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TRT的基本知识 2011年5月27日 一 能量回收透平装置 能量回收透平装置是利用各种工艺气体所具有的压力能 热能 通过透平膨胀机做功来进行能量回收的一种节能装置 该装置主要由透平膨胀机和发电机所构成 能量回收透平装置由于具有结构简单 操作维护方便 对工质无再污染 容量大 寿命长和节能环保等优点 因而在能源的综合利用方面获得了越来越广泛地应用 例如 冶金行业中高炉煤气余压透平发电装置 石油及化工行业应用的催化裂化烟气透平回收装置及硝酸尾气透平回收装置等 二 透平膨胀机的分类 透平 一词是英文 Turbine 的音译名 汉语意思为 涡轮 所谓透平机械 即涡轮机械 泛指具有叶片或叶轮的动力机械 它主要分为两大类 一类是作为原动机向外界输出功率的透平机械 蒸汽透平 燃气透平 风力透平和能量回收膨胀透平 另一类是作为反原动机需要由外界输入功率的透平机械 轴流压缩机 能量回收膨胀透平属于原动机类透平机械的一种 可如下分类 1 按通过透平工质的性质分为 高炉煤气膨胀透平 烟气膨胀透平 硝酸尾气膨胀透平 天然气膨胀透平 2 按气体在透平中流动的方向分为 径流式 径 轴流式和轴流式膨胀透平 3 按气动原理分为 反动式膨胀透平和冲动式膨胀透平 三 高炉煤气余压回收透平发电装置 TRT 高炉煤气余压回收透平发电装置是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能 使煤气通过透平膨胀机做功 驱动发电机发电 进行能量回收的一种装置 一般简称为TRT 该装置可回收高炉鼓风机所需能量的25 30 同时在正常运转时 能代替减压阀组很好的调节 稳定炉顶压力 净化煤气 且对炉顶压力控制灵敏 波动幅度小 故对促使高炉顺行 增产有良好的作用 四 TRT分类 1 按高炉煤气在工作轮中的流动方向分为径流式TRT 轴流式TRT 2 按反动度分为反动式TRT和冲击式TRT 3 按进入透平煤气的干湿情况分为湿式TRT 干式TRT 干湿两用TRT 五 TRT的基本工作原理 TRT实际是能量回收透平装置 在减压阀组前把高炉煤气引出 经过入口蝶阀 插板阀 快切阀等阀门后进入透平入口 通过导流器使气体转成轴向后进入叶栅 气体在静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀做功 压力和温度逐级降低 并转化为动能作用于动叶 使整个透平转子旋转 转子通过联轴器带动发电机一起转动而发电 叶栅出口的气体经过扩压器进行扩压 以提高其背压达到一定值 然后经排气蜗壳流出透平 经过出口插板阀 蝶阀进入减压阀组后煤气管网 透平膨胀机做功仅消耗了高炉煤气的压力能和热能 不改变高炉煤气的品质 也不影响原有煤气用户正常使用 而TRT采用静叶可调 不仅能扩大工况范围 提高变工况效率和回收功率 降低噪音 环保节能 而且还可以较好地控制高炉炉顶压力 稳定高炉炉况 六 TRT工作特点 1 TRT主要用来节能环保 受高炉影响 煤气流量波动大 变化频率大 其功率随工况变化而有较大波动 一般不作为驱动压缩机械的原动机 而用于驱动发电机发电 与地方电网并网供至用户 2 介质温度低 压力低 膨胀比小 而流量则相当大 一般为10 85万Nm3 h 3 介质复杂 存在多种气体 固体 水分子 4 由于介质中含有灰尘 叶片易磨损 并容易积灰和堵塞 5 气体中含腐蚀性的氯和二氧化硫等 溶于水后形成酸而造成叶片等部件腐蚀 6 TRT作为高炉的附属设备 对高炉正常生产有着重要的作用 因此必须以保证高炉正常运行为前提 不允许对炉况产生不良影响 7 高炉煤气是有毒气体 所以TRT及系统的安全性十分重要 要求所以设备必须安全可靠 七 TRT的主要结构 透平主机主要由机壳 转子 叶片承缸 调节缸及其调节机构 轴封 轴承 轴承箱 导流器 扩压器 盘车装置 主油泵 联轴器 底座等部件组成 整机采用水平剖分结构 转子为等内径 进气和排气方向垂直向下 1 机壳 机壳是透平机最重要的承压部件 采用水平剖分 中分面经过精密加工 以防煤气泄漏 中分面法兰采用预紧螺栓连接 机壳为铸造结构 具有刚性好 不易变形和吸噪减振的优点 机壳强度按进气压力0 3MPa 温度 260 设计制造 2 转子 转子为刚性转子 由各级动叶 隔叶块 主轴 盘车齿轮等组成 为等内径结构 刚性好 运转平稳可靠 主轴采用高合金钢整体锻造 精密加工而成 叶片沿圆周方向装入树形叶根槽内 两个叶片之间用隔叶块定位 最后安装锁紧叶块 两级动叶片采用不锈钢锻件坯料加工 叶面作特殊处理 叶型采用专用叶型 不易积灰 防堵塞效果好 气动性能优 且第一级静叶关闭严密 调速性能好 转子一端安装有主油泵和危急保安器 危急保安器为飞锤式 经过精确调整后装到主轴上 确保转子超速10 时紧急停机 3 炉TRT转子积垢 转子动叶片安装 3 叶片承缸 叶片承缸是TRT静叶片的支撑缸 为水平剖分结构 中分面用预应力螺栓连接 与转子 导流器 扩压器组成流道 是结构设计的核心部分 叶片承缸的缸体由球墨铸铁铸造而成 通过两端支撑在机壳上 一端固定 一端滑动 以利于缸体受热膨胀 叶片承缸上装有静叶 静叶轴承 曲柄 滑块 第一级静叶为可调静叶 第二级静叶固定在叶片承缸上 叶片承缸 4 静叶可调机构 静叶可调机构包括伺服油缸 调节缸 导向环 滑块 曲柄 静叶轴承 叶片承缸等部件 调节缸沿轴向移动 叶片转动灵活 60度 调节迅速 安装在机壳上的作动器在控制系统的作用下 通过连杆机构带动导向环作周向往复运动 从而带动滑曲柄一起运动 使静叶转动 实现调节静叶角度的目的 叶片端面加工成以转子为中心的球面 转动时保持叶顶间隙不变 提高机组效率 由于采用一级静叶可调 便于控制升速 可提高透平变工况效率 使炉顶压力稳定 节能显著 2020 3 17 21 可编辑 静叶可调机构 滑块 曲柄 5 轴承 采用压力润滑的滑动轴承 支撑轴承采用椭圆瓦轴承 具有较高的抗油膜振荡能力和较小的摩擦损失特征 对外部载荷变化和转速变化有较好的适应性 推力轴承采用金氏贝雷型 多瓦块重叠式 该轴承可以随轴向力的变化自动调整瓦块位置 保证各瓦块上的负荷均匀分布 具有极高的承载能力 6 轴封 充氮气拉别令密封与碳环密封组合防止煤气外泄 密封片嵌在轴上 7 轴承箱和盘车装置 轴承箱下部与机壳铸成一体 便于加工 安装 轴承箱右上盖上安装有电动盘车装置 手动齿合 当主轴超过一定转速时 自动脱开 盘车转速20r min 8 联轴器 联轴器采用刚性联轴器或膜片联轴器 无需润滑 运行维护成本低 9 底座 底座为框架式结构 钢板焊接 设有滑动键和固定键 即要保证机体自由膨胀 又要使转子与定子各项间隙保持在允许范围内 底座上设置机体调整螺栓和调平螺栓 供安装使用 10 监测仪表 透平机还设有超速危急遮断机构 轴振动 轴位移 转速监测系统 轴承温度监测等安全保护装置 便于机组运行过程中的监控 八 大型阀门 1 入口电动蝶阀D943PT 6DN1200公称通径 1200mm公称压力 0 3MPa驱动方式 电动 2 入口插板阀K941X 2 5DN1200公称通径 1200mm公称压力 0 25MPa驱动方式 电动 3 出口电动蝶阀D943PT 2 5DN1600公称通径 1600mm公称压力 0 25MPa驱动方式 电动 4 出口插板阀K941X 0 5DN1600公称通径 1600mm公称压力 0 05MPa驱动方式 电动 5 电动均压阀D943PT 6DN250公称通径 250mm公称压力 0 25MPa驱动方式 电动 6 旁通液动快开阀D743PT 6DN600公称通径 600mm公称压力 0 25MPa驱动方式 液动 7 快速切断阀KD943PT 6DN1200公称通径 1200mm驱动方式 液动快关时间 0 5达到关闭90 可调 适用温度 250 九 自动化控制系统 TRT机组自控系统设计原则为在确保高炉生产范围的前提下 尽量多发电 无论在任何情况下保证TRT机组的安全和转速不超过允许范围 具有高度自动化程度 能自动启动 自动调速 自动调功率 自动调高炉顶