摘要:本论文论述了针对高炉煤气余压透平发电装置结构复杂、精度高等特点，本文针对唐钢能源科技公司北区3#高炉煤气余压透平发电装置常见的故障进行分析以及处理这些故障的基本措施。轴承箱排气侧轴瓦振动高的问题，设计了出一种氮气吹扫装置，在设计中采用了一些新技术和新工艺，解决了高炉煤气余压透平发电装置振动大的问题，延长了机组的使用寿命。
关键词：高炉煤气余压透平发电装置;盲板力;热胀位移
1概述
TRT是高炉煤气余压透平发电装置的简称，它是利用高炉炉顶煤气具有的在减压阀组中损失的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀做功，驱动发电机发电，进行能量回收的一种装置。不仅可以回收煤气能量，又可净化煤气，降低噪音，同时还起到调节高炉炉顶压力的作用。在装置运行过程中既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，不改变煤气成分，不影响煤气用户的使用，发电成本极低，回收高炉鼓风机能耗的30--50%，大大降低炼铁成本。
2故障分析
改造后，由于煤气温度的大幅提升，TRT透平机大型化（TRT出口管道直径达到3.2米）。在运行中，由于煤气温度的提升造成管道热膨胀较湿式增加较多，TRT管道直径加大管道盲板力对透平机影响较大，造成TRT在运行中产生一些问题，由于在设计阶段没有充分考虑这些问题，给后续运行、检修造成较大困难，最突出问题是在振动问题及轴封煤气泄漏问题。
2.1TRT系统工艺简介（以北区3#TRT为例）
TRT工艺有干式、湿式或干湿两用系统。唐钢3#高炉TRT为全干式，煤气采用布袋除尘器净化。为确保进入TRT的煤气质量，在布袋除尘系统各箱体出口管及子系统总管均设自动在线粉尘浓度检测仪。TRT系统与减压阀组并联布置。由布袋除尘出来的煤气经入口电动蝶阀、敞开式电动插板阀、入口紧急切断阀进入透平膨胀机，煤气在静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀做功，使转子旋转带动发电机一起转动做功而发电。膨胀后的煤气经出口DN3200煤气管道上敞开式电动插板阀、电动蝶阀并入外部管网。当TRT出现故障而引起紧急切断阀动作时，在小于1s内全关此阀门，此时连锁在减压阀组内的快开阀在1s内打开，同时自动阀也在2s内打开30%，使高炉煤气短时间内快速减压至低压煤气总管，避免炉顶压力和外部管网压力突然升高，同时减压阀组内其他调节阀自动打开，调节炉顶压力，炉顶压力由TRT控制转换为高炉侧控制，使TRT系统安全脱离高炉煤气系统，保证高炉正常运行。工艺流程如下图所示。
唐钢干式TRT改造因为是在原湿式TRT厂房内进行改造，由于空间限制，进气管道轴向布置，紧急快切法后进口管道设有曲管压力平衡补偿器，用以平衡管道热膨胀引起的管道应力及轴向盲板力以减少对透平机的影响。但出口管道由于场地的限制，管道与机组径向布置，只设有减震波纹管补偿器，没有曲管压力平衡补偿器。设计上就没有考虑管道应力及盲板力对透平机气缸的影响。在机组实际运行中存在TRT透平机气缸受力引起的轴系振动高及轴封漏煤气问题。
2.2TRT发电机组故障现象及问题分析
北区两台TRT发电机组在安装完后机组启动试车过程中均出现振动高报警，经长时间低速暖机及反复冲临界后振动值又恢复到正常范围，并且能长期稳定运行。但随着运行时间的增加又出现了轴封煤气泄漏，煤气浓度超标问题。
检修解体检查均发现气缸立销松动，气封南侧磨损、碳环密封磨损现象。这一现象给机组安全运行带来了较大影响。经分析，初步认为是气缸立销松动所致。经按照要求锁紧立销重新调整气封间隙后试车仍存在振动值明显过大问题。经对TRT解体系统检查发现TRT振动问题主要是因为气封碰磨引起的。但咱们在设备安装，检修中全部按照厂家要求对气封间隙进行调整的。但一启机就发生气封碰磨问题。通过对现场机组试车情况分析，及现场对TRT缸体检测发现气缸偏离正常运行范围造成气封碰磨。通过分析确认为排气管道对气缸的推力过大，立销不足以克服管道推力造成立销变型气缸偏离正常运行范围所致，为了确认故障原因和消缺提供准确依据，确定制定试验方案进行研究。
3改造方案
在大修前机组停车前及停车后和关闭插板阀前后对气缸和进出口管道进行变形实测，同时布点精确记录在此过程中缸体和轴承箱及管道的动态热膨胀情况，并对管道应力状况进行计算校核，综合各项测量结果进行综合分析，确认故障原因。
热胀位移的测量与分析：为了解气缸、轴承箱、管道在启、停过程中的膨胀及位移变化情况，在气缸进出口两侧的猫爪位置分别布置可测横向位移的百分表6个，监测气缸缸各猫爪轴向和横向的热膨胀及位移。同时分阶段测量出口管道减震波纹管补偿器在盲板阀打开及关闭前后及启、停过程中的移动作详细记录，寻找规律。
百分表原始数据为：3.0mm
经现场启、停过程中的检测发现，机组冷态调整好轴封及动静间隙后，打开插板阀因气缸出口管道盲板力的作用气缸被向北推动0.20mm。气缸轴向因进口管道因安装曲管压力平衡补偿器，且轴向定位为气缸横向导向键。管道热膨胀及盲板力对气缸影响较小。但出口管道因没有设计安装压力平衡补偿器，只装有减震波纹管补偿器。造成气缸受盲板力的作用被向北推动0.20mm。
由于出口主管与透平机垂直相连的状态，因此，主管的盲板力及热膨胀方向必须加以限制。否则，由于横向变形过大而损坏气封的现象无法消除。为了消除堵头盲板力的影响，检修中采取以下对策：
①在检修中锁死透平机立销。
②补偿器拉杆必须具有足够的强度；
③按照要求调整好气封间隙0.20-0.25mm
④在检修时冷拉管道使透平机气缸偏南0.20mm。以吸收管道及补偿器拉杆由于受盲板力的作用和温差引起的伸长。
⑤碳环气封调整退让间隙保证间隙0.40-0.45mm
通过以上改造方案调整完后机组试车运行正常达到了预期效果，确保了TRT机组的正常运行，实现了TRT机组在干法工况下长期安全、稳定、高效地运行。
参考文献：
[1]牛飞平.大型高炉TRT湿式改干式的应用与探讨.2009年全国冶金燃气专业年会论文集
[2]张波，胡宾生，贵永亮，刘晓光.高炉干法除尘后煤气中氯离子危害的研究现状[j].材料导报A：综述篇.2015年11月(上)第29卷第11期
论文作者:李承兰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：煤气论文; 气缸论文; 高炉论文; 管道论文; 透平机论文; 机组论文; 热膨胀论文; 《当代电力文化》2019年第8期论文;