建龙集团TRT培训课件.ppt
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1、集团工程设备部设计处集团工程设备部设计处 王武军王武军2011年年1月月 目录:一、TRT基础知识介绍二、TRT设计阶段应注意的问题三、TRT主要设备的作用和维护要点四、TRT点检和检修的内容五、TRT操作注意事项一、TRT基础知识介绍1、TRT定义:TRT是“top gas pressure recovery turbine”的缩写,全称为高炉煤气余压透平发电装置。是利用高炉煤气的压力能和热能,通过透平机膨胀做功,驱动发电机发电,实现压力和温度 动能 电能的能量转换,回收能量的装置。TRT包含机械、电力、电气、仪表(控制)、液压、润滑、水、土建、结构、总图等专业,见下图:TRT系统构成工艺流
2、程:高炉除尘器重力除尘器TRT发电机快切阀入口插板阀出口插板阀出口碟阀入口碟阀启动阀减压阀组旁通阀组低压管网均压阀2、TRT发展史 做早研制TRT的是原苏联,1960年研制出第一台TRT,由于没有解决除尘问题,静叶粘灰严重,实用不成功。1962年,制成半干式TRT(6000KW),燃烧5%的高炉煤气加热,解决了系统的冷凝水和灰尘堵塞问题。1969年法国试验成功半净煤气径流反动式TRT,装机容量都在500kw以下。1970年日本川崎重工引进了这项技术,于1974年生产了第一台8200kw TRT装置,叫做川崎-索夫莱尔透平,安装在川崎水岛钢铁厂。到1979年,日本研制成功具有静叶调顶压功能的TR
3、T,代替了调速阀调顶压,提高了发电量,能够全部回收煤气。同年研究成功两台高炉共用一台TRT。1982年世界第一台干式TRT研制成功,日本对TRT的发展做出了巨大贡献。到1993年,日本2000立方米以上的高炉有41座,全部安装了TRT。截止到2000年,世界2000立方米以上的高炉有188座,共安装了85台TRT,说明世界对TRT的认识还不够。我国TRT的发展比较滞后,2000年我国1000m3以上的高炉大约50座,安装国产TRT只有5台(生产6台)。制约我国TRT发展的原因很多,主要是影响高炉生产和发电量相对较低。具体表现在自动控制水平落后,静叶调顶压不稳定;企业节能观念不强;运行人员经验不
4、足,操作水平低;企业综合管理落后,导致TRT的作业率非常低。自2000年开始,随着控制水平的进步和节能意识的提高,TRT在我国的发展迅速,到2003年底国产TRT投产近30台,装机容量达到250兆瓦。国产第一台全干式TRT于2003年4月在杭钢投产,高炉容积420立方米,TRT装机容量3000千瓦。到2010年全国共安装TRT400多套,两座高炉共用一台TRT技术,煤气透平给高炉鼓风的三机同轴技术都应用到实际生产中。成都发动机公司也生产TRT,占有15%的市场比例,在叶片和刚性轴研制方面有突出贡献。产品价格比较低。西安陕鼓动力股份有限公司在TRT研制和开发方面做出了突出贡献。七十年代中期从川崎
5、引进了TRT专利技术,与苏尔寿的轴流压缩机技术相结合,在整机配套,设备设计等方面走在世界前列,产品出口印度、韩国、巴西等国家,2005年开发出开发出3H-TRT技术,陕鼓生产TRT300多台套。3、为什么要安装TRT?高炉炼铁产生的高炉煤气含有22%左右的CO,热值 3000KJ/m3左右,是很好的工业燃料。但高炉顶压高,不利于燃烧,需要减压使用。在没有使用TRT前,煤气经过减压阀组减压,压力能变成声能和热能放散掉了。3.1TRT代替减压阀组,把高压煤气变成低压煤气,供用户使用;3.2在减压的同时把压力能变成电能,节能减排;3.3减少噪音,防止噪音污染;3.4投资少,效益高。现在国内还没有TR
6、T发电量标准,行业内常把湿法除尘TRT发电量3840KWh/tTe;干法除尘TRT发电量47KWh/tTe作为发电量指标,这是行业的高水平,容积小的高炉指标略低。高炉容积(m3)TRT装机容量(KW)除尘方式实际发电量(KWh/h)日创效益(万元)备注4303000干法22002.60.5元/KWh4503000干法24002.912604500湿法33003.9250012000湿法82009.8250018000干法1100013.2430025000干法1800021.6TRT发电量指标几个有代表性高炉发电量:科学解决问题的方法、达到事半功倍的效果4、基本参数4.1型号:MPXXXX-X
7、XX/XXX进气温度()进气压力(Kpa)最大发电量(KWh)G:干式S:湿式L:干湿两用煤气回收透平4.2透平形式透平形式:干式(湿式)轴(径)流反动式,一(二)级静叶 可调,径(轴)向进排气。干(湿)式轴(径)流:干(湿)法除尘煤气在透平内部的流向 同轴的方向一致(同轴向垂直)。一(二)级静叶 可调:有一(二)级静叶和动叶,一(二)级静叶同时动作,调整高炉顶压。反动式:是衡量透平机做功的程度。相对于冲动式而言发电效率更高。径(轴)向进排气:进、排气管道垂直于轴(平行于轴)。4.3转速:额定转速3000rpm,一 般在运行时,考虑到轴承的寿命,只允许超速到额定转速的58%。TRT转子有柔性和
8、刚性的区别,柔性转子在工作转数范围内有临界点,刚性转子没有临界点。TRT一阶临界转速rpm二阶临界转速rpm宁钢2500m3高炉17505700吉钢1800m3高炉18505450唐钢1260m3高炉125045504.4透平机设计介质参数项目参数单位备注吉钢宁钢高炉容积18002500m3煤气流量19.6843.1万Nm3吉钢3280.6m3/min入口煤气温度180150入口煤气压力198175Kpa出口煤气压力10.910Kpa煤气含尘量1010mg/m3输出功率1127012800KW4.5发电机参数 项目参数单位备注吉钢宁钢型号QFW-15-2QFR-2-18额定功率15000180
9、00KW额定容量17.65WVA功率因数0.850.8励磁电流263.5258A接法YY三项 两极定子电流970.4825A绝缘等级FF转速30003000rpm额定电压10.510.5KV1静叶片 2动叶片 3轴T1P0V0V1V2P1P2132T0T25、透平机工作原理、透平机工作原理 上图是透平的某一级,在静叶流道内,气体的压力 由P0下降到P2,温度由T0下降到T2,流速有V0上升到V2,这是将动能转变成机械能的过程。这一过程根据:理想状态方程:P0V0 A1=P2V2 A2=RT0=RT1连续性方程:M=0V0A1=1V2A2 气体体积膨胀、压力降低,速度加快,释放出能量同时对动叶施
10、加一个反作用力,动叶在压力能、速度能、热能的作用下产生转动,输出机械功,这就是透平机做功原理。式中:P1-静叶排气压力 P0-静叶进气压力 V1-静叶排气速度 V0-静叶进气气速度T1-静叶排气温度 T0-静叶进气温度 A2-流道排气截面积 A1-流道进气截面积1-静叶排气密度 0-静叶进气密度 R-气体常数 M-气体质量6、提高TRT发电途径TRT功率计算公式:N=QTCP121-(P1/P2)(K-1)/K10-3 式中:N输出功率;Q煤气流量;T煤气入口温度;CP-煤气定压比热;P1排气压力;P2进气压力;K比热系数;1透平效率;2发电机效率。理论上提高进气温度,增大煤气流量,提高发电机
11、和透平机的效率,降低出口压力,增大进口压力,提高透平膨胀比都可以提高发电量。但一台机组按照一定的介质参数设计好了以后,提高上述参数是不可能的,高炉也不能牺牲其它的条件来满足TRT发电。提高发电量途径:(1)提高机组的作业率,延长机组连续作业时间。(2)提高控制质量,炉顶压力波动小,保发电量平均值大。(3)湿法除尘控制喷雾水量,无论干式或湿式都要做好进、出口排水。(4)精心操作,减少没有必要停机。二、TRT设计阶段应注意的问题1、设计方案1.1总图布置:TRT与高炉距离要近,最好摆放在除尘器的后面,距离高炉远了,管道距离长,高压管道泄漏煤气的可能性大,安全没有保障。管道长,煤气温度降低的比较多,
12、影响发电量,如果管道保温,增加投资。管道长管道上的弯头、阀门等造成压力损失大,控制顶压的过渡过程时间加长,不利于顶压控制。1.2 TRT发电介质是煤气,属于易燃易爆气体,在总图布置时要考虑煤气的特性,除操作工外,附近不要有办公和休息室等场所,不要与煤气柜、油库等建筑物比邻。1.3 TRT需要净环冷却水和氮气,冷却水和氮气需要量根据TRT的装机容量确定。排水需要有设计工业废水管道,废水管道需要无压回水,水量很小,每天12吨,无毒。1.4需要有10KV变电站,为TRT发电提供并网点,并提供高压保护装置。TRT是变功率发电,不能单独带负荷,并网后才能使用。1.5有减压阀组的高炉,TRT要并联在减压阀
13、组上;没有减压阀组的高炉,TRT设计时一定要有旁通阀组,TRT的出入口要有安全切断煤气的阀门,要有保证机组安全的快速切断阀。控制系统要安全可靠,安保连锁要准确无误。1.6建设单位要把准确的工艺参数提供给设备设计单位,设备设计单位把设计好的设备安装资料提供给工厂设计单位和建设单位,建设单位按照设备设计订货后把设备资料提供给工厂设计单位。主要的工艺参数有:高炉容积;煤气发生量;煤气温度;厂区低压管网压力;煤气含尘量;煤气成分。2、初步设计审查 初步设计审查分两部分,设备设计审查和工厂设计审查。设备设计有大包和只供设备两种方式,如果是大包,设计审查需要的专业比较多,机械、电气、电力、仪表、水等专业都
14、要参与,只供设备只有机械人员参与就可以了。因TRT属于特种设备,需要专业设备制造厂家作设备设计。2.1设备初步设计审查要注意的几点:(1)透平机的出力在同等规模的条件下是否最大;(2)设备和工艺是否按照建设方的设计委托要求设计;(3)操作室和机组之间、阀门的布置等工艺布局是否合理。(4)安全环保是否符合国家要求,安全设施是否可靠。(5)确定设备设计图纸提供时间和设备供货时间(订货清单提供时间),到图数量。2.2工厂初步设计审查要注意的几点(1)确定TRT在总图上的位置,布局要合理;(2)确定设备资料的提供时间和到图计划,图纸数量;(3)审核投资的合理性;(4)审核建设周期的合理性;(5)确定建
15、设方提供煤气、电力、氮气、水等接口的坐标和标高的时间;(6)审查起重、排水、安全通道等设计是否有漏项。(7)确定设计分工界限。3、设备订货 在设备初设审查结束后,按照设备设计提供的订货清单及时订货,订货资料返给工厂设计单位,满足工厂设计要求。3.1大型阀门非常关键,订货时压力等级要略高于设计等级,防止在压力作用下阀门打不开,蝶阀使用三偏心的,北方地区插板阀要有加热装置,防止结冰冻住,快切阀要注意切断速度,旁通阀要有快开功能。3.2润滑系统要压力稳定,安全可靠,油泵工作稳定,邮箱要有齐全的检测装置,过滤器有差压报警装置,冷却器要做压力试验,高位油箱有安全的卸油机构,调压器要灵活准确。3.3液压系
16、统使用进口的控制元件,油泵使用恒压变量泵,伺服马达和油缸使用国内知名品牌厂家的产品,阀台上要求有明确的原理图,电液系统安全可靠。3.4主机设备验收按照标准生产验收大纲执行,要参与出厂前的超速试验和动平衡试验。3.5电气、箱、柜设备由知名厂家集成,元器件使用国内中高端产品,尽可能使用公司内部使用广泛的厂家,节省备件储备,控制系统验收按照标准通电试验。3.6仪控设备选用知名厂家设备。轴系振动、转速仪表使用进口仪表,伺服阀也选用进口阀。设备名称厂家1厂家2备注透平主机透平主机西安陕鼓成都发动机振动仪表使用bently发电机发电机江苏金鹏南阳防爆润滑站润滑站西安陕鼓南京汽轮机厂成套液压站液压站南京三大
17、北京华德伺服阀用MOOG盘车机构盘车机构陕鼓动力成都发动机成套控制系统控制系统西门子A&b高压柜高压柜ABB许继电器变送器变送器川仪EJA罗斯蒙特蝶阀蝶阀郑州阀门厂石特阀门插板阀插板阀石特阀门石阀一厂快速切断阀快速切断阀石特阀门石阀一厂主要设备供货厂家:4、TRT投资概算 TRT投资分设计、设备采购、设备安装、工程施工、四大部分。4.1设计投资:一般情况下设备设计同设备供货是同一单位,不另外计算设计费。工厂设计也同高炉设计在一起,也不单独计算设计费。如果计算的话可以按照地区的工程结算取费标准计算。一般情况下设计取费是工程总概算的22.5%。4.2设备投资:设备采购没有一个标准参考,与设备装备水
18、平有关,低档水平同高档水平差距在200500万左右。TRT设备包括透平机、发电机、润滑油站、动力油站、大型阀门、高低压电器柜、电抗器等。2500m3高炉配套TRT设备高档次装备在24002800万元左右。450m3高炉TRT高档次装备在20002200万元左右。4.3设备安装费:可以参考当地的设备安装取费标准计算。因为TRT安装有机械、管道、液压、电气、电力、仪表等按取费标准计算比较麻烦,按照以往经验,综合取费不高于设备总概算的2025%。2500m3高炉设备安装费大约在400500万元之间,450m3高炉安装费大约在200300万元之间。4.4工程施工费:工程施工一般按照工程概算总额的12%
19、计算。根据地区不同,投资额的差距很大,南方TRT不需要建设厂房,只建设备基础就可以了,工程费用自然比较低,也有把操作室放到高炉操作室的,不需要建设操作、办公用房,土建投资就节省很多。北方需要建设厂房,并且需要保温设施,土建投资自然就高了。2500m3高炉TRT投资概算(设备包括安装)1高炉煤气余压发电1.1 土建工程主厂房,综合楼,液压油站,润滑油站209.59 209.59 m21905室外地坪4.43 4.43 设备基础123.55 123.55 m31144钢平台32.50 32.50 小计370.07 370.07 1.2 工艺设备 1318.09 160.97 1479.07 1.3
20、 液压设备60.95 16.14 77.09 1.4 电力300.51 88.83 389.34 1.5 仪表71.68 23.67 95.34 小计370.07 1751.23 289.61 2410.91 序号工程或费用名称概 算 价 值 (万元)技术经济指标建筑工程设 备安装工程其它费用总 值含外汇单位数量(万美元)5、建设周期 TRT建设分土建施工、设备安装、设备调试三部分。5.1土建施工周期:从设备基础开始施工最长周期6个月,建筑面积最大不超过2000m2,。按照地区不同,立面结构和砼框架结构、基础土层结构、工艺流程、施工队伍等都影响土建施工周期。一般情况下,南方需要34个月就够了,
21、北方大约要56个月。5.2设备安装周期:设备安装范围从TRT入口蝶阀开始到出口蝶阀为止。包括管道,机械设备重量超过300吨,电气设备超过200台套。因为TRT设备比较专业,主体设备安装需要15天,外围设备、管道等安装需要30天,电气设备安装、接线等需要30天,考虑到可以重叠施工,设备安装最长不超过一个半月。5.3设备调试周期:设备调试包括冷调和热调两部分,冷调包括单体设备调试(阀门、氮气、油、电气试验、控制系统等)和系统联合调试(调顶压试验、重故障连锁试验、模拟并网试验等),冷调需要10天时间。热调包括超速试验、主辅油泵切换试验、故障停机试验、手动自动并网试验、手动停机试验、静叶自动调顶压调试
22、等,热调需要23天时间,需要高炉配合。三、TRT主要设备的作用和维护要点1、大型阀门系统 大型阀门系统有入口蝶阀、入口插板阀、紧急切断阀、出口蝶阀、出口插板阀、旁通阀组成。1.1各阀门的作用各阀门的作用 出、入口插板阀起到有效切断煤气;出入口蝶阀配合插板阀切断煤气,入口蝶阀还有TRT起动调速作用;紧急切断阀在重故障时切断煤气,保护机组;旁通阀在紧急切断时打开,维持高炉顶压,防止造成高炉顶压波动,酿成事故。1.2.1出、入口蝶阀要选用金属硬密封三偏心蝶阀,面密封或弹性线密封,阀板要有防止变形的加固措施。订货时阀门的压力级别要高一些,防止阀门打不开。维护主要是检查阀板边缘是否有残损,阀板轴封是否漏
23、气。驱动方式有电动和液压两种,气动使用比较少。入口蝶阀需要有模拟量的阀位指示,量程0100%,TRT起动时使用。三偏心:1.阀门轴中心与阀板密封面形成的一个偏移,2.阀门轴中心与阀体中心线形成的一个偏移 3.阀体密封面中心线与阀中心线形成的一个偏移1.2.2出、入口插板阀使用电动或液压驱动,全密封或敞开式插板阀,阀板要有防止变形的加固措施,传动机构采用蜗轮蜗杆传动或链式传动,不能使用拉杆传动,密封圈采用双层硅橡胶密封圈。维护要注意顶开后阀板距离阀座的间距要均匀,密封圈完整无破损,限位开关位置是否有变化、阀板是否有变形等。密封式和敞开式的区别敞开式:检修方便,重量轻,价格低,同蝶阀配合使用有效切
24、断煤气,事故率低,缺点是操作时有煤气外溢,使用广泛。密封式:检修困难,重量大,价格高,单独使用有效切断煤气,事故率高,缺点是检修困难,主要使用在口径小,设备集中的煤气区。1.2.3紧急切断阀结构同蝶阀相同,差别在于驱动机构,快关速度在0.71秒之间,液压驱动。维护的主要部位是液压控制的各种换向阀、单向阀等,注意漏油、液压阀内泄、电磁铁烧损等1.2.4旁通阀是保证高炉安全的关键部件,可以用减压阀组替代,液压驱动,可以设置顶压调整功能。阀门结构同蝶阀相同,金属硬密封,阀门开度带有模拟量输出功能,量程0100%,伺服阀控制阀门的开度。维护主要是油缸接头漏油和伺服机构稳定。液压油一定要干净。2、透平机
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