高炉煤气余压发电trt初步设计

11总论11企业概况山西安泰集团股份有限公司经过十几年的发展，已成为集科工贸、产供销于一体，跨洗煤、焦化、冶炼、建材、发电等产业的国家级乡镇企业集团，公司被认定为山西省高新技术企业，获得ISO14001环境管理体系认证，主导产品获得ISO9002国际质量体系认证。炼铁厂现有3座450M3高炉、1座1080M3高炉，高炉煤气均采用干法布袋除尘工艺，目前生产正常。12工程概况及建设进度为了节能降耗和提升经济效益，山西安泰集团股份有限公司委托思安新能源有限公司出资为3座450M3高炉配套建设高炉煤气余压发电装置，本项目在建设、运行和转让（EMC）的基础上实施。思安新能源有限公司提供项目设计、设备采购、建设、运行管理所需资金。山西安泰集团股份有限公司为余压发电项目提供项目建设所需的场地、余压资源、电站的生产生活用水、氮气等；计划自2011年12月开始，1年内建设完成。13设计依据（1）山西安泰集团股份有限公司3450M3高炉的相关设计、运行资料；（2）山西安泰集团股份有限公司提供的建设地址区域的地形图；（3）国家现行的规程、规范及有关标准。14工程建设的意义冶金企业是全国最大的能源用户。单以用电来说，约占全国总用量的1315，而高炉又是冶金企业中的能耗大户，约占冶金企业用电的40左右。因此充分利用冶金企业的副产煤气（如高炉煤气），对节约能源具有重大意义。2高炉煤气的化学能一般工厂均能较好的利用（如作燃料使用），而对高炉煤气的余压和余热却未充分利用。常规的工艺流程是高炉炉顶出来的高温（150250）、高压（01015MPA）煤气，经除尘处理后就送往减压阀组，在减压阀组里将煤气压力降至10KPA（001MPA）左右。这样，不仅浪费了煤气大量的压力能，还在减压阀组附近产生非常大的噪音（可达120分贝以上），污染了周围环境。为了充分回收高炉煤气的压力能和潜热能，冶金企业采用高炉煤气余压透平发电机组（简称TRT），TRT的工作原理是用透平膨胀机将原来损耗在减压阀组上的高炉煤气的压力能和潜热能转换成机械能，再通过发电机将机械能变成电能输送给厂内电网。这样既回收了高炉煤气的压力能和潜热能，又减少了噪声对环境的污染。另外采用TRT同时也改善了炉顶压力的调节品质，有利于稳定高炉生产。目前全国电力供应紧张，TRT发电符合国家能源政策。国家发展改革委发布的产业结构调整指导目录中，“高炉炉顶压差发电（TRT）”列为钢铁行业鼓励建设项目。由此可见，山西安泰集团股份有限公司新建高炉煤气余压透平发电（TRT）机组，是节能降耗和提升经济效益的好项目，既有企业的经济效益又有良好的社会效益，也合乎国家的建设方针。15工程建设的有利条件151承办单位经验丰富思安新能源有限公司总部位于国家级西安高新技术产业开发区，主要从事新能源技术和产品研发、生产与工程项目实施，是集开发、设计、工程建设、运营服务与投资于一体的技术服务型企业。基于长期的发展积累，针对性地开发了多套余热余压资源回收利用系统，形成了余热余压利用工程总承包、设备成套、技术服务等多种业务运营模式。思安新能源有限公司秉承凝聚智慧，追求卓越的理念，以携手并3进，回报社会为自己的使命，把资源高效开发与综合利用技术为作为重点，致力于成为大型工业企业节能减排专家。152山西安泰集团股份有限公司建设TRT工程的有利条件1安泰3座450M3高炉的煤气净化均采用干法布袋除尘工艺。干法除尘后的煤气温度高，因此TRT的发电量要较以往的湿法除尘提高2540。3座高炉建设3套全干式TRT后，不但将煤气压力能转换成电能，还可充分利用煤气显热，提高发电效率，在高炉生产正常的情况下，约可回收高炉煤气鼓风机所耗能量的3540左右，其经济效益很好。2安泰在中、小高炉上具有丰富的管理和操作经验，利用系数高、炉况稳定，这也为TRT长期高效运行提供了保证。16设计原则1严格遵守国家现行的规程、规范及有关标准；2设计采用先进、适用、安全、可靠的技术，有利于集中管理、减少定员和提高经济效益；3充分利用现有设施和场地以节省投资，并使工程实施过程尽量做到不影响或少影响现有生产；4重视安全、消防和能源计量，提高节能效益，注意环境保护。17工程设计指导思想虽然全干式TRT装置不仅回收了高炉煤气的压力能和潜热能，又改善了高炉顶压调节品质，另外又减少了原减压阀组的噪声污染，尽管如此，TRT仍然是高炉的辅助设施，TRT机组在设计、运行中必须遵循以下原则1在正常启动、运行、停机过程中，不得影响高炉正常生产。2当TRT机组在运行中发生重大事故而紧急停车时，也不能对高炉顶压造成大的波动。其控制标准透平正常运行时，炉顶压力波动5KPA；4透平紧急停车时，炉顶压力波动8KPA；透平甩负荷时，炉顶压力波动8KPA；3不能单独向用户供电，只能与工厂电力系统并网运行。4在保证高炉炉况稳定的前提下，争取多发电。5本工程的装备标准应达到国内先进水平；本工程投产后应达到投资省、质量好、见效快、效益高的优质工程。18设计内容和设计范围181设计内容（1）3套3000KW高炉煤气余压透平发电（TRT）成套机组的站区布置和配管。内容包括如下八大系统1）TRT透平主机和发电机系统；2）高低压发配电系统；3）大型阀门系统；4）液压伺服控制系统；5）润滑油系统；6）氮气密封系统；7）冷却水系统；8）自动化控制系统。（2）与高炉煤气余压透平发电（TRT）成套机组配套的公辅设施1）建筑、结构设计TRT主控楼、TRT厂房、设备基础、管道支架和操作平台；2）高低压发配电系统工厂设计；3）自动化仪表系统工厂设计；4）站区内、外煤气管道设计；5）站区内消防和循环冷却水站设计；6）站区内火灾报警设计；7）主控楼、主厂房的暖通设计。5182设计范围本次建设我公司承担的设计范围以技术协议为准。19工程设计简介191TRT工艺概述1911TRT工艺流程（1）TRT工艺流程的选定安泰高炉煤气净化采用干法布袋除尘工艺，净煤气温度高，含水量少、含尘量低，TRT工艺设计宜采用全量回收法。可选用全干式TRT主机，使高炉所产生的煤气能够全量经过透平膨胀机，TRT装置不仅能全部回收高炉煤气的压力能，还能回收煤气的显热，尽可能多发电。3座450M3高炉对应采用3台TRT机组。（2）TRT工艺流程TRT机组与高炉减压阀组并联布置，即TRT的进口管与每座高炉干法除尘系统的高压管道（减压阀组前）连通，TRT的出口管与高炉减压阀组后的低压净煤气管道或厂区净煤气管道连通。TRT正常运行时，煤气不经过减压阀组，炉顶压力由TRT调节。1912TRT机组主要性能和组成（1）TRT机组主要性能参数表11主要性能参数序号项目名称单位设计点最大点备注1工作介质高炉煤气2透平入口煤气流量104M3/H1101302入透平煤气压力KPA1351503入透平煤气温度1502504透平入口煤气含尘量MG/M310105出透平煤气压力KPA8126透平输出功率KW2640333567发电机输出功率KW250032008透平转速R/MIN300030009并网电压KV10510510炉顶压力波动值KPA4060（2）高炉煤气余压透平发电装置（TRT）的组成高炉煤气余压透平发电装置（TRT）由以下八大系统组成1）透平主机和发电机系统A透平主机透平膨胀机型号CYL3000双级轴流式，轴向进气、向上径向排气，悬臂结构，结构简单可靠。动静叶片采用了短叶片设计，叶片的自振频率远高于工作转速下的激振频率，在各种工况下，具有很好的强度；动叶叶根采用了棕树型叶根，具备了良好的强度。B无刷励磁同步发电机型号QFJ32额定功率3000KW额定电压105KV额定转速3000R/MIN2）润滑油系统该系统同时向透平主机和发电机提供润滑油，设2台电动泵，一用一备。同时设有高位油箱系统，以确保系统的安全运行。3）大型阀门系统TRT入口电动三偏心金属密封蝶阀，敞开式电动插板阀，紧急切断阀（快关时间05S）。TRT出口敞开式电动插板阀，电动三偏心金属密封蝶阀，液7动旁通快开阀（快开时间2S）。4）液压伺服控制系统由液控单元、动力油站、伺服油缸及检测仪表等组成。主要通过液压元件控制可调静叶、紧急切断阀、旁通阀等的动作，以实现自动调节，控制透平平稳升速和控制高炉炉顶压力波动在允许范围内。5）氮气密封系统透平轴端密封，采用碳环组合密封。6）给排水系统该系统主要供发电机空气冷却器、液压站、润滑油站的冷却，本工程中，在TRT站区设有循环水站。7）高低压发配电装置发配电系统包括发电机及励磁系统、高低压配电系统、电气控制系统及同期并网系统。8）自动控制系统系统采用PLC控制系统，完成机组的过程控制、逻辑控制和监视、故障报警显示功能，保证TRT系统的正常运行和不影响高炉的正常生产。1913高炉煤气余压透平发电装置（TRT）的站区布置（1）TRT站区拟建地点拟建在炼铁厂与烧结厂之间的空地。（2）TRT站区布置3台TRT机组布置在同一个主厂房内，透平膨胀机和发电机采用单层布置，基础顶面标高约为0100M。TRT主厂房为封闭厂房。为检修方便，主厂房内配置1台16T防爆电动桥式起重机，并留有检修通道。TRT控制楼为两层砖混结构，一层为高低压配电室，二层为电气仪表控制室。8（3）站区煤气进、出口管道根据煤气流量，每台透平膨胀机的煤气进口管道为DN1400,煤气出口管道为DN1600。192土建高炉煤气余压透平发电TRT工程主要构筑物有TRT主厂房、透平机发电机基础、TRT控制楼和煤气管道支架及平台等。本工程建筑物、构筑物地震烈度按8度设防。（1）设计主要数据基本风压05KN/M2灰荷载按工艺专业委托或按建筑结构荷载规范取值。（2）主要建筑物的建筑设计1）厂房为封闭式，框架结构，厂房采用保温型钢结构墙皮，厂房柱为钢筋混凝土型式。2）控制楼为砖混结构两层楼房,卷材防水屋面上设架空隔热层，采用无组织排水。3）控制楼建筑装修一层地面为30厚防滑釉面砖面层；二层楼面采用防静电地板；二层顶棚为轻钢龙骨吊平顶，一层顶棚为乳胶漆面；铝合金窗，木门，内外墙面为混合砂浆粉刷。193电气部分每台TRT发电机额定功率3000KW，端电压105KV，频率50HZ，功率因数08。励磁方式采用结构紧凑、维护方便、无火花、声音小、并且运行安全可靠的无刷励磁方式。TRT系统所有高、低压开关柜、控制柜均由陕鼓配套供货。（1）电气布置TRT电气室设在TRT控制楼的一层，高、低压开关柜及变压9器均布置在TRT电气室内。TRT控制室设在TRT控制楼的二层，布置有TRT系统的PLC柜、微机综保屏等，为仪电合用。（2）电缆选择与敷设10KV电缆选用阻燃型交联聚乙烯铜芯电力电缆，低压电缆选用阻燃型聚乙烯铜芯电力电缆，控制电缆按用途分别选用普通控制电缆、带屏蔽控制电缆和计算机电缆。（3）防爆、防雷接地及照明电气防雷及接地设计将按照国家的规程、规范设计。低压配电系统接地采用TNS系统，接地电阻不大于4。避雷及防静电接地电阻不大于10。电气室电气照明采用日光灯，发电机主厂房采用防爆型灯具。因TRT装置所用的工艺介质是易燃、易爆炸气体，因此将按照爆炸和火灾危险环境电力设计规范GB5005892要求进行设计。194自动控制部分本设计为3座高炉采用3套TRT装置，高炉的炉顶压力由其对应的TRT可调静叶调节。TRT机组自控系统设计确保高炉正常生产，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；具有自动化程度高，能自动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压、自动停机功能。（1）过程检测和控制范围包括煤气系统、透平主机系统、发电机系统、润滑油系统、动力油系统、氮气密封系统、冷却水系统、CO浓度等。（2）TRT系统控制采用“PLC”控制，基本功能如下A过程和基本参数显示；B操作监控、参数设定；10C事故报警、记录；D控制调节、显示；E编制各种图表和操作画面；F数据管理、归档及打印；G数据通讯。（3）TRT机组与高炉中控室往来信号TRT机组与高炉中控室往来信号发出侧采取隔离措施，通过硬接线的方式完成（并预留适量的空余点位）。195给排水系统（1）循环冷却给水系统循环冷却给水系统，为TRT润滑油站、动力油站和发电机提供生产用冷却水。供水压力为035MPA，本工程中，3套TRT配套设施的循环水量约为300M3/H。TRT系统的净循环给水，由站区自建循环水站提供。（2）生产消防给水系统TRT区域的消防给水由炼铁厂区现有的消防给水提供。厂区现有的消防给水系统采用生产净水消防给水管网，为低压消防制。炼铁厂区火灾次数按同一时间内发生一次考虑，室外消防水量按20L/S计。（3）生活给水系统厂内职工饮用水、生活设施的用水采用生活用水。生活用水量为1M3/H，可直接接自TRT区域附近的生活给水管道。（4）排水系统TRT区域的排水就近排入厂区的排水系统。196电讯设施TRT主控室内，配备有电话和火灾自动报警系统。（1）电话11TRT主控室内设置调度电话1台；直通电话1台（与高炉值班室直通）；行政电话1台（2）火灾自动报警系统为确保生产安全、及时发现和通报火灾，将火灾扑灭在阴燃或初始阶段，本工程设置火灾自动报警系统1套。在TRT控制室设置区域报警控制器1台。火灾报警系统保护区域润滑油站、动力油站、TRT控制室、电气室等场所。在润滑油站和动力油站采用感烟探测器与智能型缆式定温探测器的组合；电气室采用感烟探测器。在所有需要设置火灾探测器的场所均设置手动报警按钮和警铃。本设计线缆全部采用阻燃型。197通风及空调设施（1）为改善控制室操作环境，室内设置立柜空调进行夏季降温，主厂房设防爆轴流通风机强制通风。（2）电气室为消除室内余热,夏季采用轴流风机进行换气。110工程主要技术经济指标表1101工程投资估算按费用项目划分见表12表12序号费用名称投资估算（万元）占静态投资（）1建筑工程72231172设备及工器具291034683主材费2752763安装费23744554其它基建费1280035预备费2000056静态投资429336100121102工程主要技术经济指标表表13主要投资指标表序号名称单位指标11项目工程总投资万元438868111建设投资万元429336112建设期利息万元000113流动资金万元953212年销售收入万元21996813净利润万元9530714息税前利润万元14224915息税前利润加折旧摊销万元17837716总投资利润率3217项目投资内部收益率所得税前41所得税后298318项目投资财务净现值I8所得税前万元772427所得税后万元45936419投资回收期所得税前（含建设期一年）A350所得税后（含建设期一年）A440110资本金内部收益率298111盈亏平衡点3296111经济评价近年来，煤气全干式TRT应用于中小型高炉是随着钢铁冶炼技术的发展而出现的一种新的综合利用能源的装置，它具有投资少、运行费用低、效率高、减少环境污染等特点。另外，从本项目财务指标来看，项目总投资利润率为32，项目税前全部投资内部收益率IRR高达41，税后全部投资内部收益率13IRR高达2983，项目投资回收期为44年含建设期1年，上TRT装置的经济效益是相当理想的，详见表86。综上所述，安泰公司建设3450M3高炉煤气余压发电装置（TRT），经济上合理，技术上可行，具有良好的经济效益和显著的社会效益。2TRT工艺21TRT工艺流程安泰高炉煤气净化均采用干法布袋除尘工艺，净煤气温度高、含水量少、含尘量低，TRT工艺设计采用全量回收法，并选用全干式TRT主机，使高炉所产生的煤气能够全量经过透平膨胀机，TRT装置不仅能全部回收高炉煤气的压力能，还能回收煤气的显热，尽可能多发电。TRT系统与现有3座高炉调压阀组并联布置。高炉干法除尘净化后的煤气送至TRT发电系统，在3座高炉干法除尘系统与调压阀组之间净煤气管道上开口DN1400，分别接至3组TRT主机进口；TRT主机出口煤气管道接入厂区净煤气外部管网（调压阀组后）。由高炉布袋除尘器出来的高压高温、干燥洁净的煤气经DN1400电动三偏心蝶阀、电动敞开式插板阀、快速切断阀，进入透平主机进口，透平静叶为可调，用其调节进入透平机的煤气流量，并控制对应高炉炉顶压力。煤气在静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀作功，压力和温度降低，并转化为动能作用于工作轮（即转子及动叶片）使之旋转，工作轮通过联轴带动发电机一起旋转而发电。叶栅出口的煤气经过扩压器进行扩压，以提高其背压达一定值，然后经排气蜗壳流出透平，经DN1600电动敞开式插板阀、电动三偏心蝶阀，进入净煤气管道（减压阀组后）。14当TRT发生故障时，TRT进口快速切断阀在小于1S内紧急切断，TRT主机停机，因调压阀组不能及时开启，在进出口之间设置两根DN600旁通管，每根旁通管上设置一个DN600液动快开阀。当出现重大故障时，紧急切断阀在小于1S的时间内关闭，此时联锁相对应的旁通快开阀（约1S）打开，使高压煤气短时间内快速泄压至煤气管道低压侧，避免炉顶压力突然升高，同时高炉调压阀组控制阀自动打开，在旁通快开阀慢关时（一般约40S），调压阀组自动阀逐渐开大，自动调节炉顶压力，炉顶压力转至高炉侧控制，使高炉TRT系统安全脱离高炉煤气系统，保证高炉正常运行。TRT装置是高炉的从属生产设施，直接用其控制稳定炉顶压力，其运行好坏，关系到高炉生产运行，以可调静叶开度变化控制煤气进透平流速，可有效保证炉顶压力波动控制在要求范围内。它最大的优势是静叶片转动灵活，调节性能好，静叶可做到全关，调节范围宽，透平设计点不一定选在最大负荷上，而以持续时间最长的负荷作为设计点，在负荷降低或提高时，即偏离设计点，对效率的影响都较小。22TRT系统和性能221工厂设计条件（1）高炉炉容450M3（3座）；（2）煤气净化采用先进的干法布袋除尘工艺；（3）透平入口煤气条件（单座高炉）入口煤气流量正常110000M3/H；最大130000M3/H入口煤气压力正常135KPAG；最大150KPAG入口煤气温度正常150；最大250；出口煤气压力正常8KPAG；最大12KPAG透平入口煤气含尘量10MG/M3222TRT机组的组成15高炉煤气余压透平发电装置（TRT）由以下八大系统组成透平主机和发电机系统高低压发配电系统大型阀门及煤气管道系统液压伺服控制系统润滑油系统氮气密封系统冷却水系统自动控制系统2221透平主机和发电机系统由透平主机、联轴器及护罩、发电机、底座等组成。（1）透平主机透平膨胀机型号CYL3000双级轴流式，轴向进气、向上径向排气，悬臂结构，结构简单可靠。动静叶片采用了短叶片设计，叶片的自振频率远高于工作转速下的激振频率，在各种工况下，具有很好的强度。动叶叶根采用了棕树型叶根，具备了良好的强度。具备在线叶片状态观测条件。静叶可调，采用电液执行机构驱动，调节灵敏。1转子组件双级悬臂刚性转子，由轮盘、主轴、动叶片和拉杆螺栓、螺母、套筒、半联轴器组成。轮盘与主轴之间以止口定位，轮盘与主轴配合面处的套筒传递扭矩。拉杆螺栓、螺母用于将轮盘和主轴连接、拉紧固定。半联轴器用双键安装在主轴轴端。11轮盘16实心结构，采用高强合金钢锻件30CR2NI4MOV，轮缘榫槽为棕树型榫槽，动叶片装入棕树型榫槽后，采用锁紧销锁紧定位。12动叶片采用高强沉淀硬化不锈钢174PH，软密封形式，强力磨削工艺加工叶根。13主轴采用合金钢锻件30CR2NI4MOV，设置用于提供转速、轴相位信号的凹槽（或孔）。2静叶组件及固定环静叶组件由静叶片及静叶持环组成。静叶为可调结构。静叶片为不锈钢铸造叶片174PH，静叶组件通过螺栓连接固定在机壳的端面上。3机壳机壳由进气机壳、静叶可调机构机壳、衬环和排气机壳组成，采用垂直剖分结构形式。机壳能承受的力及力矩符合NEMASM23标准，机壳承受最高允许的进口温度（连续）400。31进气机壳由法兰、壳体、导流锥等组成。碳钢材料组焊结构；进气机壳上设置平衡气的法兰接口；在进气机壳的两侧设置支耳，用于辅助支撑；在进气机壳上设置用于温度检测的热电偶。32衬环和静叶可调机构机壳衬环和静叶可调机构机壳装配于进气机壳与排气机壳之间，衬环两侧配合面上分别以止口定位，螺栓连接固定，配合面装有密封环；静叶可调机构机壳内部采用氮气保护；33排气机壳由法兰锥体、扩压器及涡壳等组成。碳钢材料组焊结构，为方便排气机壳的安装与调整，排气机壳四个支耳与机座支撑之间设置调整17垫片；为了保证排气机壳的热胀自由，四个支耳上开设与膨胀相同方向的长圆孔，孔中装有套筒、垫圈及固定螺栓；根据套筒的限位，垫圈与支耳之间留有必要的热膨胀间隙；在排气机壳（法兰锥体）两侧支耳和底座的支撑之间设置横向导向键；在排气机壳后端下方与机座之间设置和垂直导向键。4轴承箱轴承箱由轴承箱体及轴承箱盖组成，水平剖分结构形式；轴承箱体用螺栓固定在底座上；底座与轴承箱体之间应设有调整垫片，以便于调整和找正转子与排气底壳之间的位置；在轴承箱体上配置进、回油法兰接口；两个进油口，结构形式为法兰联接；一个回油口，结构形式为法兰联接；在轴承箱前侧设置独立的密封气气密封系统,以防止润滑油向外泄露；在轴承箱盖上开设可供轴振动、轴相位、轴转速检测的探头安装孔；在轴承箱盖上设置油气平衡管及呼吸帽罩。5轴承径向轴承型式LEG可倾瓦轴承，强制供油；相关参数前径向轴承后径向轴承轴径185MM160MM前、后径向轴承瓦块中最低的两个瓦块分别设置双支PT100型铂热电阻。推力轴承型式LEG可倾瓦轴承，强制供油；主、副推力轴承两个瓦块上分别设置一支PT100型铂热电阻。6密封与冷却系统61冷却气系统利用少量的入口煤气冷却轮盘；62轴端密封碳环组合封，缓冲气（氮气）通过孔板阀组进入气封环组与气封18环组I之间的空腔，少量氮气经密封环组的间隙排放大气，另一部分少量氮气经气封环组的前端进入气封与轮盘之间的空腔，防止煤气的泄漏；63轴承箱密封系统轴承箱的前端设有轴承箱密封系统。该系统采用氮气，由氮气（04MPA，常温）管线引出，通过节流孔板阀组或密封空气管线上的截止阀，将密封氮气注入轴承箱前端的密封，以防止润滑油泄露。7轴系检测系统轴振动检测前、后径向轴承处，各配置2个探头检测前、后轴振动。探头分别安装在与轴承箱水平中分面互为45角的轴承箱盖的探头座上；探头与延长电缆、前置器连接，分别提供前、后径向轴承处X、Y方向上的轴振动信号；探头配置保护罩，延长电缆配置保护管并接至前置器防护箱。轴位移检测主轴推力盘处，配置2个探头检测轴位移。该探头安装在径向止推轴承座上，并通过主推力轴承；探头引线由轴承箱体引出并与延长电缆、前置器连接。提供推力盘处的轴位移信号；引出轴承箱体外的延长电缆配置保护管并接至前置器防护箱。探头与延长电缆、前置器连接，通过主轴上的凹槽或孔提供轴相位信号。探头配置保护罩，延长电缆配置保护管并接至前置器防护箱。轴转速监测同一个监测面上的3个探头分别与电缆集合体连接，通过主轴上的凹槽，以三取二表决方式提供机组超速联锁保护信号；另一支转速探头给调速器提供信号。安装4个转速探头，其中一个用于就地显示，同时远传420MA信号到控制系统；3个用于PLC机组转速控制。19安装一个相位探头。轴瓦温度监测采用予埋在瓦块内的PT100铂热电阻进行测量；前、后径向支撑轴承轴瓦分别在1块下瓦上设置2个测点；主、副推力轴承轴瓦分别在2块瓦上各设置1个测点；铂热电阻由轴承引出后，经轴承座体和轴承箱的引线槽进入接线箱。（2）联轴器及护罩采用先进的程序进行轴系横向及扭转振动临界转速计算，通过调整联轴器刚度使之符合标准。（3）发电机系统发电机系统包括励磁机，励磁屏，并具有恒电压、恒无功、恒功率因数调节的功能型号QFJ32额定电压105KV额定功率3000KW额定电流206A工作转速3000R/MIN功率因数08效率962绝缘等级F级（B级检测）防护等级IP54冷却方式上水冷发电机允许超载10连续运行。发电机总重16700KG定子重量6800KG转子重量3600KG最大运输重量12800KG20（4）底座透平主机与发电机均配置底座，碳钢组焊结构。用于支撑排气机壳和固定轴承箱；底座下表面与机组基础之间设有调整斜垫铁，并采用地脚螺栓将底座固定在基础上。2222大型阀门系统每套TRT机组的大型阀门系统包括如下阀门表21大型阀门系统序号阀门名称性能及参数数量用途1电动三偏心硬密封蝶阀PN03MPA、DN1400、T2501台检修TRT使用2电动三偏心硬密封蝶阀PN005MPA、DN1600、T2501台检修TRT使用3电动敞开式插板阀PN025MPA、DN1400、T2501台检修TRT使用4电动敞开式插板阀PN005MPA、DN1600、T2501台检修TRT使用5液压快速切断阀PN025MPA，DN1400、T2501台TRT紧急停车使用6旁通液动快开阀PN025MPA、DN600、T2502台TRT紧急停车使用7电动三偏心硬密封蝶阀PN03MPA、DN250、T2501台快切阀均压阀注液压快速切断阀具有快关、慢关、慢开以及015范围内游动等功能，快关时间0508秒可调，包括液压执行机构和液压阀台。TRT事故时，紧急停车使用，阀门必须可靠，能保证TRT系统的安全。旁通液动快开阀，TRT紧急停车使用，避免TRT紧急停车时，高炉调压组未打开前，高炉炉顶压力升高。2223润滑油系统润滑油系统由润滑油站、高位油箱、机旁润滑油管道及阀门、检测仪表等组成。润滑油系统的功能是，给各轴承润滑点提供一定量的润滑油。（1）系统技术性能润滑油名称透平油ISOVG46油箱容量4000L21油泵流量433L/MIN油泵出口压力05MPA油泵电机功率75KW冷却水耗量54M3/H冷却水进水温度35冷却水进水压力04MPA高位油箱容积1000L（2）系统主要设备的功能电动油泵2台，一用一备，转速1450R/MIN高位油箱由不锈钢板焊接的立式圆筒形油箱，安装高度距机组中心57M，作为机组因故停电、停机时靠自然高差维持对机组轴承的供油。就地仪表盘设在油站上，设有压力、温度等测点显示。润滑系统的管路均采用不锈钢管，在各润滑点的附近均设置必要的阀门和油流指示器等附件。2224液压伺服控制系统液压伺服控制系统由动力油站、液控单元、伺服油缸及检测仪表等组成。液控单元包括透平主机静叶液控单元、入口紧急切断阀液控单元和旁通快开阀液控单元三部分组成。这三部分共用一个动力油站，通过三部分既各自独立又相互联系的液压伺服控制系统，能够实现自动调节，以控制透平平稳升速和控制高炉炉顶压力波动在允许范围内。（1）系统技术性能主油泵供油压力12MPA主油泵供油流量50L/MIN油箱容量670L系统清洁度ISO17/1422冷却水耗量2M3/H2225氮气密封系统该系统用于透平轴端密封，防止煤气泄漏。透平轴端密封用氮气压力一般为0304MPA。（氮气压力一般高于被密封的煤气压力约001003MPA左右），以保证煤气不外泄，原则上无氮气停机，平均耗量约30M3/H。煤气管道吹扫也采用氮气作气源。2226给排水系统给排水系统主要由阀门和管道等组成。为润滑油站、动力油站的油冷却器和发电机空冷器供水，并且考虑TRT透平主机和发电机的消防用水。供水要求TRT系统总冷却水用量300M3/H供水压力035MPA温度35PH值6085悬浮物50MG/LTRT系统的净循环给水，由站区自建循环水站提供。2227高低压发配电系统高低压发配电系统包括发电机及励磁系统、高低压配电系统、电气控制系统以及同期并网系统。发电机采用无刷励磁三相同步发电机，额定功率为3000KW，额定电压105KV。发电机可按自动恒电压、自动恒功率因数或自动恒无功调节方式运行。该系统详细说明见33电气专业设计内容。2228自动控制系统TRT机组自控系统设计原则为在确保高炉正常生产的前提下，23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、自动调高炉顶压、自动停机功能。控制系统选用PLC控制系统，完成机组所必须的过程控制、逻辑控制和过程监视、故障报警显示功能。操作站具有工程师编程功能及操作员操作功能。打印机具有报警打印、报表打印、画面拷贝功能。操作站具有足够的能满足用户要求的实用直观的监视操作画面，操作简便可靠。具有历史数据存储，事故追忆功能。本控制系统应保证能与整个高炉基础自动化系统联网通讯。该系统详细说明见34自动化专业设计内容。由以上系统对TRT机组进行启动运行，过程检测控制。在保证高炉正常生产、顶压波动不超限的前提下，顺利完成TRT装置的启动、升速、并网、升功率、顶压调节、正常停机、紧急停机、电动运行、正常运行等项操作及控制。23TRT站区布置231TRT站区拟建地点拟建在炼铁厂与烧结厂之间的空地。232TRT站区布置3台TRT机组布置在同一个主厂房内，透平膨胀机和发电机采用单层布置，基础顶面标高约为0100M。TRT主厂房为封闭厂房。为检修方便，主厂房内配置1台16T防爆电动桥式起重机，并留有检修通道。TRT控制楼为两层砖混结构，一层为高低压配电室，二层为电气仪表控制室。233站区煤气进、出口管道根据煤气流量，每台透平膨胀机的煤气进口管道为DN1400，煤气出口管道为DN1600。243站区公辅设施31总图311站区组成TRT站区主要由TRT主厂房、TRT控制楼和大型阀门操作平台及外部管线等组成。312场地排水由于站区周围排水系统已形成，本设计仅考虑新建设施的排水，排水方式采用暗管，场地雨水经道路两侧雨水蓖子引入下水管排出，排水路径经原有排水系统排出。313消防鉴于站区周围已设有消防设施，本设计仅考虑沿道路一侧设消防给水管道，并设有消火栓。消防设备和人员由安泰统筹考虑。32土建高炉煤气余压透平发电TRT工程主要构筑物有TRT主厂房、透平机发电机平台、TRT控制室楼和煤气管道支架及平台等。本工程建筑物、构筑物地震烈度按8度设防。地质条件根据安泰提供的工程地质勘察报告，建议地基处理方式为采用沉管灌注桩。321设计主要数据基本风压05KN/M2灰荷载按工艺专业委托或按建筑结构荷载规范取值。322主要建筑物的建筑设计1）厂房为封闭式，框架结构，钢吊车梁，厂房采用保温型钢结构墙皮，厂房柱为钢筋混凝土型式。2）控制楼为砖混结构两层楼房,卷材防水屋面上设架空隔热层，采用无组织排水。253）控制楼建筑装修一层地面为30厚防滑釉面砖面层；二层楼面采用防静电地板；二层顶棚为轻钢龙骨吊平顶，一层顶棚为乳胶漆面；铝合金窗，木门，内外墙面为混合砂浆粉刷。33电气部分331高低压发配电系统3311发配电控制系统（1）发电机系统发电机额定功率3000KW，端电压105KV，频率50HZ，功率因数08。励磁方式采用结构紧凑、维护方便、无火花、声音小、并且运行安全可靠的无刷励磁方式。（2）高压系统10KV采用单母线接线，一路10KV电源来自用户上级变电所10KV母线段，共设7台开关柜，包括一台电站侧联络柜，一台站用变出线柜、一台母线电压互感器柜、一台发电机并网柜，一台发电机电压互感器柜、一台励磁电压互感器及发电机中性点电流互感器柜、一台励磁变熔断器柜。发电机中心点设备安装在励磁电压互感器柜下部，与其它10KV开关柜布置在一起。（3）低压配电系统低压系统采用单母线不分段型式，设置双电源自动切换装置。低压常用电源由电站内站用变压器提供，另外由用户为每套机组提供一路独立的低压厂用电备用电源，满足变压器故障或10KV系统故障时电站内低压辅机和其他公辅供电。两路电源互相备用，故障时自动投入。（4）直流系统26为了提供电气系统的控制和保护电源，本站设置一套微机控制高频开关直流电源装置，1220AH，220VDC。3312控制与保护（1）发电机控制与保护发电机在控制室集中控制，设一台同期控制屏，设手动和自动准同期装置，自动同期装置选用进口产品。并网点设在发电机开关。发电机采用带无刷整流励磁方式，自带励磁调节柜，随发电机成套供货。采用数字式励磁控制系统，能满足自动和手动励磁调节及强励磁的要求，并且有恒电压自动调节的功能，和按恒无功功率、恒功率因数自动调节的功能，能使发电机在失磁状态下短时运行，以便卸掉负荷，并且能从发电机运行状态过渡到电动机运行状态，同时也能满足在运行中由电动机状态恢复到发电机运行状态，励磁装置也同样具有自动适应的能力。发电机保护采用微机综合保护装置，具备四遥功能，保护配置符合有关设计规范。发电机初步考虑装设差动保护、复合电压闭锁过流、过负荷、定子接地、转子接地、失磁、低周波和逆功率保护等。（2）辅机控制系统TRT辅机包括动力油站、润滑油站，管道阀门、盘车电机等。低压辅机系统连锁及控制纳入自动化控制系统，控制室不再设备用手操设备，机旁操作仅用于检修试验，正常采用集中控制，操作方式选择开关设在机旁。3313电气设备选择10KV选用KYN2812型中置式开关柜，配VEP12/125040KA型真空断路器。低压开关柜选用GCS型开关柜，配ABB电气元件。配电变压器选用SCB11315/10型干式变压器。27直流电源装置选用1220AH，220VDC微机控制高频开关直流电源装置。高压系统保护设备选用微机综合保护装置。注TRT站区内所有高、低压开关柜、控制柜均由总包方配套供货。3314电气布置TRT高、低压配电室设在TRT控制楼的一层，高、低压开关柜、变压器及直流屏均布置在TRT高、低压配电室内。TRT控制室设在TRT控制楼的二层，布置有TRT系统的PLC柜、微机综保屏、励磁屏等，为仪电合用。3315电缆选择与敷设10KV电缆选用阻燃型交联聚乙烯铜芯电力电缆，低压电缆选用阻燃型聚乙烯铜芯电力电缆，控制电缆按用途分别选用普通控制电缆、带屏蔽控制电缆和计算机电缆。电气室与发电机小室之间采用电缆沟敷设，至其它电气设备电缆采用桥架和配管的敷设方式。3316防爆、防雷接地及照明电气防雷及接地设计将按照国家的规程、规范设计。低压配电系统接地采用TNS系统，接地电阻不大于4。避雷及防静电接地电阻不大于10。电气室电气照明采用日光灯，发电机主厂房采用防爆型灯具。因TRT装置所用的工艺介质是易燃、易爆炸气体，因此将按照爆炸和火灾危险环境电力设计规范GB5005892要求进行设计。34自动化控制部分针对TRT主要是将高炉煤气（减压阀组）的压力损失的能量进行回收，自动化系统运行的先决条件是在任何条件下均能保证高炉炉顶压力的稳定。自动化系统通过过程检测、过程控制及顺序逻辑28控制来实现工艺的要求。在保证高炉正常生产、炉顶压力波动不超限的前提下，顺利完成TRT装置的启动、升速、并网、升功率、顶压调节、正常停机、紧急停机、电动运行、正常运行等多项操作及控制。TRT机组自控系统设计确保高炉正常生产，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；具有自动化程度高，能自动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压、自动停机功能。本工程项目采用单对单的控制模式，即1套TRT机组采用1套独立的PLC控制系统；3套TRT机组共配置3套PLC系统。3套PLC系统共配置7台上位机，采用231的结构模式。冷却水系统3套机组共设一个总的电磁流量计，采用总管测量的模式。341过程检测和控制（1）煤气系统A高炉顶压指示、记录、调节、超限报警及连锁；B）TRT入口煤气流量指示、记录、累计；CTRT入口煤气温度指示、超限报警及连锁；DTRT入口煤气压力指示；ETRT入口可调静叶前煤气温度指示；FTRT入口可调静叶前煤气压力指示；GTRT出口煤气温度指示；HTRT出口煤气压力指示；I旁通快开调节阀开度指示；J紧急切断阀开度指示。（2）透平主机系统A透平转速指示、超限报警及连锁；B发电机功率指示、超限报警及连锁；29C透平轴位移指示、超限报警及连锁；D透平轴振动指示、超限报警及连锁；E发电机轴位移指示、超限报警及连锁；F发电机轴振动指示、超限报警及连锁；G透平支承轴承温度指示、超限报警及连锁；H透平止推轴承温度指示、超限报警及连锁；I透平轴端密封氮气煤气差压指示、超限报警；（3）发电机系统A发电机支承轴承温度指示、超限报警及连锁；B发电机定子铁芯、线圈温度指示、超限报警及连锁；C发电机冷却器温度指示、超限报警及连锁；D发电机母线电压指示。（4）润滑油系统A润滑油总管油冷却器后温度指示、超限报警及连锁；B润滑油出口总管油过滤器后差压指示、超限报警；C润滑油最远点压力指示、超限报警及连锁；D润滑油油箱油位指示、超限报警及连锁；E润滑油油箱油温指示、超限报警及连锁。（5）动力油系统A液压油出口总管压力指示、超限报警及连锁；B液压油出口油过滤器差压指示、超限报警；C液压油油箱油位指示、超限报警及连锁；D液压油油箱油温指示、超限报警及连锁。（6）氮气密封系统A氮气总管压力调节；B氮封用氮总管压力指示、超限报警及连锁；C氮封用氮总管流量指示、累计。30（7）冷却水系统A冷却水总管压力指示、超限报警；B冷却水总管温度指示、超限报警；C冷却水流量指示。（8）CO浓度检测TRT主机旁、阀门区、控制室内CO浓度指示、超限报警。342TRT控制系统（1）控制系统包括以下子系统A透平转速调节及保护系统；B发电机功率调节系统；C高炉顶压控制及调节系统；D前馈控制系统；E透平轴密封氮气煤气差压调节系统；F透平及发电机启动和停机控制系统。（2）TRT系统控制采用“PLC”控制，基本功能如下A过程和基本参数显示；B操作监控、参数设定；C事故报警、记录；D控制调节、显示；E编制各种图表和操作画面；F数据管理、归档及打印；G数据通讯。343TRT机组与高炉中控室往来信号TRT机组与高炉中控室往来信号发出侧采取隔离措施，通过硬接线的方式完成（并预留适量的空余点位）。（1）高炉侧送往TRT侧A高炉顶压设定值31B高炉状态信号正常、出铁、慢风、休风、事故C高炉顶压测量值D减压阀组阀位开度E允许TRT启动（2）TRT侧送往高炉侧ATRT申请启动、投运B透平静叶开度C旁通阀开度D发电机功率ETRT重故障344控制方式本系统的所有检测和控制信号都进入PLC系统，由PLC统一进行显示和控制，与电气的连锁也在PLC内进行，与高炉系统的联系也通过PLC进行。控制系统（PLC）设备安装在TRT控制室内。345主要设备选型A）计算机控制系统采用施耐德公司PLC产品。B）压力、差压变送器采用北京EH公司产品。C）热电阻、温度计采用西仪公司产品。D）压力表采用布莱迪公司产品。E）振动系统采用进口3500产品。F）安全栅隔离器采用国内名优产品。G）煤气流量计采用插入式流量计。H）氮气流量计孔板流量计。I）冷却水流量测量采用电磁流量计。J）UPS容量6KVA在线式，延时30MIN。K）粉尘在线监测采用国内名优产品。32L）一氧化碳检测采用国内名优产品。M）转速二次表采用AIRPAX公司产品。其它系统所需附件也采用国内名优产品。仪表检测、控制设备及PLC系统设备由思安新能源有限公司设计成套，详见由思安新能源有限公司的资料。系统设计原则保证TRT机组安全、可靠、长期的运行。35给排水系统351循环冷却给水系统循环冷却给水系统是提供为TRT润滑油站、动力油站和发电机生产使用的冷却水，供水压力为035MPA，循环水量为300M3/H。该部分冷却水为间接冷却水，经使用后的回水无其它污染仅有温升，只需降温处理即可循环使用。TRT系统的净循环给水，由站区自建循环水站提供。352生产消防给水系统TRT区域的消防给水由炼铁厂区现有的消防给水提供。厂区现有的消防给水系统采用生产净水消防给水管网，为低压消防制。炼铁厂区火灾次数按同一时间内发生一次考虑，室外消防水量按20L/S计。353生活给水系统厂内职工饮用水、生活设施的用水采用生活用水，生活用水量为1M3/H，可直接接自TRT区域附近的生活给水管道。354排水系统TRT区域的排水就近排入厂区的排水系统。36电讯设施TRT主控室内，需配备调度电话、行政电话和火灾自动报警系统。361电话33TRT主控室内设置调度电话1台；直通电话1台（与高炉值班室直通）；行政电话1台362火灾自动报警系统根据国家强制性标准火灾自动报警系统设计规范（GB5011698）和冶金企业安全卫生设计规定的有关要求，为及时发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，将火灾扑灭在阴燃或初始阶段，设置火灾自动报警系统1套。本设计火灾自动报警系统在TRT控制室设置区域报警控制器1台。火灾报警系统保护区域润滑油站、动力油站、TRT控制室、电气室等场所。在润滑油站和动力油站采用感烟探测器与智能型缆式定温探测器的组合；电气室采用感烟探测器。在所有需要设置火灾探测器的场所均设置手动报警按钮和警铃。本设计线缆全部采用阻燃型。火灾报警系统的具体设置详见“火灾报警系统配置一览表”表31。火灾自动报警系统工作和保护接地与就近接入站区总接地系统，接地电阻值不应大于1欧姆，。表31火灾报警系统初步配置一览表保护对象面积（M2）感烟探测器差定温探测器手动报警按钮警铃报警控制器定温电缆（M）TRT主控楼1电气室3001221控制室150611润滑油站3310034动力油站33100其他15111合计19109120037通风设施371主要设计原则通风、空调采用降噪、隔振措施。采暖通风及空调设施（1）为改善控制室操作环境，室内设置立柜空调。（2）电气室为消除室内余热,夏季采用轴流风机进行换气。（3）主厂房设防爆轴流通风机进行强制通风。4安全卫生41设计依据中华人民共和国安全生产法（2002年11月1日施行）；中华人民共和国职业病防治法；劳动部（199771）3号文建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定。42不安全因素及职业危害分析（1）自然危害因素暴雨洪水、雷电、地震、酷热等。（2）生产过程中的不安全因素生产过程中的不安全因素主要为操作事故、意外伤害、停水事故、电气事故、火灾爆炸事故等。（3）职业危害生产过程中的主要职业危害为噪声、有毒有害气体。43设计中采取的主要防范措施35本设计针对工程不安全因素，结合项目特点，依据有关规程、规范、标准及法规，采取如下主要防范措施。（1）自然危害因素防范措施A防洪排涝措施安泰建厂时设有有效防洪排涝设施，本工程仍采用现有防洪设施；建筑物室内地坪高于室外地坪，防止暴雨积水漫入室内，雨水排水管网按当地暴雨公式设计。B防雷击建（构）筑物设置避雷针，以防雷击，各电压等级母线设避雷器。C防地震本工程所在地的地震基本烈度为8度，新建设施按8度设防。D防暑措施表面温度超过60设备和管道采取隔热措施，电气室及电缆夹层，采用机械通风，吸收室内热量后自然排放。（2）生产过程中防电气事故预防措施为减少停电带来的不安全因素，采用两路电源供电；各种电气设备的非带电金属外壳，如开关柜、发电机、变压器等，设置了可靠的接地系统，仪控室计算机等系统单设接地装置。发电机机组设有可靠的并网和电气保护装置，发电机机组中性点装设避雷器，作为过电保护装置，另采用过电流保护、过负荷保护、零序电流保护、失步保护等多种保护方式。照明系统的设计按有关规定执行，作业人行道及楼道等处均设有足够的照明装置，照明灯具设一般正常照明、局部照明和事故照明。TRT工程检修采用30V以下安全电压或用安全灯；在TRT工程