一、TRT（高爐爐頂煤氣余壓發電技術）概論

　　【壓縮機網】1.TRT基本原理

　　現代高爐爐頂壓力高達0.15～0.25MPa，爐頂煤氣中存在大量勢能。爐頂余壓發電技術，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平壓縮機內膨脹做功，推動透平轉動，帶動發電機發電。根據爐頂壓力不同，每噸鐵約可發電20～40kWh。如果高爐煤氣采用干式除塵，發電量還可增加30%左右。一般1000m3以上的高爐，爐頂壓力大于0.12MPa，7年內可收回投資。爐子越大，爐頂壓力越高，投資回收期越短。高爐爐頂煤氣余壓回收透平發電裝置（Top gas pressure recovery turbine，簡稱TRT）是利用高爐爐頂煤氣中毒壓力能及熱能經透平膨脹做功來驅動發電機發電，回收高爐鼓風機所需能量的30%左右。

　　2.TRT工藝流程

　　高爐產生的煤氣，經重力除塵器、兩級文氏管，進入TRT裝置。經入口電動碟閥，入口插板閥、調速閥、快切閥，經透平機膨脹作功，帶動發電機發電。自透平機出來的煤氣，進入低壓管網，與煤氣系統中減壓閥組并聯。

　　在沒有采用TRT技術的高爐生產工藝流程中，高爐煤氣在通過除塵后經過減壓閥組將壓力減到0.01MPa（G）左右，排入儲氣罐供工廠熱風爐作為燃料或其它用途。原高爐煤氣所具有的壓力能白白浪費在減壓閥組，造成大量的能源浪費，產生強烈的噪音和振動等環境污染。

　　采用TRT技術后，不改變原高爐煤氣的品質，也不影響原煤氣用戶的正常使用，卻回收了由減壓閥組白白浪費掉的能量，既凈化了煤氣，又降低了噪音，并且使用透平的可調靜葉能有效控制爐頂壓力的波動，從而改善了高爐的操作條件，穩定了高爐的生產。

　　3.TRT技術特點

　　（1）濕式TRT工藝，使用水來降低煤氣溫度和除塵；

　　（2）干式TRT工藝采用布袋或電除塵，不用水洗冷卻，生產每噸鐵可節約省水9噸左右，耗電約0.25～0.45KWh，節省60～70%。干式TRT系統中除塵器的出口煤氣溫度高，壓力損失小，故發電功率比濕式系統高30～50%，而且煤氣的理論燃燒高，用于燒熱風生產，可提高40～90℃，相應降低煉鐵焦比8～16kg/t，生產噸鐵回收熱量約50kWh。

　　二、TRT透平機系統結構介紹

　　TRT系統主要由TRT透平壓縮機裝置、聯軸器、發電機、潤滑油系統、液壓伺服控制系統、氬氣密封系統、冷卻水系統、大型閥門系統、自控系統和高低壓配電系統等組成。

　　1.TRT透平壓縮機結構組成

　　TRT透平壓縮機主要由機殼、排氣室、轉子、一、二級靜葉及其伺服調節機構、密封、油封、軸承及軸承箱、盤車裝置、主油泵等部件組成。

　　（1）機殼

　　機殼是透平壓縮機最重要的承壓件，采用鑄造結構、水平剖分，中分面經過精密加工，以防泄漏，采用厚中分面法蘭，預緊應力螺栓。機殼強度按進氣壓力0.3MPa，溫度小于260度設計制造。進、排氣口均徑向朝下，便于安裝、維護。機殼和靜葉承缸雙層結構，變形適應能力強。機殼進行水壓試驗，軸承箱回油孔較大，實現箱內不積油。透平機具有完善的滑銷系統，以疏導熱膨脹，防止熱變形。

　　（2）靜葉可調機構

　　采用雙伺服油缸力偶同步調節機構，以改善傳動機構受力狀況，其傳動靈活平穩，可有效延長零部件使用壽命，變工況范圍中運行穩定。第一級靜葉可實現全關閉，且具有足夠強度。在蝶閥、緊急切斷閥打開時，利用靜葉可使透平平穩啟動和停機，并完成自動升速，自動并網、自動升功率和自動控制爐頂壓力。

　　（3）轉子和葉片

　　主軸材質為高合金鋼，采用整段轉子。對積灰后不平衡響應遲緩，動葉與承缸間、靜葉與轉子間隙小，保證透平出力大。

　　動靜葉片材質選用高強度不銹鋼以提高轉子耐磨、耐腐蝕性。

　　改進動葉根設計，減小應力集中，提高強度。

　　（4）軸承

　　采用壓力潤滑的滑動軸承，軸瓦材質為巴氏合金。支承軸承采用四油葉軸承，這種軸承具有極高的抗油膜震蕩能力及較小的摩擦損失特征，對外載荷變化和轉速變化具有較強的適應性。推力軸承采用金氏貝雷型，該軸承可以隨軸向力的變化而自動調整瓦塊位置，保證瓦塊間承受載荷的均勻性，具有極高的承載能力。

　　（5）盤車裝置

　　轉子聯軸器端帶有盤車裝置，采用電動盤車裝置，手動嚙合。由防爆電機、齒輪和機械式超越離合裝置構成，其工作可靠性高，使用壽命長，當主軸超過盤車轉速時，自動脫開。

　　（6）危急保安器

　　主機主軸上帶有機械式危急保安器，危急保安器在5MPa工作壓力下無明顯內外泄漏，在超速狀態下（要求動作重復性好，轉速波動值：±50r/min）飛錘跳出，快速打開危急保安器油門開關。機械式危急保安器在事故情況下能實現緊急切斷閥緊急快關，保證透平、發電機轉子轉速不超過允許范圍。

　　（7）軸端密封裝置

　　透平軸端配置有兩套充氮氣拉別令密封（Labyrinth）加碳環雙重密封，可有效防止煤氣外泄，并盡可能減少氮氣消耗量，氮氣消耗量≤60Nm3/h。

　　（8）底座

　　采用碳素鋼焊接結構，能夠承受透平機的靜載荷和動載荷，并傳導到基礎上。透平機相對于底座，不是絕對剛性固定，是采用以一個死點未定位點，其余沿導向鍵可在水平軸向自然膨脹的結構，其死點根據止推軸承和機體熱膨脹的方向設定，既要保證機體自由膨脹，又要轉子與定子各項間隙在允許的范圍內。底座上設置機體調整螺栓和底座調平螺栓，安裝方便。

　　2.聯軸器及護罩

　　TRT裝置間聯軸器一般采用剛性套筒式聯軸器，選型要求是通過調整聯軸器的柔度和剛度使軸系計算結果符合標準要求，同時依據軸系計算結果，綜合考慮聯軸器選型，包括規格、長度、功率要求等。

　　3.發電機及高低壓發電配電系統

　　TRT透平系統發電機主要包括主副勵磁機、勵磁屏、空氣冷卻器，并具有恒壓電壓、恒無功、恒功率因數調節的功能。

　　高低壓發配電系統包含發電機控制系統、發電機保護系統、母線電壓互感器系統、發電機出線電壓系統、手動準同期并網系統、自動準同期并網系統、聯絡控制系統、故障報警系統、勵磁調節系統、低壓雙電源切換系統、低壓輔機系統等。

　　4.潤滑油系統

　　潤滑油系統采用相應的電動油泵，并配備有系統高位油箱。該系統同時向透平主機和發電機提供潤滑油，保證機組啟動、運行、停機等正常工況和事故狀態下的軸承潤滑用油。

　　（1）潤滑油站

　　油站由主輔電動油泵、油箱、高位油箱、冷卻器、濾油器、排油霧風機、加熱器、閥組、站內聯接油管路、油箱測溫熱電阻等組成。所有對外接口法蘭都成對配置（含有緊固件），進油管路附有節流閥、壓力表；回油管路帶有窺視鏡、溫度計。

　　雙聯油冷卻器，單聯面積夏季能滿足油冷卻要求，可實現在線切換。

　　雙聯濾油器，單聯工作可滿足負荷運行，可實現在線清洗及切換。

　　所選閥門均選用不銹鋼閥芯。油箱材質選用碳鋼。

　　（2）高位油箱

　　主要是在停電及事故狀態下，機組停車時，維持機組惰走所需潤滑油。

　　（3）潤滑油站設置有必要的儀表，對油壓、油溫、油位等參數進行測量，配套儀表數量及規格除能滿足現場運行狀況監測，同時能提供信號進入自控系統以滿足集中監控要求。

　　5.液壓伺服控制系統

　　其系統功能主要根據TRT機組PLC系統的指令，準確及時控制透平轉速、發電機功率、爐頂壓力等。控制對象為靜葉可調機構、旁通快開閥、緊急快切閥液壓控制系統。

　　（1）液壓控制動力油站中的油箱、管路、管件及閥門材質選用不銹鋼；恒壓變量泵選用、伺服閥兩臺互為備用；油冷卻器夏季能滿足冷卻需要；蓄能器在泵組出現故障時可提供伺服油缸兩個行程的用油量，以保證機組安全停機；所有液壓閥壓力等級均比系統壓力高2個等級；所有對外接口法蘭都成對配置。

　　（2）動力油站還向緊急切換閥、旁通閥提供油源，并經過快速切換閥、旁通閥帶液壓閥臺控制閥門。

　　（3）考慮用戶的實際情況，設置一套自循環過濾裝置。

　　（4）液壓伺服控制系統設置有必要的儀表，對油壓、油溫、油位等參數進行測量，配套儀表數量及規格除能滿足現場運行狀況監測，同時能提供信號進入自控系統以滿足監控的要求。

　　6.氮氣密封系統

　　透平介質為高爐煤氣，屬于可燃有毒氣體，故決不能讓其外泄，透平軸端密封采用氮氣作為密封氣體。氣源氮氣壓力為0.4～0.6MPa，經氣動薄膜調節閥調壓后至密封處的氮氣壓力高于被密封的煤氣壓力0.02～0.03MPa，保證煤氣不外泄。

　　7.大型閥門系統

　　TRT透平壓縮機系統才用的大型閥門主要有入口蝶閥、入口插板閥、出口插板閥、出口蝶閥、液壓旁通快開調節閥、液壓快速緊急快切閥等。

　　8.冷卻水系統

　　機組設置有完整的油站冷卻水、電機冷卻水供水系統

　　發電機冷卻器及潤滑油、控制油冷卻器根據用水要求提供相應的干凈的循環水。

　　9.自控系統

　　TRT機組的自控系統設計原則為在確保高爐正常生產的前提下，盡量多發電；無論在任何情況下保證TRT機組的安全和轉速不超過允許范圍，具有高自動化程度，能自動啟動、自動調速、自動調功率、自動調高爐頂壓和自動停機功能。