郭偉

摘 要：分析了河北縱橫鋼鐵450 m3、580 m3高爐共用型 TRT透平機(jī)出力、高爐煤氣流量、煤氣溫度、煤氣含塵量、無(wú)功調(diào)整等對(duì)高爐余壓回收透平發(fā)電的影響，并提出了解決措施，以期提高發(fā)電量。

關(guān)鍵詞：煤氣余壓發(fā)電裝置；含塵量；無(wú)功調(diào)整；TRT

中圖分類號(hào)：TF54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.091

1 概述

TRT（高爐煤氣余壓發(fā)電裝置）是一種運(yùn)用物理能的回收裝置，高爐高壓正常生產(chǎn)時(shí)，煤氣發(fā)生量為1.0×105～2.0×105 m3/h。煤氣在進(jìn)入主管網(wǎng)前必須降壓，傳統(tǒng)降壓通過(guò)減壓閥組完成，即將100 kPa左右的煤氣壓力降至13 kPa，進(jìn)而導(dǎo)致壓力能大量損失。為了降低生產(chǎn)成本和回收能源，在減壓閥組旁并聯(lián)了TRT余壓回收裝置，在保證高爐正常生產(chǎn)的前提下，盡可能地運(yùn)用TRT發(fā)電。在此情況下，一方面能回收能源，另一方面能更加平穩(wěn)地調(diào)節(jié)和控制高爐頂壓，并進(jìn)一步清洗煤氣、降低噪聲。

2 共用型TRT發(fā)電量降低的原因

2.1 共用型TRT的工藝流程

河北縱橫鋼鐵2#TRT是在煉鐵廠3#和4#高爐減壓閥前并入的，經(jīng)過(guò)膨脹做功后，可將煤氣送入低壓管網(wǎng)。

2.2 TRT發(fā)電的影響因素

2.2.1 高爐

機(jī)組的發(fā)電效率與高爐煤氣的流量成正比。在高爐爐況穩(wěn)定的情況下，高爐煤氣發(fā)生量會(huì)維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)。如果450 m3高爐的流量維持在1.0×105 m3/h，580 m3高爐的流量維持在1.4×105 m3/h，則通過(guò)TRT裝置才能保證發(fā)電量有所提高。通過(guò)分析和檢查，減壓閥組的內(nèi)漏是TRT發(fā)電量降低的主要原因。

在高爐煤氣壓力穩(wěn)定的前提下，煤氣溫度提高10 ℃，理論測(cè)算發(fā)電量可提高3%～5%.在保證安全的情況下，可以提高TRT入口的溫度。2#TRT曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)高爐溫度降低至68 ℃的情況（高爐頂壓為164 kPa）。由于溫度較低，出現(xiàn)了“糊布袋”現(xiàn)象，導(dǎo)致進(jìn)口壓力僅為80 kPa，降低了膨脹壓力，進(jìn)而降低了發(fā)電量。開(kāi)蓋檢修后發(fā)現(xiàn)，煤氣的溫度低、水分大會(huì)造成透平機(jī)葉片及承缸等部位出現(xiàn)“結(jié)鹽”現(xiàn)象。

在定期開(kāi)蓋檢查設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)，除靜葉、承鋼上有結(jié)塊外，靜葉部分的動(dòng)葉沖刷較為嚴(yán)重，很多葉片被沖刷成鐵片或葉片腳已經(jīng)消失，導(dǎo)致煤氣直接通過(guò)葉片進(jìn)入低壓側(cè)，未起到膨脹做功的效果。在此情況下，透平的軸振由原來(lái)的18 μm增至30 μm，動(dòng)平衡已嚴(yán)重?fù)p壞，不僅降低了透平機(jī)的效率，還嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.2.2 TRT

并網(wǎng)發(fā)電的運(yùn)行方式一般分為恒壓運(yùn)行、恒無(wú)功運(yùn)行、恒功率因數(shù)運(yùn)行三種。由于高爐煤氣流量波動(dòng)較大，且TRT發(fā)電與邯鄲電力公司縱橫站并網(wǎng)運(yùn)行，因此，采用了恒無(wú)功運(yùn)行的方式。

恒無(wú)功調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)為當(dāng)產(chǎn)生有功負(fù)荷或電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)可調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而使發(fā)電機(jī)繼續(xù)輸出無(wú)功功率。在該運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)具有較好的穩(wěn)定性，可通過(guò)以下公式體現(xiàn)：

PN=1.732×UN·IN·cos?N . （1）

QN=1.732×UN·IN·sin?N . （2）

S2=P2+Q2. （3）

式（1）（2）（3）中：PN為發(fā)電機(jī)的有功功率；UN為額定電壓，即發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子三相繞組的線電壓；IN為額定電流，即發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子三相繞組的線電流；cos?N 為功率因數(shù)，具有滯后性質(zhì)，即定子電流相位落后于定子電壓相位的?角；Q為發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率；S為發(fā)電機(jī)的視在功率。

從式（1）（2）（3）中可看出，發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率越大，有功功率就越小。因此，在恒無(wú)功運(yùn)行時(shí)，無(wú)功功率不能低于1 500 kVar/h，功率因數(shù)不能超過(guò)0.95，并盡可能減少無(wú)功消耗。如果調(diào)節(jié)不當(dāng)，就會(huì)影響發(fā)電。

3 應(yīng)對(duì)措施

在減壓閥組一側(cè)添加了1個(gè)DN1600閥門，降低了通過(guò)減壓閥組泄往低壓管網(wǎng)的泄漏量，保證了所有煤氣流向TRT，3#煤氣流量由原來(lái)的80 000 m3/h升到1.0×105 m3/h，4#煤氣流量由原來(lái)的1.0×105 m3/h升到1.3×105 m3/h，發(fā)電量發(fā)電負(fù)荷提高至4 900 kW·h，瞬時(shí)最高達(dá)到6 300 kW·h。

要求高爐在不影響爐況的情況下提高煤氣溫度，且重新采用了較好的保溫材料對(duì)管道進(jìn)行保溫處理。實(shí)踐證明，提高高爐煤氣的溫度可有效防止除塵器“糊布袋”現(xiàn)象出現(xiàn)，入口溫度由原來(lái)的100 ℃提高至120 ℃后，可連續(xù)半年不清洗高爐，有效提高了作業(yè)效率。

此外，我們將轉(zhuǎn)子返廠，修復(fù)了葉片，重新進(jìn)行了平衡處理，清理了管道積灰；除已經(jīng)進(jìn)行的煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)外，還采取了化驗(yàn)室常規(guī)取樣手段，將含塵量控制在了10 mg/Nm3以下；要求煉鐵廠更換布袋，加強(qiáng)維護(hù)和管理，杜絕煤氣粉塵超標(biāo)；運(yùn)行時(shí)，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注功率因數(shù)的變化情況，無(wú)功功率不可低于1 500 kVar/h，功率因數(shù)盡可能保持在0.9～0.95.

4 結(jié)束語(yǔ)

TRT在經(jīng)過(guò)整改后，不僅能控制好高爐的頂壓，還能盡可能地回收煤氣發(fā)電，發(fā)電量由平均3 500 kW·h提高到了5 800 kW·h，瞬時(shí)最高達(dá)到了7 200 kW·h。TRT不僅回收了能源，還為我國(guó)降低PM2.5作出了較大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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