TRT 发电效率提高技术的研究与应用

董保军

（河钢股份有限公司承德分公司、河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067000）

TRT 是高炉煤气余压透平发电装置的简称，这种装置是通过高炉炉顶的煤气所具有的超高的压力能和热能，也即是采用高炉冶炼的副产品来使得煤气进行膨胀做功，并将能量转化为机械能，然后再将其转化为电能的一种发电装置。

1 TRT运行现状

图1 TRT 工艺流程示意图

当下，我国施工建设的陕鼓TRT 的叶片都是通过专用而又高效叶型的叶片来进行的，这种类型的叶片不容易积累灰尘、不会造成堵塞、不容易被磨损，叶片的流动率非常高，发电效率高。本文所列举的这种TRT 由之前的 湿式类型的改为干式类型的，动静叶片都通过使用专用而又高效类型的叶片叶型来进行发电，装置每吨的发电量能够达到国内的先进水平55kwh，该装置的中厚板的透平机的功效率比起其它装置明显降低了很多。TRT 机组的在投运的初期阶段的日发电量为17 万kwh，超过当下我们国内4.5 万kwh/d，因此，对该类型的中厚板的发电效率降低很有必要进行深一步的研究。其工艺流程图如下图1 所示[1]。

2 TRT运行过程中存在的问题

（1）中厚板采用的是2#的TRT 投运机组，投运初期阶段的每日发电量为17 万kwh，机组运行一段时间后，当下的平均日发电量为12.5 万kwh 左右，机组发电的效率明显降低了不少。

（2）2#类型的TRT 在进行轴端密封过程中采取的是拉别令密封技术、碳环密封技术与N2 的密封技术这三种技术组合成的轴封技术，这种组合类型的密封技术的效果比较差，造成的煤气泄漏问题十分严重，而且会使得机房煤气浓度的指标严重超过了既定标准，对于设备的运营与维护人员来讲，难以在机房内进行正常的检查与维护的工作，对TRT 的机组的发电效率和安全与稳定的运行作业的影响很大[2]。

（3）当TRT 的高炉出现生产异常的情况时，会使得高炉的顶部压力、高炉的气流量产生很大的波动，从而对运行中的TRT形成巨大的冲击，导致TRT 的推力瓦出现烧瓦频繁的情况，这时TRT 的静叶也会大角度的频繁出现因为静叶联动机构的损坏原因而导致事故的发生情况，以致于TRT 的机组的发电作业的效率受到严重的影响。

（4）TRT 机组的入口封闭处的插板阀位置处没有设置旁通阀的机组，所以，当TRT 机组的入口蝶阀遇到故障或者在启动阀的过程中因为故障关闭的不及时或者不严而导致漏气，这时TRT 的机组如果采用的是封闭式的插板阀，则TRT 的机组不能进行正常的启动，从而影响TRT 机组的开机时间，最终造成TRT 机组的发电量过低。

3 TRT运行过程中出现的问题的解决措施

（1）对TRT 机组的透平机转子和流道进行改造和优化，从而提高TRT 的发电效率。根据目前的高炉煤气的相应运行参数来计算TRT 机组的气动，对机组的透平机转子，机组的流道进行改造和相关的优化设计。目前在 TRT 的叶片运行方面，由于TRT 的主轴高炉的煤气中的粉尘经常出现冲刷及其氯离子腐蚀的情况，使得TRT 的叶片逐渐出现减薄与减小的现象，所以TRT 的主轴出现了冲刷甚至是沟痕的现象，导致TRT 的动叶与静叶的叶顶间隙都会同时增大，而本次所选取研究的TRT 经过实际的测量后，其测量值为10mm，该值比设计值多了8mm，使得TRT 机组的透平机的做功效率大幅降低，因此，必须采取以下的措施来提高TRT 机组的运行和做功效率：

TRT 的叶片改换成TRT 的专用高效新叶型，这种叶片的流动效率非常高，而且在放置的过程中不容易积累灰层，不易被堵塞，并且具有很好的耐磨损性。对TRT 的主轴、进口圈、扩压器、承缸和调节缸进行重新设计与优化，从而提高TRT 的流道性能以及减小TRT 的煤气冲刷叶片的功率，最终提高TRT 煤气的流动效率[3]。

（2）对TRT 的轴端密封采取改造和优化重组的方式来解决TRT 轴端的密封效果差的问题，从而解决TRT 严重的煤气泄漏问题，最终提高TRT 的发电效率。本次所选取的研究对象为2#的TRT，该型号的机组轴端密封所运用的是梳齿密封的方式（拉别令密封）结合碳环密封的方式以及N2 形式的密封组合类型的轴封技术，也即是TRT 的里侧（内部）采取的是拉别令气封技术，TRT 的外侧（外部）采取的是碳环密封技术。采用这几种技术进行结合密封的方式实现的效果较差，造成的煤气泄漏问题严重，最终使得TRT 的机房煤气浓度大幅超过标准值。对其原因进行分析主要是因为：①该种类型的TRT 所拥有的数量齿数比较少，在节流膨胀方面的次数也十分少，所以造成了很严重的泄漏问题；②当TRT 机组的转速值超过了临界的转速值时，会使得机组发生振动异常的现象，一旦振动的振幅过大，TRT 机组的转子的齿与其密封套之间就会进行一定的接触。因为使用拉别令密封技术的齿相比较而言很薄，所以当齿之间进行磨擦时，就会导致密封齿被快速地磨损，进而使得密封间隙变大，从而导致TRT机组出现煤气泄漏的情况。此外，由于采取拉别令密封会使得齿轮之间出现环形腔室的情况，所以一旦TRT 机组进行运行，就会使得机组的腔室内出现强大的旋气流；另外，由于TRT 机组的转子运行方式为椭圆，就使得转子周围所受的气流在切向方向上的受力情况出现很大的变化，导致了装置极其容易出现气流激振的现象，从而引起TRT 的机组振动。因此，为了解决或改善TRT 装置的轴端密封出现这些问题，就需要对2#的TRT 进行优化，在其机组的透平机上通过运用新型的轴端密封来达到需求。也即是对TRT 的新型轴端密封采取蜂窝密封技术结合碳环密封技术和N2 密封技术，通过这种改装后使得机组在运行过程中的煤气泄漏情况降低了很多，煤气的浓度缩小在24ppm 以内，并且没有出现因为轴端密封泄漏的原因而导致机组的煤气和机房的煤气浓度超过标准的情况，从而使得TRT 的机组能够稳定而安全的运行，最终提高机组的发电效率。

（3）对TRT 机组的顶压程序进行优化与调节，需要解决因为推力瓦而频繁烧瓦、静叶联动机构损坏而出现的事故问题以保证TRT 机组的安全与稳定的运行，从而提高机组的发电效率。因为TRT 机组高炉在生产的过程中一旦出现异常情况，就会导致机组的顶压过大、流量发生大幅的波动，从而使得TRT 的运行效果受到很大的冲击，这时推力瓦就会出现频繁烧坏甚至TRT 开启95%以上的静叶频繁的角度，造成更大的冲击力，而且TRT 的开关极易出现频繁损坏的情况，从而对TRT 的发电效率造成很大的影响。本文经过研究后判断采取大幅控制机组被冲击的方式来保障机组长期而稳定的运行。所以，通过调节TRT顶压的方式来限制机组高炉侧出现超值的情况，当然，此研究结合了炼铁的技术与自动化的技术来实现稳定而正常的高炉的生产，从而使得TRT 在发电量最大的情况下得以优化与完善机组的顶压调节控制程序。

（4）对TRT 机组的入口封闭式插板阀进行优化与整改，在其旁边加装通阀，使得TRT 在开启之前能够顺利实现插板阀的开启，从而降低对TRT 并网发电的时间，最终实现提高机组发电率的目标[4]。

经过优化与改造后的TRT 的结构如下图2 所示。

图2 TRT 控制系统结构图

4 结语

本文所选取的TRT 研究对象的中厚板透平机经过改造与优化后，已经投入生产与运营，使用至今的TRT 机组运行安全而稳定。其中，TRT 机组的透平机的做功效率在86%以上，最大值达到了89.5%，超过了优化与改造前的14.5%，因此，改造后的TRT 机组的发电效率大幅提高，其机组的叶片良好，也未出现叶片被冲刷的情况。说明，我们对TRT 在运行过程中出现的问题所采取的应当措施是正确的，应当被进一步地推广与应用。本文首先对TRT 的现状进行阐述，选择了2#的TRT 作为研究对象，对其运行过程中出现的问题进行具体分析，然后针对性地提出解决措施，具有一定的现实意义和参考价值。