一、前言
高炉煤气余压透平发电装置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下简称TRT），TRT是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收装置。
二、TRT简介
高炉炉顶煤气余压发电(TRT)系统一般在容积大于或等于1000m³的高压高炉上设置。高压高炉炉顶压力设计范围为0.12～0.25MPa(表压)．煤气发生量为10～70万m³ /h，TRT以后的干管压力视用户要求而定，一般为0.01～0.02MPa。
对于相同高炉，干式TRT的发电能力可比湿式增大30%左右。TRT系统设计涉及透平机和发电机、同步并网输配电设施、出入口管道与特殊阀件、脱水设备、供油和供水系统、控制系统与站区。
高炉煤气余压透平发电装置装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件。不产生任何污染，可实现无公害发电。是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
下图为膨胀机
三、TRT的组成部分
TRT装置由透平主机，大型阀门系统，润滑油系统，液压油系统，给排水系统，氮气密封系统，高、低发配电系统，自动控制系统八大系统。缓蚀阻垢和远程在线两个可选系统组成。
下图为发电机
四、工艺流程
高炉产生的煤气，经重力除尘器（部分工艺为环缝）进入TRT装置。经调速阀（并联入口电动碟阀），入口插板阀，过煤气流量计，快切阀，经透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平机出来的煤气，进入低压管网，与煤气系统中减压阀组并联。
发电机出线断路器，接于10.5系统母线上，经变电站与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。
下图为进口电动蝶阀和电动盲板阀
五、TRT功能
与减压阀组并联，替代其减压功能；
通过调节机组静叶，控制高炉炉顶压力；
煤气只是从TRT里流过，不消耗煤气，不改变煤气的化学成分；
降低减压过程的噪音。
下图为出口管道煤气排水器
六、主要设备工艺技术参数
1、透平机
型号：MPG8.6—270/150
工作介质：高炉煤气
进口额定流量：2318Nm3/min
进口温度：150℃
进口压力：270Kpa（G）
出口压力：11.5 Kpa（G）
工作转速：3000r/min
轴功率：6350KW
旋转方向：顺时针（从进气端看）
制造厂家：西安陕股动力股份有限公司
2、 三相同步发电机
型 号：QFW—8—2
额定功率：8000KW
额定电流：10.5KV
功率因数：0.8
转 速：3000r/min
制造厂家：南阳防爆电机有限责任公司
3、润滑油站
油箱容量：5600L
油泵流量：588L/min
油泵压力：1.0Mpa
电 机：15KW 电压：380v
润滑油滤油精度：20um
冷却水量：88t/h
4、动力油站
油箱容量：1000L
供油压力：12.5Mpa
供油流量：70L/min
电机功率：18.5KW
滤油精度：5um
冷却水量：4t/h
进水温度：33℃
工作介质清洁度：NSA1683—7级
下图为TRT主画面
七、机组启动前的检查与准备
1、检查透平机机身无松动螺丝，密封面完好，无漏油部位，监控用数据线完好。
2、电机系统检查
（1） 发电机、励磁机外部清洁，无损坏进出口风温度计完好，指示正常。
（2） 滑环应清洁，电刷接线应牢固，无接地短路。
（3） 电刷压力均匀，电刷在刷握能自由活动，间隙在0.1—0.2mm之间。
（4） 空冷室内干燥，无杂物、无渗水、漏水。
（5） 二次回路良好，磁场电阻调节灵活，接线牢固，接点无烧伤。
（6） 对开关、刀闸、互感器、架空线、自动调整励磁装置、继电保护装置等，按各专业规程进行检查。
（7） 保护、测量、操作、信号和周期回路的接线完整，并检查试验完毕，所有保护装置的整定值正确。
3、润滑油系统检查
（1） 检查透平油油质、油温、油位符合使用标准，油箱防水，关油箱排污阀，油温不低于25℃
（2） 辅助油泵的进口阀和出口阀在开启位置。
（3） 检查下列阀门状态
润滑油调节系统：自动调节阀投入，前后阀门在打开状态，旁通阀在关闭状态。
（4） 冷油器出入口油阀门在开启位置。
（5） 油过滤器出入口阀门在开启位置，将三通阀搬至投入的正确位置。
（6） 排泄阀均关闭，油系统管道无泄漏。
（7） 开启排油污电机。
（8） 开启辅助油泵。
（9） 在油管路系统冲油的同时检查所有法兰、接头丝扣、焊口是否有泄露处。
（10）打开高位油箱进油旁路阀上油，从窥视镜看到溢流时立即关闭旁通阀。
（11）检查润滑油压力和阀后压力调阀控制油压力正常稳定。
（12）检查机组各轴承，在回油管的窥视窗观察油流正常，远点油压不低于0.15Mpa。
下图为动力油站
4、 动力油系统检查
（1） 检查透平油油质、油温、油位符合使用标准，油箱防水，关油箱排污阀，将加油器投入自动控制。
（2） 打开主动力油泵和备用油泵的进出口阀。
（3） 打开动力油蓄能器的进口阀，关闭泄压阀，将两台蓄能器投入运行，第三台在备用状态。
（4） 检查蓄能器内的正常压力为6.4Mpa（不低于6.1Mpa）
（5） 投入一台油过滤器，油过滤器入口阀门在开启位置。
（6） 检查并投入所有动力油系统的压力表，关闭试验油压力阀。
（7） 启动主动力油泵，检查油压力为12.5Mpa，并投入PLC连锁，检查油管路系统无泄漏。
5、氮气系统检查
（1） 将氮气入口总阀打开。
（2） 调节氮气气动薄膜调节阀，调节压力高于透平出口被封煤气压力30—50KPa。
（3） 检查各法兰无泄漏。
（4） 进行透平投运前的氮气吹扫工作，检查机内，管道内含氧量小于1%。
（5） 润滑油系统、动力油系统、快切油阀站、氮气系统，循环水系统连续运转1小时。
（6） 确认仪表系统正常，声光报警及显示系统灯标齐备准确，微机监视器正常。
下图为启机条件
八、 阀门系统的检查与试验
1、快切阀游动（保证快切阀处于待动状态）试验。
（1） 打开并确认快切阀处于全开位置。
（2） 操作快切阀微机画面上或现场操作箱上的游动试验按钮，专人在快切阀机旁观察，确认快切阀游动正常。
2、旁通阀微开试验
（1） 确认两台旁通阀均处于全关位置。
（2） 调出微机监视器上的“主操作画面”，打开“旁通阀操作”，“主阀”打“手动”位置，增减开度指针，进行试验。
（3） 确认快开阀动作正常，开度指示相符。
3、静叶动作试验
（1） 点击微机监视器的主画面中“主操作画面”，将静叶手操器投手动，按“增健”和“减键”开关静叶，并派人到现场观察静叶是否灵活，检查反馈值、输出值及实际动作一致。
（2） 全开静叶、全关静叶操作，（静叶角度在0o—100o之间动作平稳正常）检查反馈值、输出值及实际值动作一致，确认正常。
下图为机组进口液动快切阀
4、 气体置换之前，确认进出口蝶阀、进出口插板阀、启动阀全关，旁通阀、快切阀、均压阀、静叶打开。
5、 气体置换打开透平机顶部放散及出口插板阀前放散，将旁通阀、静叶各开度20%、30%，快切阀、均压阀全部打开，由进口插板阀后通入氮气，开始吹扫，吹扫3—5分钟关闭透平机顶部放散，吹扫大约20—30分钟，在出口插板阀前检测含氮量是否≤1%，检测合格后关闭氮气，关出口插板阀前放散，（打开入口插板阀与入口蝶阀之间的放散泄压），开启入口、出口插板阀，开启出口蝶阀，倒引煤气，将管内的氮气由入口插板阀前放散排除出，氮气置换完毕。准备启机。
6、启动条件必须满足以下几项
润滑油压力正常
动力油压力正常
电气允许启动
静叶全关
入口蝶阀全关
氮气压力正常
循环水压力正常
大型阀门开到位
盘车条件满足
重故障复位
下图为动力油站蓄能器
九、TRT发电机组的运行与维护
1、辅助系统
（1）循环水系统的运行方式：由动力车间工业水系统直接供给。
（2）日常维护：注意循环水的温度应小于32℃，压力介于0.35—0.4MPa。
2、动力油系统的运行与维护
（1）行方式：两台动力油泵一运一备，动力油油温低于20℃，不得启动油泵。动力油总管压力小于11MPa时，备用油泵自动或手动开启，压力恢复至11—12.5MPa后，备用泵自动或手动停机。投入电加热器，待油温升至25℃，停运点加热器。油温大于45℃时，手动投入冷却水。
（2）值班人员每小时不少于一次对以下动力油系统工艺参数进行检测，及时消除异常，以保障本系统及TRT机组正常稳定运行。
① 动力油油温介于25—60℃之间，主管油压为12—12.5MPa。
② 过滤器压差小于0.35MPa。
③ 油泵及电机振动小于0.08mm，温升小于60℃，无异常声音。
④ 动力油油箱油位正常（不低于油箱顶部405mm）。
（3） 日常维护
① 每天不少于一次检查动力油油管道是否有渗漏油现象。
② 随时检查电加热器工作是否正常。
③ 定期检查溢流阀回油管是否发热，应及时查找原因并处理。
④ 每班不少于一次检查备用泵启动性能。
⑤ 蓄能器冲氮压力每星期检查一次。
⑥ 每月打开一次油箱底部排污阀，排掉沉淀在箱底的杂质与水份，待流出干净的油时，关闭油箱底部排污阀。
3、润滑油系统的运行与维护
（1）运行方式润滑油系统设有主油泵、辅助油泵各一台。润滑油油温低与25℃，不得启动油泵。润滑油主管压力小于0.09MPa时，辅助油泵自动或手动开启，压力恢复倒0.15MPa后，辅助油泵自动或手动停机。润滑油温度低于20℃时，应自动或手动投入电加热器，待油温上升到25℃时，停运转加热器。油温大与45℃时，投入冷却水。
（2）值班人员每小时不少于一次对以下润滑油系统工艺参数进行检测，及时消除异常，以保障本系统及TRT机组正常稳定运行。
① 滑油（冷却后）油温介于25—45℃之间，主油管压力为0.25MPa，润滑油泵最远点压力大于0.15MPa。
② 油过滤器压差小于0.15MPa。
③ 油泵及电机振动小于0.08mm，温升小于60℃，无异常声音。
④ 润滑油油箱油位正常（不低于油箱顶部650mm）。
（3） 日常维护
① 每天不少于一次检查润滑油油管道无渗油现象。
② 随时检查电加热器油温控制工作是否正常。
③ 每天不少于一次检查辅助油泵启动性能。
④ 至少每天一次检查是否有水混入润滑油中。如油中有水，要立即查明原因，及时处理。每周一次取样，分析油中含水量，每年至少两次对油质进行鉴定，及时更换与补充。
⑤ 每2—3年对润滑油系统进行一次大修，清洗整个系统，消除设备缺 陷。
下图为动力油站电动机
4、透平机组的运行与维护
(1) 运行方式
① TRT发电机组与高炉减压阀并联运行，机组正常运行时，能自动调控高炉炉顶压力，机组退出运行时，由高炉减压阀组控制高炉炉顶压力。
② 允许通过TRT机组的最大煤气量为2.6×105m3/h，余留煤气流经高炉减压阀组后并入主管网。
③ TRT发电机组正常运行时，两台快开阀应始终处于关闭位置。
④ 高炉出现拉风、慢风、座料、短时间休风等异常，允许TRT机组电机运行，但时间不应超过2小时。
⑤ 值班人员每小时不少于一次对以下工艺参数进行检测，及时消除异常，以保障TRT机组正常稳定运行。
⑥ 机组轴瓦温度小于90℃，当轴瓦回油温度大于70℃时，应立即查明原因，设法处理。
⑦ 机组主轴振动小于50um.（0.05mm）。
⑧ 机组轴向位移小于-0.3—+0.3mm。
（2）日常维护
① 每年至少一次对TRT机组揭盖检查。检查项目主要包括静叶和动液叶磨损、积灰、损坏情况，轴瓦磨损情况等，并重新对机组转子校正对中。
② 每班至少一次现场监测CO浓度，确定机组、附属管道、阀门等无煤气泄漏发生。
（3） 厂用电中断
① 部分用电中断
A、如遇照明或仪表盘电源中断而其他正常，应维持正常生产，注意机组震动，并查明原因恢复。
B、如遇辅助设备停电，应查明原因，尽快恢复，如不能恢复，按故障停机处理。
② 全部用电中断机组连锁停机，汇报厂调，联系高炉。按故障停机处理。
下图为机组电动盘车装置
十、TRT报警停机值
1、动力油压力LL：报警值≤11Mpa，联锁停机值≤9Mpa
2、润滑油压力LL：报警值 ≤0.11Mpa，联锁停机值≤0.08Mpa
3、透平转速HH：报警值≥3150r/min，联锁停机值≥3240r/3280r/min
4、 透平轴振动HH：报警值≥80um ，联锁停机值≥160um
5、透平轴位移HH：报警值≥±0.6mm ，联锁停机值≥±0.8mm
6、发电机轴瓦振动HH：报警值≥7.5mm/s ，联锁停机值≥11.5mm/s
7、快切阀动力油压力LL：报警值≤3.5Mpa ，联锁停机值≤3.0Mpa
8、支承轴温度HH：报警值 ≥ 90℃ ，联锁停机值 ≥100℃
9、止推轴温度HH：报警值 ≥90℃ ，联锁停机值 ≥105℃
10、发电机支撑轴承温度HH：联锁停机值 ≥90℃
11、发电机线圈温度HH: 报警值 ≥135℃ ，联锁停机值 ≥145℃
12、发电机电流HH：报警值 ≥570A ，联锁停机值 ≥630A
13、发电机铁芯温度H：报警值 ≥135℃
下图为润滑油站
15、动力油箱温度H： 报警值≥60℃
16、动力油油箱温度L：报警值≤20℃
17、氮气密封差压L：报警值≤25kpa
18、循环水压力L：报警值≤0.25Mpa
19、氮气总管压力L：报警值≤0.35Mpa
20、煤气含尘量：报警值≥10mg/m³
21、润滑油箱温度H：报警值≥50℃
22、润滑油箱温度L：报警值≤20℃
23、循环水进水温度H：报警值≥30℃
24、润滑油冷却后温度H：报警值≥35℃
25、发电机进风温度H：报警值≥40℃
26、发电机出风温度H：报警值≥80℃
27、润滑油液位：报警值≤50%
28、动力油液位：报警值≤60%
十一、TRT性能特点
TRT正常运行时的顶压调节原理： TRT对高炉顶压的调节以TRT侧的高炉顶压设定值为目标值，采用PID调节控制TRT静叶开度，达到控制高炉炉顶压力稳定的目的。静叶比高炉减压阀组调节目标值低3kPa左右，以保证静叶调节的优先性。TRT运行时，静叶在自动状态，高炉减压阀组自动阀同样保持自动状态，减压阀组各阀门全部关闭。正常运行时，机组两旁通快开阀全部关闭，一在自动位置（调节目标值比静叶高3kPa，以保证静叶调节的优先性），一在手动位置，一旦静叶调节出现问题，顶压波动超出正常范围，在自动位置的旁通快开阀会自动参与顶压调节。
高炉顶压的前馈控制：对通过TRT的高炉煤气流量进行测量和温压补偿校正，以此信号控制旁通快开阀的开度。在机组正常运行时，旁通快开阀全关；当机组发生重故障时，两旁通快开阀快速打开相应开度（本机组两旁通快开阀无论在手动位置还是在自动位置，有重故障时均能快速打开），在静叶及快切阀快速关闭对高炉产生作用之前，快速打开，使高炉煤气形成畅通，消除这一不安全因素。
重故障跳机后对顶压的控制：当TRT机组发生重故障时，由两旁通快开阀进行顶压控制。两旁通快开阀同时打开同样开度，两阀门同步对顶压进行自动调节。在高炉接到TRT跳机信号后，TRT运行人员可将旁通快开阀转为手动，并逐步关闭旁通快开阀，将顶压控制全部交给高炉控制室。
来源：节能与环保技术
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