摘要：梅鋼4號高爐TRT機(jī)組日前運(yùn)行十分不穩(wěn)定，在運(yùn)行的過程中故障較多，嚴(yán)重影響了高爐的正常生產(chǎn)的穩(wěn)定。通過對機(jī)組功率的計(jì)算及運(yùn)行狀況，分析設(shè)備故障發(fā)生的具體原因，并對機(jī)組的改造提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高爐；TRT機(jī)組；功率計(jì)算；原因分析

1 引言

TRT是(Blast Furnace Top Gas RecoveryTurbine Unit)高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置的簡稱，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(jī)做功,將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。它利用高爐爐頂煤氣所具有的壓力能和熱能，通過透平機(jī)膨脹做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式既不消耗任何燃料，也不產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電成本極低，是高爐冶煉工序的重大節(jié)能項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

梅鋼4號高爐TRT自運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)葉片斷裂，調(diào)節(jié)缸與連接板安全銷斷裂的現(xiàn)象，因此需要對其進(jìn)行功率計(jì)算及原因分析，找出出現(xiàn)故障的根本原因。

2 TRT機(jī)組功率計(jì)算

2.1 計(jì)算公式

根據(jù)絕熱方程式、理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)第一定律理想氣體絕熱過程應(yīng)用式可知：1m3煤氣在透平機(jī)內(nèi)所做的功W為：

TRT機(jī)組功率計(jì)算表達(dá)式：

2.2 影響TRT機(jī)組功率因素分析

2.2.1煤氣流量的影響

由公式1可知，發(fā)電功率(N)與高爐煤氣流量(Q)成正比關(guān)系。對于正常生產(chǎn)的高爐，在爐況穩(wěn)定的情況下，高爐煤氣發(fā)生量是維持在某一范圍內(nèi)波動(dòng)不大。因此在煤氣發(fā)生量穩(wěn)定的時(shí)侯，應(yīng)盡可能讓煤氣全部通過機(jī)組，使高爐煤氣流量Q為最大值。必須關(guān)閉與TRT并聯(lián)的調(diào)壓閥組，通過調(diào)整入口電動(dòng)蝶閥開度及透平主機(jī)的可調(diào)靜葉來穩(wěn)定控制爐頂壓力。

2.2.2煤氣壓力的影響

由公式1、公式2可知，提高入口煤氣壓力和降低出口煤氣壓力均有利于發(fā)電功率的提高，出口煤氣壓力由公司管網(wǎng)確定。提高發(fā)電量主要從提高入口煤氣壓力方面考慮，在爐頂設(shè)備允許的前提下。高爐爐頂壓力越高，發(fā)電越多。在爐頂壓力一定的情況下，入口管網(wǎng)系統(tǒng)及除塵裝置的阻力越小，發(fā)電量就越多。

2.2.3煤氣溫度的影響

由公式1、公式2可知，入口煤氣溫度與發(fā)電功率成正比關(guān)系。在壓力一定的條件下．高爐煤氣溫度高．體積增大，發(fā)電量上升。

2.2.4機(jī)組效率的影響

TRT作為高爐的附屬設(shè)備，要求以不影響高爐生產(chǎn)操作為基本設(shè)計(jì)原則，其運(yùn)行參數(shù)取決于高爐操作，透平機(jī)經(jīng)常處于高爐煤氣波動(dòng)的變動(dòng)工況狀態(tài)下運(yùn)行。另一方面，TRT透平機(jī)同其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械一樣，也有其固有的特性曲線，只有在其設(shè)計(jì)點(diǎn)范圍工作時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率才能達(dá)到最高。

高爐生產(chǎn)過程間斷裝入原料，煤氣流量會(huì)發(fā)生時(shí)大時(shí)小的變化。不能以最大煤氣流量作為透平設(shè)計(jì)點(diǎn)依據(jù)，以免使透平機(jī)長期處于欠負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，使機(jī)組效率下降；也不能選過小的煤氣流量作為透平機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)依據(jù)，否則透平機(jī)長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，不但效率降低，發(fā)電量也會(huì)受限，而且會(huì)影響機(jī)組壽命，嚴(yán)重時(shí)造成不能全部回收煤氣余能。

3 梅鋼4號高爐高爐TRT機(jī)組實(shí)時(shí)功率校核及效率

而目前機(jī)組實(shí)際工作輸出功率由圖1可知為：1.549萬kW，說明4號高爐TRT機(jī)組未達(dá)到設(shè)計(jì)工作效率。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)可以算出，目前4號高爐機(jī)組工作時(shí)總效率為76.87%。

4 梅鋼4號高爐TRT機(jī)組入口煤氣溫度異常情況下功率計(jì)算

4.1 當(dāng)TRT入口煤氣溫度為200℃時(shí)，機(jī)組功率計(jì)算

同樣可以計(jì)算出當(dāng)TRT入口煤氣溫度為120℃時(shí)，機(jī)組功率為17881.61kW；當(dāng)TRT入口煤氣溫度為100℃時(shí)，機(jī)組功率為16971.95kW；當(dāng)TRT入口煤氣溫度為70℃時(shí)，機(jī)組功率為15607.47kW；

綜上可知，高爐正常生產(chǎn)時(shí)高爐風(fēng)量為5800，煤氣發(fā)生量為55萬m3時(shí)，不同的TRT入口煤氣溫度對機(jī)組輸出功率數(shù)值如下：

5 梅鋼4號高爐TRT機(jī)組入口煤氣溫度異常情況下功率計(jì)算

5.1 當(dāng)煤氣發(fā)生量為80萬m3/h時(shí)，機(jī)組功率計(jì)算

同樣可以計(jì)算出當(dāng)TRT煤氣發(fā)生量為70萬m3/h時(shí)，機(jī)組功率為22758.41kW；煤氣發(fā)生量為60萬m3/h時(shí)，機(jī)組功率為19507.21kW；煤氣發(fā)生量為50萬m3/h時(shí)，機(jī)組功率為16256.01kW；煤氣發(fā)生量為30萬m3/h時(shí)，機(jī)組功率為9753.61kW；

6.結(jié)論

⑴梅鋼4號高爐TRT在正常生產(chǎn)時(shí)，煤氣發(fā)生量為55萬m3/h左右，而機(jī)組設(shè)計(jì)最大透平入口介質(zhì)流量為54萬m3/h，顯然機(jī)組參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，設(shè)計(jì)能力不夠；

⑵高爐在正常生產(chǎn)時(shí)，煤氣會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，當(dāng)煤氣發(fā)生量在50萬m3/h，機(jī)組總效率在76.87%時(shí)，此時(shí)機(jī)組輸出功率為15135.65kW，滿足設(shè)計(jì)正常工作輸出功率15846.62kW；（是否數(shù)據(jù)反了）當(dāng)煤氣發(fā)生量增大時(shí)，機(jī)組超出額定輸出功率，對機(jī)組設(shè)備正常運(yùn)行帶來影響；當(dāng)煤氣發(fā)生量在70萬m3/h，機(jī)組總效率為76.87%時(shí)，機(jī)組輸出功率為21189.91kW，超出機(jī)組最大設(shè)計(jì)功率20741.68kW，機(jī)組超最大負(fù)荷運(yùn)行，對機(jī)組設(shè)備影響較大。因此，在正常生產(chǎn)時(shí)需嚴(yán)格控制煤氣發(fā)生量，當(dāng)煤氣發(fā)生量出現(xiàn)異常情況時(shí)，TRT機(jī)組應(yīng)采取適當(dāng)措施避免機(jī)組出現(xiàn)異常；

⑶梅鋼4號高爐TRT機(jī)組對溫度的反應(yīng)較為敏感，當(dāng)TRT入口煤氣溫度為100℃，機(jī)組總效率為76.87%時(shí)，其輸出功率為15802.25kW，基本接近其額定功率15846.62kW，溫度稍微再升高，機(jī)組超出額定功率15846.62kW運(yùn)行；當(dāng)TRT入口煤氣溫度為180℃，機(jī)組總效率為82.56%時(shí)（發(fā)電機(jī)效率為96%，透平機(jī)效率在86%的狀態(tài)下），其輸出功率為20610.59kW，溫度稍微再升高，機(jī)組超最大負(fù)荷20741.68kW運(yùn)行，對機(jī)組設(shè)備影響較大。因此，需要生產(chǎn)嚴(yán)格控制入口煤氣溫度爐頂頂溫，當(dāng)TRT入口溫度出現(xiàn)異常時(shí)，TRT機(jī)組應(yīng)采取適當(dāng)措施避免機(jī)組出現(xiàn)異常。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 上海梅山鋼鐵股份有限公司.高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置.