TRT机组转速控制

吕兵兵
（中冶南方工程技术有限公司自动化二所，湖北武汉430223）

【摘要】针对当前TRT两种不同的典型工艺布置，对带与不带启动阀的两种TRT升速过程进行了比较，并分析了差异原因。针对转速控制，推荐带启动阀的TRT工艺布置。

【关键词】TRT；启动阀；静叶；转速

Speed Control of TRT Unit With and Without Starting Valve

LV Bingbing
(No.2 Automation Dept. of WISDRI Engineering & Research Co., Ltd., Wuhan 430223, China)

【Abstract】Regarding the existing two different types of TRT process layout, the two TRT speeding up processes with and without starting valve are compared while the reason for the difference is analyzed. For speed control, TRT process layout with starting valve is recommended.

【Key words】TRT; starting valve; static blade; rotating speed

1　引言

TRT高炉煤气余压回收透平装置（Top Gas Pressure Recovery Turbine）利用高炉煤气余压驱动透平旋转，并拖动发电机组，将高温高压高炉煤气，转换成电能并向电网供电。TRT回收的能量约占高炉风机所需能量的30%~50%[1]，节能效果明显。

在对高炉TRT装置的控制中，有两点与安全生产直接相关，一是稳定控制其升速过程，使其成功并网，二是充分保证高炉炉顶压力的稳定调节[2]，而前者是后者的基础和前提。TRT转速的稳定控制并成功并网和其工艺布置有直接的关系。本文结合当前TRT的两个实际工程的典型工艺布置进行比较，并分析其优缺点。

2　工艺过程

阳春新钢铁2#1250 m3高炉TRT的工艺布置如图1所示。

图1　带启动阀的TRT典型工艺布置图

高炉煤气经过布袋除尘系统后，经入口电动蝶阀、入口电动插板阀、紧急切断阀后进入透平机，入口电动蝶阀段并接有一个液压启动阀，紧急切断阀段并接有一个电动均压阀。然后经出口电动插板阀、出口电动蝶阀后进入厂区煤气管网。旁通快开阀在紧急停机或者切换高炉顶压调节的控制权时才会用到。

涟钢7#3200 m3高炉TRT的工艺布置如图2所示。高炉煤气经过布袋除尘系统后，经入口电动蝶阀、入口电动插板阀、紧急切断阀后进入透平机，紧急切断阀段并接有一个电动均压阀。然后经出口电动插板阀、出口电动蝶阀后进入厂区煤气管网。旁通快开阀在紧急停机或者切换高炉顶压调节的控制权时才会用到。与图1工艺布置对比，入口电动蝶阀段取消了并接的液压启动阀。

图2　不带启动阀的TRT典型工艺布置图

3　带液压启动阀的TRT升速控制过程

升速过程一般经历三个阶段。

第1阶段为启动升速阶段(0~1200 r/min)，静叶将会自动设置打开16%左右，入口启动阀将自动切到“自动”控制状态，升速速率大概为3（r/min）/s，本升速过程完全通过启动阀来控制转速。

第2阶段为快速升速阶段(1200～2300 r/min)，要快速通过共振区，升速速率大概为20~25（r/min）/s，本升速过程完全通过启动阀来控制转速。

第3阶段为并网准备升速段(2300～3000 r/min)，升速速率大概为5~10（r/min）/s，本升速过程仍然完全通过启动阀来控制转速；当转速达到3000 r/min时，稳定转速，准备进行并网操作，当发电机和电网之间的频率、相位、电压三者接近或相等等外部条件满足时，发电机并网。

注意，起机时静叶的预设开度不能太大，如果静叶开度过大，虽然通过煤气量增加，但是透平入口压力(前压)会骤降，透平转速也无法达到工作要求；同时高炉顶压也不能太低，顶压低于80 kPa也无法成功并网；顶压低于100 kPa时，并网发电并没有实际意义，每小时的发电量只有几百kW·h，得不偿失。

阳春新钢铁2#高炉TRT升速参数记录如表1所示。

表1　阳春新钢铁2#高炉TRT升速参数记录

并网成功且将入口电动蝶阀打开之后，启动阀将自动关闭，静叶将会自动关闭一定角度，静叶投入全自动控制，TRT开始调节顶压。

4　不带液压启动阀的TRT升速控制过程

由于工艺设计未配置启动阀，转速控制只能通过“手动”调节入口电动蝶阀和静叶开度来完成。

升速过程同样经历三个阶段：

第1阶段为启动升速阶段(0~900 r/min)，由于静叶密闭性差，保持静叶开度为0%时，

通过调整入口蝶阀开度，转速可达到900 r/min左右，因此当转速低于900 r/min基本上无法通过静叶来控制。

第2阶段为快速升速阶段(900 r/min ~2200 r/min)，在快速通过共振区时，主要通过控制静叶开度来完成，旁通快开阀同时关闭。由于透平入口压力(前压)需要不小于75 kPa，应尽量保证透平入口压力不小于150 kPa。入口电动蝶阀开度应不小于30%。

第3阶段为并网准备升速段(2200～3000 r/min)，过共振区时静叶最大开度限定在20%，当转速大于2200 r/min时应将静叶开度调整至7%左右，此时转速可稳定在3000 r/min左右，准备进行并网操作等。

涟钢7#高炉TRT升速参数记录如表2所示。

表2　涟钢7#高炉TRT升速参数记录

并网成功后，入口电动蝶阀根据生产实际打开一定角度，静叶投入全自动控制，TRT开始调节顶压。

5　是否设置液压启动阀的TRT升速控制过程对比

采用带液压启动阀的TRT装置，其升速过程在各参数通过实验得出后，静叶固定某一开度，启动阀设置为“自动”状态，三个升速过程不需要操作人员的参与，可实现全自动升速。没有带液压启动阀的TRT装置，其升速全过程要通过不断“手动”调节入口电动阀和静叶的开度来控制转速；且在启动升速阶段，转速低于某一值（如900 r/min），基本上是无法通过静叶来控制的，增加了操作人员的工作强度和难度。

导致上述差异的原因主要有两个，首先，启动阀所在的工艺管道管径通常为入口蝶阀所在管道的三分之一左右，对应的启动阀开关对高炉煤气介质的流通影响更灵敏，进而对透平转速的调节更灵敏。其次，启动阀通常为液压驱动，而入口蝶阀通常为低压电源驱动，液压驱动系统具有传动功率大、平稳的特点，从而使得带液压启动阀的TRT装置在升速全过程能既快又好地实现对转速的稳定快速控制。

6　结语

采用带有液压启动阀的TRT装置，在透平升速及并网过程中，明显优于不带有液压启动阀的TRT装置，能既快又好地实现对转速的稳定快速控制。

本文提到的两种对应不同容积的高炉TRT工艺装置，升速过程中相应的具体参数值可能有些许不同，但不影响本文的结论。

[参考文献]

[1]程伯兰.高炉炼铁工艺及计算[M].北京：冶金工业出版社，1991.

[2]周彬，刘立新，郝吉廷.前压控制方案在高炉TRT上的应用[J].冶金动力，2010，138（2）：41- 43.

[3]杜凤祥.高炉煤气余压发电装置两种工艺比较[J].冶金动力，2005，109（3）：4- 8.

作者简介：吕兵兵（1984-），男，硕士研究生学历，工程师，主要研究方向为冶金系统炼铁自动化。

收稿日期：2014－12－30

【中图分类号】X757

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764(2015)04-0004-02