TRT故障时对高炉顶压的影响及对策

韩相坤

摘要：TRT技术的发展是二次能源利用，对降低炼铁成本具有重要作用。然而，在TRT系统失效的情况下，如果没有可靠的高炉顶压保护措施，将对高炉生产产生很大的影响。简要介绍了TRT运行中出现的故障对高炉顶压的影响及解决方法。

关键词：TRT故障;高炉顶压;影响;对策

1 工艺过程及TRT控制方式

多年以来，首次成功引进圆形煤层煤气净化技术后，高炉以其高压炉顶和独特的煤气净化方法得到了业界的认可。目前，已有10多家钢铁企业采用了这一制度。

设计工作原理如下：

（1）TRT不运行时，关闭TRT进出口管阀门，打开旁路阀组，用环缝调节高炉炉顶压力。（2）TRT在正常工作条件下，旁通阀组是完全封闭的，环形缝洗涤器是在恒定压差的工作模式下，顶部的压力炉只是由TRT控制，和高炉的炉顶压力控制调节阀的旁路阀组与静态叶片。其设定值比高炉顶压高3kPa。（3）TRT启动时，顶升控制由环形狭缝传给旁路阀组电动调节阀，再由旁路阀组传给静叶。（4）TRT停止时，顶压控制从TRT转移到旁路阀组，再从旁路阀组转移到环隙。

旁路阀组的控制由高炉主控制室指导。在TRT运行过程中，高炉控制室授权TRT控制室控制旁路阀组。

传统设计和运行方式有以下问题在实际操作：在启动和停止的情况下，控制的最高压力的炉前需要则通过旁通阀组，操作过程更复杂，炉前的顶部的压力很容易引起波动，和高炉的稳定甚至可以受到误操作。另一个问题是TRT和旁路阀块距离高炉较远，调节过程存在较大的滞后，调节精度不够，特别是当高炉分布时，效果更大。根据上述问题，我们已经改善了控制方式的TRT，将原设计的静叶调节炉顶压力改为静叶控制透平机入口压力（已获国家专利技术），和顶部的顶部压力炉前仍由环缝控制。透平机入口压力为P2=P1-△P，

其中P1——高炉顶压设定值，

P2——虚拟的透平机入口压力设定值，

△P——环缝差压设定值。

上式可通过PLC编程实现。

经过这样的改变后，TRT的控制过程为：在TRT启动前，在操作站上将高炉顶压设定值/透平机入口压力选择开关（软件实现）置于透平机入口压力侧，TRT系统进行低压启动→机组升速→机组并网→升功率，当透平进气压力测量值等于透平机入口压力设定值P2时，顶压调节器投自动进行无扰切换，静叶开始自动跟踪P2，波动范围在±3kPa之内。由于塔后压力稳定，促使炉顶压力进一步稳定，在高炉布料时可控制在±5kPa之内。同时该操作方法由于始终处于环缝调节炉顶压力，面不使用旁通阀组进行炉顶压力调节过渡，所以操作步骤大为简化，TRT系统的整个投运过程由原来的专职人员操作15h左右，缩短到现在的由普通操作工操作30-40min。

控制过程如下：

（1）不論TRT工作与否，高炉顶压始终由环缝控制。

（2）TRT运行时静叶调节TRT入口压力，旁通阀组的调节阀配合静叶控制TRT入口压力，其设定值比P2高3kPa。

2 典型故障对高炉顶压的影响

2.1 TRT静叶突然全关对高炉顶压的影响

TRT由于静叶突然全关，TRT入口前管道压力升高，造成炉顶压力超高，高炉放散阀开启，高炉要求TRT停机。

当系统要求静叶向开启方向运动时，控制静叶的伺服阀在执行过程中突然收到反向动作指令，导致静叶完全关闭。通过对机械、液压、仪表控制等专业技术人员故障原因的分析，确定故障原因如下：

（1）PLC系统输出模板故障。

（2）PLC输出模板至静叶伺服阀电缆故障。

（3）伺服阀放大器故障。

经现场检查，电缆绝缘正常，更换输出模板和伺服阀放大器，系统投入运行。由中国运载火箭技术研究院第十八研究所对伺服阀进行了测试，得出PLC系统输出模板失效的结论。

2.2  UPS电源停电对高炉顶压的影响

高炉区域停电造成TRT辅助动力电源停电，由于TRT入口快切阀切断而旁通阀组没有及时打开，造成高炉顶压直线上升，高炉放散管打开后顶压仍达到350kPa。由于停电，操作人员无法在电脑上操作旁通阀，只能到现场手动开启旁通阀组泄掉高炉顶压。事后查看设备管路，洗涤塔出口管道膨胀节，TRT入口管道膨胀节严重变形。

原因分析：由于TRT辅助电源停电，TRT快切阀快速切断煤气，同时发出信号使旁通阀组在0.5s内快开。可是由于TRT系统UPS电源当时恰逢故障状态，导致PLC控制柜也处于停电状态.信号无法从TRT控制室PLC系统传出，旁通阀组也就无法开启。

2.3  TRT入口压力测量信号故障对高炉顶压的影响

2011年5月14日3时18分，TRT入口压力测量值为零，TRT静叶全关，造成炉顶压力超高，高炉放散阀开启。故障原因为TRT入口压力测量信号变送器故障，导致输出信号为零，TRT控制系统据此作出判断导致静叶全关。

3 解决措施

为了从根本上解决TRT系统故障时对高炉带来的影响，我们采取了以下措施：

3.1 增加TRT入口压力超高旁通阀开启功能

在系统编程中实现，当控制系统检测到TRT入口压力实际值高于设定值P2一个数量级后（一般规定高于20kPa），认为TRT系统出现问题，此时PLC系统发出指令，要求旁通阀组的主作用快开阀开启，泄掉超高的压力，对高炉进行保护。

3.2 增加炉顶压力超高旁通阀开启功能

该项功能作为TRT入口压力超高旁通阀开启的后备保护，不论什么原因，只要检测到炉顶压力测量值高于设定值一个数量级（一般规定高于10kPa），高炉的DCS系统发出指令要求旁通阀组的主作用快开阀开启，泄掉超高的压力，对高炉进行保护。

3.3  TRT入口压力测量采用双路控制

由于TRT入口压力测量信号的重要性，一旦该信号出现虚假或故障，将导致TRT系统出现误动作，因此引入双测点进行双路“与”控制，这样降低了单路控制虚假信号带来的危害。

4 结语

通过对TRT控制技术的改进，提高了高炉在TRT故障时的保护能力。实际应用效果良好，满足了生产工艺的要求，投资少，见效快。

参考文献：

[1]王成.天津钢铁集团提高TRT机组发电量研究[D].天津大学，2017.

[2]刘磊.莱钢1080m3高炉TRT发电分析与建模[D].山东大学，2014.

（作者单位：河钢承钢能源事业部余能发电作业区）