大型高炉煤气余压透平发电装置(TRT)的开发
科技成果——大型高炉长周期高效运行的干式TRT装置
科技成果——大型高炉长周期高效运行的干式TRT装置适用范围钢铁行业高炉煤气余压余热发电行业现状冶金工业的持续发展需要采用高效、节能、环保的TRT装置，以节约能源，减少浪费，降低成本，提高效益。
干式TRT是为了适应冶金高炉干式除尘系统而研制的新一代产品，是钢铁产业发展的必然选择。
干式TRT发电功率比湿式高30%以上，吨铁回收电量约50kWh；提高煤气热值40-90℃；可使炉顶压力波动稳定在±2kPa以下；可实现全自动远程一键式自动控制模式。
目前该技术可实现节能量46万tce/a，减排约123万tCO2/a。
成果简介1、技术原理能量回收透平装置（简称TRT）是世界公认的钢铁企业重大能量回收装置。
它是利用高炉炉顶煤气的余压余热，把煤气导入透平膨胀机，使压力能和热能转化为机械能，驱动发电机发电的一种能量回收装置。
干式煤气透平，是为了适应高炉干式除尘系统而研制开发的新一代余压透平，它能充分利用高炉煤气原有的热能，最大限度地利用煤气压力能来进行发电，在高炉炉容相同的条件下，干法比湿法的回收功率可提高30%-40%以上。
这主要是进透平机前的气态参数发生了变化，煤气湿式净化后的温度，一般在50℃左右，而煤气干式净化后的温度一般在120-230℃之间，两者之差为70-180℃左右，且压力损失小，阻损一般为5kPa，甚至更低。
由于干式TRT的煤气温度提高，阻损降低，煤气热焓提高，透平做功的能力也相对提高。
2、关键技术（1）TRT专用气动、强度计算程序TRT专用气动计算程序充分考虑到高炉煤气大流量、低压力、频繁波动及含尘等工况特性，提高透平效率；采用不平衡响应法等先进的强度设计理论，整个转子系统的计算结果能够真实模似转子在各种条件下振幅的变化情况，确保安全可靠运行。
（2）干式TRT专用叶型解决TRT通道积灰和磨蚀是叶型设计成败的关键，积灰往往发生在容易产生附面层分离及旋涡的部位，采用干式TRT专用叶型，可防止积灰又可增加气流膨胀通道长度，提高叶片强度，改善变工况特性。
TRT高炉煤气余压发电系统课件
TRT高炉煤气余压发电系统课件
不得重复，稿件尽量突出技术介绍，有热安全措施，受保护区，应急预案，工艺流程等内容
一：TRT高炉煤气余压发电系统介绍
TRT高炉煤气余压发电系统是一种技术先进的技术系统，它主要利用高炉煤气余压的工程能量，通过发动机、发电机系统和控制系统发电，以满足高炉变压器或直压抗弧室的电能要求。
该系统可以有效利用高炉煤气余压能，提高炼钢企业的利润，它具有高功率，低耗能，易于操作和安装等优点，在各大炼钢企业中得到了广泛的应用。
二：TRT高炉煤气余压发电系统技术特性
1、TRT高炉煤气余压发电系统采用高炉煤气余压能源，技术特性显著。
2、TRT高炉煤气余压发电系统采用调压阀、回收阀、放气阀、止回阀、汽缸、失效保护装置等工程设备，控制发电效率及安全性。
3、TRT高炉煤气余压发电系统严格按照安全设计标准设计，提供安全可靠的数据保障。
4、TRT高炉煤气余压发电系统采用国内外最新技术，配备先进的控制系统，实现自动控制发电。
三：TRT高炉煤气余压发电系统安全性。
高炉煤气TRT工程施工组织设计方案书
高炉煤气TRT施工组织设计书1．1工程总包内容简介：1、余压回收透平发电装置成套设备设计及设备成套供货2、高炉煤气余压回收透平发电装置工程施工、安装调试投运总承包设备安装工程工程管道安装工程高、低压电控系统安装工程自控系统安装工程TRT装置系统设备静态调试、系统联调、热负荷试车工程施工、调试资料归档，1．2主要施工内容：⏹煤气管道系统：煤气管线制作及安装（含各设备放散管线的制作）；大型阀门安装；管道膨胀节安装。
⏹给排水系统：发电机、润滑油站和液压油站冷却水进排水管道的制作和安装；室内消防水的制作和安装；所有排水管道的支撑和吊架的制作安装。
⏹密封氮气管道系统：氮气密封系统管道、支架、吊架的制作和安装；调节阀安装和手动标准阀的采购安装；氮气吹扫系统管道、支架的制作安装。
⏹油系统管线：润滑油站、高位油箱、液压油站、控制阀台安装、管道以及管道支架、吊架的制作和安装；液压油管道以及管道支架和吊架的制作和安装；润滑油系统和液压油系统循环清洗达标；清洗油和第一次填充油的采购。
⏹发电机底部空气冷却器连接管道的制作和安装。
⏹高、低压电控系统：高压发配电设备安装调试；设备保护装置的调校、参数整定；380V电气设备的安装调试；直流供电电源的安装调试；发电机励磁系统的安装调试；盘、柜之间电缆桥架及电缆的敷设、标识、接线。
自控系统：仪表柜、控制柜、UPS电源柜、现场一次仪表的校验及安装；电缆桥架及电缆的敷设、标识、盘、柜之间的电缆敷设接线；接地极的制作与埋设、接地线的敷设、连接。
1．3本工程的重点和特点本工程的重点是装置选用的设备性能高、质量好；施工保质保量，装置调试要求专业性强，才能使装置按期投入生产运行，达到预期的设计目标，产生最大的经济效益。
本工程的特点是施工内容多，工期紧，施工时要做好土建及安装等专业配合协调工作，做好各专业的预留、预埋工作，及多工种协调配合施工，齐心协力，在预定的工期内完成本工程的施工任务。
二、施工布署及施工进度计划2．1项目施工管理组织框图本工程的工程管理机构如下：2.2、指导思想及遵循原则重在准备，方案优选；工序合理，交叉进行；两条主线，三个关键；协同作战，按期完成。
高炉煤气余压回收透平发电装置发展综述
高炉煤气余压回收透平发电装置发展综述摘要：高炉煤气余压回收透平发电装置(TRT)是一种将高炉煤气压力势能与热能转化为机械能，再将机械能转为电能的成套节能装置，同时它具有调节、稳定炉顶压力，净化煤气的功能。
自1962年世界上第一台TRT装置问世以来，TRT已经发展出多种类型，主要包括TRT、共用型TRT及BPRT。
其中TRT技术最成熟，适用于各种容量的高炉；共用型TRT具有减少投资、运行稳定等优点，适合在中小型高炉上应用。
BPRT具有减少投资、提高能量利用效率等优点，也适合在中小型高炉上应用。
关键词：高炉煤气；轴流；TRT；共用型TRT；BPRT1前言高炉煤气余压回收透平发电装置（以下简称TRT）是与高压高炉配套的大型成套节能装置。
它是利用高炉炉顶的煤气压力能和气体潜热，通过膨胀透平做功，带动发电机发电，回收了过去在高炉减压阀组通过强制节流和形成噪声而白白消耗掉的能量，同时又起到调节、稳定高炉炉顶压力，净化煤气的功能。
目前已发展出三种类型TRT，包括TRT、共用型TRT及BPRT，这三种类型机组具有各自的优缺点，钢铁企业应根据自身情况灵活选择TRT类型，以取得最大的经济效益与环保效益。
2 TRT2.1 TRT发展简介TRT技术源于欧洲，发展成熟并普及于日本。
日本自1974年第一套TRT装置发电至今已有近五十年的历史。
在这期间，TRT技术得到了不断的发展。
从早期的径流式TRT发展到今天的轴流式TRT，从湿式TRT发展到干式、干湿两用型TRT。
2.2 TRT工作原理及特点在高炉工艺系统中，将减压阀组前的高炉煤气引出，经过入口蝶阀，插板阀等阀门后进入TRT入口，通过导流器使气体转成轴向进入叶栅，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工作轮(即转子和动叶片)使之旋转，工作轮通过联轴器带动发电机一起转动而发电(或驱动其它设备)。
叶栅出口的气体经过扩压器进行扩压，以提高其背压，然后经排气蜗壳流出透平，经过止回阀进入减压阀组后的管网。
TRT高炉煤气余压发电系统
TRT高炉煤气余压发电系统
摘要
TRT高炉煤气余压发电系统是一种同时有效利用余压和热能的新型发电系统，它利用煤气余压和温度差来发电，从而提高煤气余压利用率，产生大量的可再生能源，减少空气污染，减少能源浪费。
本文主要介绍TRT 高炉煤气余压发电系统的基本结构和原理，以及主要技术参数，并分析了其优点、缺点和适用范围。
一、基本原理及结构特点
TRT高炉煤气余压发电系统由煤气余压余热利用装置、发电机和控制系统组成。
通过利用煤气余压，将余压能量转换成机械动力，再转换成电能。
煤气余压余热利用装置由管式换热器、膨胀机、压缩机和冷凝器等组成，发电机利用各种燃料、空气的电动能量转换成机械动力，机械动力再转换成电能，控制系统则按照要求保持系统的正常工作。
二、主要技术参数
1、系统效率
2、利用余压。
高炉TRT_自动化控制系统的研究与应用
一、引言高炉TRT（高炉煤气余压透平发电装置）是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过煤气透平膨胀机做功，将其转换为机械能，驱动发电机发电的一种二次能源回收装置，该装置既回收了减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，不产生任何污染，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
二、工艺流程及自动化系统配置1.工艺流程。
高炉TRT主要机组配置有透平膨胀机，汽轮发电机，永磁发电机，交流无刷励磁机等，其工艺流程为高炉煤气经过布袋除尘后，经入口电动蝶阀、入口插板阀、快速切断阀后，进入透平机，然后经出口插板阀、出口电动蝶阀到煤气管网，在入口插板阀之前，透平出口之后并连着旁通快开阀组，旁通阀组在紧急停机时，进行高炉顶压控制。
具体控制要求如图1所示：2.系统自动化控制的实现。
为了提高控制精度，保证TRT机组长期安全、稳定地运行，高炉TRT控制系统采用施耐德的Quantum系列PLC，采用冗余配置，两个CPU分别可以作为主控制器或者备用控制器，当主控制器出现故障时，可以迅速切换到备用控制器运行，这个切换是在一个执行周期内完成，对控制信号没有任何影响，这样的配置大幅度提高了PLC的可靠性，对于安全生产具有不可估量的作用。
整个PLC控制系统由2台监控工控机，1台控制站和2个远程站组成，每个工控机分别通过交换机和CPU进行通讯。
两个扩展机架用RIO电缆和适配器连接，采用Quantum的内部通讯协议，两个扩展机架的DROP地址分别是2和3，在主站和扩展机架之间用这个地址来联系。
RIO通讯网络也采用冗余配置，由两个总线组成（A总线和B总线），当一个总线出现故障时，会切换到备用总线，以保证总线通讯的畅通。
该系统PLC编程软件采用施耐德的Unity Pro进行程序设计，监控画面制作采用Wonderware公司的监控软件。
TRT装置的自动化控制，主要包括启动联锁、什速控制、正常调节顶压、正常停机控制、紧急停机控制等，而各过程中保持高炉顶压的稳定是装置实现自动化的关键。
TRT高炉煤气余压发电系统方案
煤气回收工艺
OG〔湿法工艺：冶炼中产生的近1450℃煤气,通过冷却烟道冷却到约900℃后进入溢流文氏管, 使煤气中80%左右的固体颗粒脱离后进人重力脱水器脱水,煤气温度降至约70℃.在风机的抽引 下煤气流速突增并继续进入R—D文氏管,经水雾处理去除8μm以上的固体颗粒后再水雾分离得 到纯净的煤气.系统设置有气体分析仪,当煤气合格〔CO > 35%、O2<2%时三通阀切换至回收状 态,煤气借助风机后的正压,经水封逆止阀、V型水封送入气柜.如煤气不合格则三通阀切换至放 散状态,经放散塔点火燃烧后排放到大气中.
➢ 对于1000-2000m3高炉配套湿法TRT 每年可回收2400-4800万度电
➢ 对于2000-3200m3高炉配套湿法TRT 每年可回收4800-9000万度电
➢ 对于3200-4300m3高炉配套湿法TRT 每年可回收9000-15000万度电
➢如果高炉工艺采用干法除尘,配套干法TRT,则可以较湿法TRT同比 提高25-50%的发电量.同时,每套机组年可节省320-640万吨除尘用 水,可以节约新水2-3万吨,减少污泥处理量约2万吨. ➢ 采用TRT发电,每年一套机组可避免由于燃煤发电而向大气排放 约2万吨的CO2气体量,这对改善日益严重的温室效应和酸雨的环境 污染都将发挥积极的作用.
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煤气净化回收与利用技术按净化方式分为湿法和干法2大类 干法系统包括烟气冷却净化系统与煤气回收系统.由活动烟罩捕集并经 汽化冷却烟道冷却至1600℃左右的转炉烟气,首先进入蒸发冷却器降温 和初除尘,温度降至180℃～200℃左右,进入静电除尘器进行精除尘.然 后根据CO含量、O2含量由阀门切换站进行煤气回收或放散操作.回收期 煤气需经冷却器二次冷却,温度降至70℃后进入煤气柜回收；放散期煤 气需点火燃烧,排放气体的含尘浓度≤15mg/Nm3.
高炉煤气余压发电(TRT)技术的研究与应用分析
高炉煤气余压发电(TRT)技术的研究与应用分析发布时间：2022-09-25T06:58:00.031Z 来源：《科学与技术》2022年第10期5月作者：李枫1 张勇1 陈渝静2[导读] 在使用高炉TRT余压发电技术的过程中，需要在高炉的运行阶段李枫1 张勇1 陈渝静21中国石油西南油气田公司蜀南气矿四川泸州 6460002中国石油西南油气田公司天然气经济研究所四川成都 610051摘要：在使用高炉TRT余压发电技术的过程中，需要在高炉的运行阶段，利用其内部所产生的气压力，并在热能的辅助作用下，为透平膨胀机的做功带来助推动力，使其能够在发电时，结合高炉内气压中的余压，在合理利用的基础上，所形成的技术应用成果具备环保性和节能性，与节能减排等发展形势保持一致。
在高炉生产作业中，采用干除尘的操作形式，为TRT余压发电装置应用，提供了广泛的空间支持。
关键词：高炉干法除尘；TRT余压发电；技术应用引言：在高炉运行过程中，为了提高生产作业实施效率，需要合理利用炉内的化学气体。
为了实现节能减排这一生产目标，可以在安装TRT余压发电装置时，完成对高炉的节能改造任务，提高对炉内气体压力的利用率，在热能的辅助作用下，能够完成发电这一工作任务，并保障企业的经济效益、生产效益和环保效益。
一、TRT余压发电系统基本运行原理随着TRT余压发电系统的运行，借助高炉高压形式，在高炉运行过程中，其炉顶内部会产生一定量的气体，并且伴随着压力和热量的出现。
从透平机的内部区域入手，使气体能够膨胀做功，在该类形式的作用下，随着透平主机的转动，为其提供动力支持。
对于与透平机相连接的发电机来说，同样能够在膨胀做功的推动作用下进行转动，从而完成企业的发电任务。
对实际所产生的电能，将其并入到电网当中，借助透平机的净化作用，对净化完成的气体予以二次使用，将其放置于气体管网内部使用。
在使用TRT装置透平主机时，能够对原始的气体系统高压阀阻予以替代，可以在回收气压力的过程中，实现对气体压力的二次利用。
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大型高炉煤气余压透平发电装置(TRT)的开发
郭玲丽，陈勇
(成都发动机集团有限公司科能公司，四川成都610503)
摘要：高炉煤气余压透平发电装置(TOP GAS PRESSURE ENERGY RECOVERY TURBINE 简称TRT)是利用高炉炉顶煤气的压力，让煤气通过透平膨胀做功，带动发电机发电的节能设备，因为它不消耗任何燃料，能够减少环境污染，而且能为企业增加电力能源，因此TRT 是发展潜力巨大的节能降耗产品，是钢铁工业的一项重大节能技术。
关键词：大型TRT；气动设计；静叶调角机构
1 工艺流程
高炉产生的煤气，经重力除尘器，两级文氏管(或环缝洗涤)，进入TRT装置，经入口电动碟阀、入口插板阀、调速阀、快切阀，经透平机膨胀做功，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10kV系统母线上，经当地变电所与电网相连，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。
见图1。
2 技术应用现状
TRT是一种余能回收的节能装置，它充分的利用了高炉煤气中的压力能，而且煤气还能回收利用，故TRT既能提高能源利用率，还能缓解企业电力供应紧张的矛盾，同时还改善了炼铁厂周围环境污染，噪声污染，对环境保护和利用再生能源、节能、清洁生产及资源综合利用起到了积极的促进作用。
目前，发达国家现有的炼铁高炉已普遍安装使用TRT，我国自20世纪90年代开始，在大中型高炉上安装TRT装置收到了较好的经济效益、社会效益和环境效益，为此，国家经贸委明确提出1000m3以上高炉都要安装TRT装置，1000m3以下的高炉也要推广使用TRT 装置。
国家发改委等部门颁发的《“十一五”十大重点工程节能工程实施意见》中将TRT技术列入第三类余热余压利用工程。
国家已明确提出，今后新上高炉必须同步配套建设TRT，已投产的高炉要尽快补上TRT装置。
3 关键技术
1.气动设计(含强度、振动验算)
TRT叶片的工作环境恶劣，煤气参数(压力、流量、温度)随时在发生变化，且含有少量粉尘，它的运行需要满足高炉的以下需求：
第一、优异的气动性能，效率尽可能高，要求不小于88%；
第二、高炉煤气在叶片通道内不易积灰、不易堵塞；
第三、叶片长寿命的工作要求，需要对叶片进行严格的强度、振动验算，考虑叶片的疲劳问题，必须具有很高的安全系数。
采用航空发动机气动设计流程，运用全三维有粘流场分析技术，经多轮迭代计算，使得流场内流速均匀，气流不分离。
对关键零部件(叶片、主轴)进行强度和模态分析，对转子进行转子动力学分析，避免转子在运行转速下出现共振，影响机组平稳运行。
图3、图4分别为叶片的应力分析结果和转子的临界转速。
2.进、排气通道的设计
目前在国内鞍钢4200m3高炉上，首次采用成发轴向排气的TRT，沿袭航空发动机的设计思想，改变了国内原有的模式，形成独有的技术特点，其TRT的容量比原中型TRT大许多。
这就要求有效解决整个壳体刚性、热疏导等问题，要求气流平稳，气动效率高，噪音小、结构轻便，维修方便，故障检测容易，易损件少，生产、维护成本低。
3.齿轮齿条的静叶调角机构
成发集团TRT采用的调角器是通过伺服机构控制力偶式齿轮付机构，灵敏度高，精确度高，可靠性高，控制同步性好，寿命长和无故障间隔时间长。
目前其他单位均采用简单的四连杆伺服执行机构，对制造和装配精度要求极高。
实际使用中，四连杆机构进入死点，动作不同步产生卡死的现象时有发生，严重影响了设备的正常运转，甚至危及到高炉生产。
4 转子的设计
转子是整个TRT装置最核心的部件，直接影响机组的性能和安全。
成发集团大型TRT 机组仍然采用刚性轴设计思路，因为刚性轴设计让透平在启、停机过程中避开了临界转速，使机组不受过临界转速引起的共振影响，同时削弱了机组在一个循环中的应力峰值，提高了叶片、轴承等重要零部件的疲劳寿命，确保机组运行稳定、安全。
刚性轴设计还降低了透平机组的操作难度和控制难度。
根据国家规范要求，刚性转子只需要进行低速动平衡，为用户在使用过程中的维修提供很大的方便，也显著地降低维修成本。
5 轴承的设计
由于TRT整个轴系的质量很大，支承轴承采用可倾瓦摆动支承轴承，其承载力大，轴承的高速稳定性好、寿命长、工艺性好。
推力轴承采用金斯伯利轴承，各推力瓦块能随载荷的变化自动调节倾斜度，保证每个瓦块上的载荷均匀分布，延长瓦块的寿命。
主付推力面均可承受100%的轴向推力。
6 试验验证
进行叶片测频、壳体打压、危急保安器动作精确度的测试、转子动平衡、传动组件试运转等多项试验，验证设计技术，检查制造和装配质量。
7 总结
随着国际能源危机的加剧及对环境保护的呼声，市场对大型、特大型TRT的需求也随之而来，成发集团充分利用航空发动机核心技术，积极研发出大型TRT，填补了国内空白，提高了国际市场竞争力。
目前国内4500m3～5600m3高炉所使用的TRT均从日本、美国进口，成发GT200W·D
型TRT在鞍山4200m3高炉上的成功使用，说明成发TRT技术已达到国际先进水平，完全能够取代进口TRT，满足国内不同炉容高炉的使用要求，可为国内钢铁企业节约大量资金。