高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置工藝流程概述及常見故障與處理

閆海斌

摘 要:本文結(jié)合高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置工藝流程及工作實(shí)踐,并對(duì)TRT運(yùn)行中部分常見故障處理進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置TRT工藝流程常見故障分析處理

中圖分類號(hào):TF083.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0056-02

高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(即Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,簡(jiǎn)稱TRT)。下面就TRT工藝流程及運(yùn)行中部分常見故障處理進(jìn)行分析。

1 工作原理及工藝流程

1.1 工作原理

TRT工作原理是利用高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能,通過透平機(jī)膨脹做功,將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種裝置,在大、中型高爐上普遍采用。

1.2 工藝流程分類及優(yōu)缺點(diǎn)

1.2.1 TRT并聯(lián)主要工藝流程

高爐煤氣經(jīng)重力除塵、干法布袋除塵后分為兩路,一路經(jīng)TRT入口蝶閥、電動(dòng)插板閥、快速切斷閥后進(jìn)入TRT透平機(jī)做功,并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功發(fā)電。TRT裝置設(shè)旁通快開閥,以保護(hù)機(jī)組的安全運(yùn)行。TRT透平機(jī)出口設(shè)電動(dòng)插板閥、電動(dòng)蝶閥等設(shè)施與低壓煤氣管網(wǎng)相連。干法除塵后的另一路作為TRT發(fā)電裝置的備用系統(tǒng),經(jīng)電動(dòng)減壓閥組將高壓煤氣減壓成為低壓煤氣后與低壓煤氣管網(wǎng)相連。

這種配置使凈高爐煤氣不經(jīng)減壓閥組而進(jìn)入TRT,TRT停機(jī)時(shí)煤氣經(jīng)減壓閥組進(jìn)入低壓煤氣管網(wǎng)。這種布局使TRT在進(jìn)出口插板閥關(guān)閉時(shí)自成體系,設(shè)備便于檢修。TRT運(yùn)行時(shí)減壓閥組處于關(guān)閉狀態(tài),煤氣不流經(jīng)減壓閥組。

由于有些高爐的減壓閥組選型時(shí)其密封要求不高,在TRT運(yùn)行時(shí)有較大的煤氣泄漏,透平機(jī)的最佳性能得不到發(fā)揮。

TRT并聯(lián)如圖1所示。

1.2.2 TRT串聯(lián)主要工藝流程

高爐煤氣經(jīng)重力除塵、干法布袋除塵、減壓閥組通過TRT入口蝶閥、電動(dòng)插板閥、快速切斷閥后進(jìn)入TRT透平機(jī)做功,并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功發(fā)電。做功后的低壓高爐煤氣進(jìn)入廠區(qū)低壓管網(wǎng)。TRT裝置設(shè)旁通快開閥,以保護(hù)機(jī)組的安全運(yùn)行。TRT透平機(jī)出口設(shè)電動(dòng)插板閥、電動(dòng)蝶閥等設(shè)施與低壓煤氣管網(wǎng)相連。

TRT系統(tǒng)串聯(lián)于高爐減壓閥組之后,高爐煤氣必須經(jīng)減壓閥組后才能進(jìn)入TRT系統(tǒng)。TRT運(yùn)行時(shí)減壓閥組處于全開狀態(tài),旁通閥組處于全關(guān)狀態(tài)。此系統(tǒng)最大限度地提高煤氣壓力能的回收效率,提高發(fā)電量方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

TRT串聯(lián)如圖2所示。

1.2.3 串并聯(lián)工藝流程的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)并聯(lián)工藝的缺點(diǎn):減壓閥組為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,易出現(xiàn)卡澀或關(guān)不嚴(yán)留有一定開度,導(dǎo)致部分煤氣泄漏；高爐不順,頂壓變化頻繁,為保證減壓閥組調(diào)整頂壓質(zhì)量,TRT需要電動(dòng)運(yùn)行或停機(jī)。

(2)并聯(lián)工藝的優(yōu)點(diǎn):閥門設(shè)備少,維護(hù)工作量小；TRT崗位人員操作量小,操作相對(duì)簡(jiǎn)單。

(3)串聯(lián)工藝的優(yōu)點(diǎn):增加管道旁通閥、液壓伺服實(shí)現(xiàn)全關(guān)或特殊情況下調(diào)整頂壓；高爐不順,減壓閥組調(diào)整頂壓,可實(shí)現(xiàn)TRT發(fā)電機(jī)手動(dòng)運(yùn)行；葉片運(yùn)行產(chǎn)生積灰在手動(dòng)運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)靜葉全開,煤氣通流阻力小,葉片積灰少。

(4)串聯(lián)工藝的缺點(diǎn):設(shè)備增多設(shè)備維護(hù)工作量大；事故情況下需要監(jiān)控TRT旁通閥及煤氣管網(wǎng)旁通閥組的動(dòng)作情況,操作量增大。

2 TRT常見部分故障分析及分析處理

2.1 發(fā)電機(jī)發(fā)生著火、劇烈振動(dòng)

(1)故障現(xiàn)象:發(fā)電機(jī)冒煙、起火；發(fā)電機(jī)組發(fā)生劇烈的振動(dòng)；勵(lì)磁系統(tǒng)冒煙,起火,影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行。

(2)處理方法:立即拉開發(fā)電機(jī)出口開關(guān),并將電壓減至最低,將發(fā)電機(jī)及6.3kV出口母線停電,如發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)著火應(yīng)迅速緊急停機(jī),同時(shí)打開窺視窗進(jìn)行滅火,此間盤車電機(jī)不停,以防大軸彎曲,檢查發(fā)電機(jī)本體及相關(guān)設(shè)備故障情況。

2.2 緊切閥自帶閥臺(tái)插裝件內(nèi)漏

(1)故障現(xiàn)象:開閥時(shí)供油量不足,緊切閥打不開,機(jī)組調(diào)節(jié)緩慢,影響機(jī)組安全運(yùn)行；對(duì)油缸及管路本身造成較大沖擊,降低油缸使用壽命,增加設(shè)備運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2)處理方法:將緊切閥一體閥臺(tái)拆除,更換為分體閥臺(tái),將原機(jī)組危急保安器油管、緊切閥動(dòng)力油管、緊切閥回油管,分體閥臺(tái)動(dòng)力油管、分體閥臺(tái)回油管等部分重新進(jìn)行配管安裝并進(jìn)行清洗,閥臺(tái)與油缸間連接管路由鋼管改為高壓軟管。

2.3 循環(huán)水系統(tǒng)管道振動(dòng)較大

(1)故障現(xiàn)象:水泵出口壓力高,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流高,循環(huán)水泵實(shí)際運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)值,泵設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際不匹配,運(yùn)行效率低；冷卻器設(shè)備結(jié)垢快,冷卻效果下降,冷卻風(fēng)溫、油溫升高。

(2)處理方法:改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)尺寸,將前曲式葉片泵輪改為后曲式葉片泵輪,將泵輪尺寸縮小,在遠(yuǎn)端設(shè)備高點(diǎn)加裝排氣閥,投運(yùn)前打開,放完空氣見水后關(guān)閉,循環(huán)水中加入緩釋阻垢劑,降低冷卻器設(shè)備結(jié)垢速度,增強(qiáng)冷卻器設(shè)備換熱效果,檢修涼水塔,提高換熱效果,降低冷卻水溫度。

2.4 發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘

(1)故障現(xiàn)象:系統(tǒng)沖擊,微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有聲、光顯示；發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘；發(fā)電機(jī)各表計(jì)指零；發(fā)電機(jī)相關(guān)的微機(jī)保護(hù)有故障顯示。

(2)處理方法:根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況檢查發(fā)電機(jī)本體及保護(hù)范圍有無異常情況(如煙氣,明火,響聲,燒痕,焦味等)；將發(fā)電機(jī)停電；如未見明顯故障點(diǎn),測(cè)定發(fā)電機(jī)絕緣；經(jīng)測(cè)絕緣發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障,匯報(bào)調(diào)度；如經(jīng)測(cè)絕緣未發(fā)現(xiàn)問題,經(jīng)請(qǐng)示調(diào)度同意后,發(fā)電機(jī)可從零起遞升加壓,升壓過程中如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停機(jī)處理,若沒發(fā)現(xiàn)問題可判定是保護(hù)誤動(dòng),發(fā)電機(jī)可直接并列運(yùn)行。

2.5 發(fā)電機(jī)不同期并列故障

(1)故障現(xiàn)象:發(fā)電機(jī)瞬間有較大的沖擊電流,各表計(jì)指針均大幅度擺動(dòng)；透平發(fā)電機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。

(2)處理方法:檢查發(fā)電機(jī)本體若無異常音響及振動(dòng),證明發(fā)電機(jī)已拖入同步,發(fā)電機(jī)可不必停機(jī)；若音響及振動(dòng)未消失,應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)解列,按內(nèi)部故障處理。

2.6 發(fā)電機(jī)監(jiān)盤操作

(1)發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)為滯后0.8,運(yùn)行中允許有變化。

(2)有功功率波動(dòng)如果功率因數(shù)在0.8～0.9緩慢波動(dòng)時(shí)可以不操作繼續(xù)監(jiān)視,當(dāng)功率因數(shù)大于0.9時(shí),應(yīng)調(diào)整“增磁”按鈕使功率因數(shù)保持在0.8～0.9之間。如果由于有功波動(dòng)大造成功率因數(shù)在0.9～0.7之間劇烈波動(dòng)時(shí),將勵(lì)磁方式改為手動(dòng)。

(3)高爐減風(fēng)或TRT電動(dòng)運(yùn)行時(shí),應(yīng)調(diào)整“減磁”按鈕,適當(dāng)減少無功功率。

(4)發(fā)電機(jī)可以在三相不平衡工況下運(yùn)行。此時(shí)定子電流三相之差不得超過8%,且每相電流不得超過額定值。

(5)發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度正常時(shí)應(yīng)在20℃,啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)不低于5℃。

(6)發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度正常時(shí)最高為40℃。當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度有變化時(shí),定子電流額定值相應(yīng)調(diào)整。

(7)發(fā)電機(jī)電壓允許在6.3kV±5%范圍內(nèi)變化。如果發(fā)電機(jī)電壓和定子電流在許可范圍內(nèi),允許發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。

(8)發(fā)電機(jī)頻率允許在50±0.5HZ內(nèi)變化,此時(shí)可以帶額定負(fù)荷運(yùn)行,超出時(shí),應(yīng)以各部溫升不超過允許值為限。

(9)當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),立即與上級(jí)變電所聯(lián)系,確認(rèn)是否為系統(tǒng)故障,如果是TRT發(fā)電機(jī)故障,應(yīng)立即停機(jī)；如是系統(tǒng)接地,發(fā)電機(jī)在單相接地的情況下允許運(yùn)行半小時(shí),超過半小時(shí)則立即停機(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

TRT經(jīng)過多年在生產(chǎn)一線運(yùn)行,目前性能基本趨于穩(wěn)定,一旦設(shè)備發(fā)生故障,首先要積極處理,并按流程逐級(jí)匯報(bào),按工藝要求認(rèn)真處理和維修,千萬不可擅作主張,以免帶來更大的不必要的損失。

在現(xiàn)在提倡煉鐵生產(chǎn)節(jié)能降耗,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),創(chuàng)造環(huán)保綜合效益的大趨勢(shì)下推廣TRT發(fā)電機(jī)組與減壓閥組串聯(lián)的工藝流程無疑有著較大的推廣價(jià)值。TRT發(fā)電機(jī)組與減壓閥組串聯(lián)工藝流程的實(shí)現(xiàn),是TRT發(fā)電機(jī)組工藝的一次革命。

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