一、TRT（高炉炉顶煤气余压发电技术）概论
【压缩机网】1.TRT基本原理
现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平压缩机内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁约可发电20～40kWh。如果高炉煤气采用干式除尘，发电量还可增加30%左右。一般1000m3以上的高炉，炉顶压力大于0.12MPa，7年内可收回投资。炉子越大，炉顶压力越高，投资回收期越短。高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置（Top gas pressure recovery turbine，简称TRT）是利用高炉炉顶煤气中毒压力能及热能经透平膨胀做功来驱动发电机发电，回收高炉鼓风机所需能量的30%左右。
2.TRT工艺流程
高炉产生的煤气，经重力除尘器、两级文氏管，进入TRT装置。经入口电动碟阀，入口插板阀、调速阀、快切阀，经透平机膨胀作功，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。
在没有采用TRT技术的高炉生产工艺流程中，高炉煤气在通过除尘后经过减压阀组将压力减到0.01MPa（G）左右，排入储气罐供工厂热风炉作为燃料或其它用途。原高炉煤气所具有的压力能白白浪费在减压阀组，造成大量的能源浪费，产生强烈的噪音和振动等环境污染。
采用TRT技术后，不改变原高炉煤气的品质，也不影响原煤气用户的正常使用，却回收了由减压阀组白白浪费掉的能量，既净化了煤气，又降低了噪音，并且使用透平的可调静叶能有效控制炉顶压力的波动，从而改善了高炉的操作条件，稳定了高炉的生产。
3.TRT技术特点
（1）湿式TRT工艺，使用水来降低煤气温度和除尘；
（2）干式TRT工艺采用布袋或电除尘，不用水洗冷却，生产每吨铁可节约省水9吨左右，耗电约0.25～0.45KWh，节省60～70%。干式TRT系统中除尘器的出口煤气温度高，压力损失小，故发电功率比湿式系统高30～50%，而且煤气的理论燃烧高，用于烧热风生产，可提高40～90℃，相应降低炼铁焦比8～16kg/t，生产吨铁回收热量约50kWh。
二、TRT透平机系统结构介绍
TRT系统主要由TRT透平压缩机装置、联轴器、发电机、润滑油系统、液压伺服控制系统、氩气密封系统、冷却水系统、大型阀门系统、自控系统和高低压配电系统等组成。
1.TRT透平压缩机结构组成
TRT透平压缩机主要由机壳、排气室、转子、一、二级静叶及其伺服调节机构、密封、油封、轴承及轴承箱、盘车装置、主油泵等部件组成。
（1）机壳
机壳是透平压缩机最重要的承压件，采用铸造结构、水平剖分，中分面经过精密加工，以防泄漏，采用厚中分面法兰，预紧应力螺栓。机壳强度按进气压力0.3MPa，温度小于260度设计制造。进、排气口均径向朝下，便于安装、维护。机壳和静叶承缸双层结构，变形适应能力强。机壳进行水压试验，轴承箱回油孔较大，实现箱内不积油。透平机具有完善的滑销系统，以疏导热膨胀，防止热变形。
（2）静叶可调机构
采用双伺服油缸力偶同步调节机构，以改善传动机构受力状况，其传动灵活平稳，可有效延长零部件使用寿命，变工况范围中运行稳定。第一级静叶可实现全关闭，且具有足够强度。在蝶阀、紧急切断阀打开时，利用静叶可使透平平稳启动和停机，并完成自动升速，自动并网、自动升功率和自动控制炉顶压力。
（3）转子和叶片
主轴材质为高合金钢，采用整段转子。对积灰后不平衡响应迟缓，动叶与承缸间、静叶与转子间隙小，保证透平出力大。
动静叶片材质选用高强度不锈钢以提高转子耐磨、耐腐蚀性。
改进动叶根设计，减小应力集中，提高强度。
（4）轴承
采用压力润滑的滑动轴承，轴瓦材质为巴氏合金。支承轴承采用四油叶轴承，这种轴承具有极高的抗油膜震荡能力及较小的摩擦损失特征，对外载荷变化和转速变化具有较强的适应性。推力轴承采用金氏贝雷型，该轴承可以随轴向力的变化而自动调整瓦块位置，保证瓦块间承受载荷的均匀性，具有极高的承载能力。
（5）盘车装置
转子联轴器端带有盘车装置，采用电动盘车装置，手动啮合。由防爆电机、齿轮和机械式超越离合装置构成，其工作可靠性高，使用寿命长，当主轴超过盘车转速时，自动脱开。
（6）危急保安器
主机主轴上带有机械式危急保安器，危急保安器在5MPa工作压力下无明显内外泄漏，在超速状态下（要求动作重复性好，转速波动值：±50r/min）飞锤跳出，快速打开危急保安器油门开关。机械式危急保安器在事故情况下能实现紧急切断阀紧急快关，保证透平、发电机转子转速不超过允许范围。
（7）轴端密封装置
透平轴端配置有两套充氮气拉别令密封（Labyrinth）加碳环双重密封，可有效防止煤气外泄，并尽可能减少氮气消耗量，氮气消耗量≤60Nm3/h。
（8）底座
采用碳素钢焊接结构，能够承受透平机的静载荷和动载荷，并传导到基础上。透平机相对于底座，不是绝对刚性固定，是采用以一个死点未定位点，其余沿导向键可在水平轴向自然膨胀的结构，其死点根据止推轴承和机体热膨胀的方向设定，既要保证机体自由膨胀，又要转子与定子各项间隙在允许的范围内。底座上设置机体调整螺栓和底座调平螺栓，安装方便。
2.联轴器及护罩
TRT装置间联轴器一般采用刚性套筒式联轴器，选型要求是通过调整联轴器的柔度和刚度使轴系计算结果符合标准要求，同时依据轴系计算结果，综合考虑联轴器选型，包括规格、长度、功率要求等。
3.发电机及高低压发电配电系统
TRT透平系统发电机主要包括主副励磁机、励磁屏、空气冷却器，并具有恒压电压、恒无功、恒功率因数调节的功能。
高低压发配电系统包含发电机控制系统、发电机保护系统、母线电压互感器系统、发电机出线电压系统、手动准同期并网系统、自动准同期并网系统、联络控制系统、故障报警系统、励磁调节系统、低压双电源切换系统、低压辅机系统等。
4.润滑油系统
润滑油系统采用相应的电动油泵，并配备有系统高位油箱。该系统同时向透平主机和发电机提供润滑油，保证机组启动、运行、停机等正常工况和事故状态下的轴承润滑用油。
（1）润滑油站
油站由主辅电动油泵、油箱、高位油箱、冷却器、滤油器、排油雾风机、加热器、阀组、站内联接油管路、油箱测温热电阻等组成。所有对外接口法兰都成对配置（含有紧固件），进油管路附有节流阀、压力表；回油管路带有窥视镜、温度计。
双联油冷却器，单联面积夏季能满足油冷却要求，可实现在线切换。
双联滤油器，单联工作可满足负荷运行，可实现在线清洗及切换。
所选阀门均选用不锈钢阀芯。油箱材质选用碳钢。
（2）高位油箱
主要是在停电及事故状态下，机组停车时，维持机组惰走所需润滑油。
（3）润滑油站设置有必要的仪表，对油压、油温、油位等参数进行测量，配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测，同时能提供信号进入自控系统以满足集中监控要求。
5.液压伺服控制系统
其系统功能主要根据TRT机组PLC系统的指令，准确及时控制透平转速、发电机功率、炉顶压力等。控制对象为静叶可调机构、旁通快开阀、紧急快切阀液压控制系统。
（1）液压控制动力油站中的油箱、管路、管件及阀门材质选用不锈钢；恒压变量泵选用、伺服阀两台互为备用；油冷却器夏季能满足冷却需要；蓄能器在泵组出现故障时可提供伺服油缸两个行程的用油量，以保证机组安全停机；所有液压阀压力等级均比系统压力高2个等级；所有对外接口法兰都成对配置。
（2）动力油站还向紧急切换阀、旁通阀提供油源，并经过快速切换阀、旁通阀带液压阀台控制阀门。
（3）考虑用户的实际情况，设置一套自循环过滤装置。
（4）液压伺服控制系统设置有必要的仪表，对油压、油温、油位等参数进行测量，配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测，同时能提供信号进入自控系统以满足监控的要求。
6.氮气密封系统
透平介质为高炉煤气，属于可燃有毒气体，故决不能让其外泄，透平轴端密封采用氮气作为密封气体。气源氮气压力为0.4～0.6MPa，经气动薄膜调节阀调压后至密封处的氮气压力高于被密封的煤气压力0.02～0.03MPa，保证煤气不外泄。
7.大型阀门系统
TRT透平压缩机系统才用的大型阀门主要有入口蝶阀、入口插板阀、出口插板阀、出口蝶阀、液压旁通快开调节阀、液压快速紧急快切阀等。
8.冷却水系统
机组设置有完整的油站冷却水、电机冷却水供水系统
发电机冷却器及润滑油、控制油冷却器根据用水要求提供相应的干净的循环水。
9.自控系统
TRT机组的自控系统设计原则为在确保高炉正常生产的前提下，尽量多发电；无论在任何情况下保证TRT机组的安全和转速不超过允许范围，具有高自动化程度，能自动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压和自动停机功能。
一、TRT（高炉炉顶煤气余压发电技术）概论
【压缩机网】1.TRT基本原理
现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平压缩机内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁约可发电20～40kWh。如果高炉煤气采用干式除尘，发电量还可增加30%左右。一般1000m3以上的高炉，炉顶压力大于0.12MPa，7年内可收回投资。炉子越大，炉顶压力越高，投资回收期越短。高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置（Top gas pressure recovery turbine，简称TRT）是利用高炉炉顶煤气中毒压力能及热能经透平膨胀做功来驱动发电机发电，回收高炉鼓风机所需能量的30%左右。
2.TRT工艺流程
高炉产生的煤气，经重力除尘器、两级文氏管，进入TRT装置。经入口电动碟阀，入口插板阀、调速阀、快切阀，经透平机膨胀作功，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。
在没有采用TRT技术的高炉生产工艺流程中，高炉煤气在通过除尘后经过减压阀组将压力减到0.01MPa（G）左右，排入储气罐供工厂热风炉作为燃料或其它用途。原高炉煤气所具有的压力能白白浪费在减压阀组，造成大量的能源浪费，产生强烈的噪音和振动等环境污染。
采用TRT技术后，不改变原高炉煤气的品质，也不影响原煤气用户的正常使用，却回收了由减压阀组白白浪费掉的能量，既净化了煤气，又降低了噪音，并且使用透平的可调静叶能有效控制炉顶压力的波动，从而改善了高炉的操作条件，稳定了高炉的生产。
3.TRT技术特点
（1）湿式TRT工艺，使用水来降低煤气温度和除尘；
（2）干式TRT工艺采用布袋或电除尘，不用水洗冷却，生产每吨铁可节约省水9吨左右，耗电约0.25～0.45KWh，节省60～70%。干式TRT系统中除尘器的出口煤气温度高，压力损失小，故发电功率比湿式系统高30～50%，而且煤气的理论燃烧高，用于烧热风生产，可提高40～90℃，相应降低炼铁焦比8～16kg/t，生产吨铁回收热量约50kWh。
二、TRT透平机系统结构介绍
TRT系统主要由TRT透平压缩机装置、联轴器、发电机、润滑油系统、液压伺服控制系统、氩气密封系统、冷却水系统、大型阀门系统、自控系统和高低压配电系统等组成。
1.TRT透平压缩机结构组成
TRT透平压缩机主要由机壳、排气室、转子、一、二级静叶及其伺服调节机构、密封、油封、轴承及轴承箱、盘车装置、主油泵等部件组成。
（1）机壳
机壳是透平压缩机最重要的承压件，采用铸造结构、水平剖分，中分面经过精密加工，以防泄漏，采用厚中分面法兰，预紧应力螺栓。机壳强度按进气压力0.3MPa，温度小于260度设计制造。进、排气口均径向朝下，便于安装、维护。机壳和静叶承缸双层结构，变形适应能力强。机壳进行水压试验，轴承箱回油孔较大，实现箱内不积油。透平机具有完善的滑销系统，以疏导热膨胀，防止热变形。
（2）静叶可调机构
采用双伺服油缸力偶同步调节机构，以改善传动机构受力状况，其传动灵活平稳，可有效延长零部件使用寿命，变工况范围中运行稳定。第一级静叶可实现全关闭，且具有足够强度。在蝶阀、紧急切断阀打开时，利用静叶可使透平平稳启动和停机，并完成自动升速，自动并网、自动升功率和自动控制炉顶压力。
（3）转子和叶片
主轴材质为高合金钢，采用整段转子。对积灰后不平衡响应迟缓，动叶与承缸间、静叶与转子间隙小，保证透平出力大。
动静叶片材质选用高强度不锈钢以提高转子耐磨、耐腐蚀性。
改进动叶根设计，减小应力集中，提高强度。
（4）轴承
采用压力润滑的滑动轴承，轴瓦材质为巴氏合金。支承轴承采用四油叶轴承，这种轴承具有极高的抗油膜震荡能力及较小的摩擦损失特征，对外载荷变化和转速变化具有较强的适应性。推力轴承采用金氏贝雷型，该轴承可以随轴向力的变化而自动调整瓦块位置，保证瓦块间承受载荷的均匀性，具有极高的承载能力。
（5）盘车装置
转子联轴器端带有盘车装置，采用电动盘车装置，手动啮合。由防爆电机、齿轮和机械式超越离合装置构成，其工作可靠性高，使用寿命长，当主轴超过盘车转速时，自动脱开。
（6）危急保安器
主机主轴上带有机械式危急保安器，危急保安器在5MPa工作压力下无明显内外泄漏，在超速状态下（要求动作重复性好，转速波动值：±50r/min）飞锤跳出，快速打开危急保安器油门开关。机械式危急保安器在事故情况下能实现紧急切断阀紧急快关，保证透平、发电机转子转速不超过允许范围。
（7）轴端密封装置
透平轴端配置有两套充氮气拉别令密封（Labyrinth）加碳环双重密封，可有效防止煤气外泄，并尽可能减少氮气消耗量，氮气消耗量≤60Nm3/h。
（8）底座
采用碳素钢焊接结构，能够承受透平机的静载荷和动载荷，并传导到基础上。透平机相对于底座，不是绝对刚性固定，是采用以一个死点未定位点，其余沿导向键可在水平轴向自然膨胀的结构，其死点根据止推轴承和机体热膨胀的方向设定，既要保证机体自由膨胀，又要转子与定子各项间隙在允许的范围内。底座上设置机体调整螺栓和底座调平螺栓，安装方便。
2.联轴器及护罩
TRT装置间联轴器一般采用刚性套筒式联轴器，选型要求是通过调整联轴器的柔度和刚度使轴系计算结果符合标准要求，同时依据轴系计算结果，综合考虑联轴器选型，包括规格、长度、功率要求等。
3.发电机及高低压发电配电系统
TRT透平系统发电机主要包括主副励磁机、励磁屏、空气冷却器，并具有恒压电压、恒无功、恒功率因数调节的功能。
高低压发配电系统包含发电机控制系统、发电机保护系统、母线电压互感器系统、发电机出线电压系统、手动准同期并网系统、自动准同期并网系统、联络控制系统、故障报警系统、励磁调节系统、低压双电源切换系统、低压辅机系统等。
4.润滑油系统
润滑油系统采用相应的电动油泵，并配备有系统高位油箱。该系统同时向透平主机和发电机提供润滑油，保证机组启动、运行、停机等正常工况和事故状态下的轴承润滑用油。
（1）润滑油站
油站由主辅电动油泵、油箱、高位油箱、冷却器、滤油器、排油雾风机、加热器、阀组、站内联接油管路、油箱测温热电阻等组成。所有对外接口法兰都成对配置（含有紧固件），进油管路附有节流阀、压力表；回油管路带有窥视镜、温度计。
双联油冷却器，单联面积夏季能满足油冷却要求，可实现在线切换。
双联滤油器，单联工作可满足负荷运行，可实现在线清洗及切换。
所选阀门均选用不锈钢阀芯。油箱材质选用碳钢。
（2）高位油箱
主要是在停电及事故状态下，机组停车时，维持机组惰走所需润滑油。
（3）润滑油站设置有必要的仪表，对油压、油温、油位等参数进行测量，配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测，同时能提供信号进入自控系统以满足集中监控要求。
5.液压伺服控制系统
其系统功能主要根据TRT机组PLC系统的指令，准确及时控制透平转速、发电机功率、炉顶压力等。控制对象为静叶可调机构、旁通快开阀、紧急快切阀液压控制系统。
（1）液压控制动力油站中的油箱、管路、管件及阀门材质选用不锈钢；恒压变量泵选用、伺服阀两台互为备用；油冷却器夏季能满足冷却需要；蓄能器在泵组出现故障时可提供伺服油缸两个行程的用油量，以保证机组安全停机；所有液压阀压力等级均比系统压力高2个等级；所有对外接口法兰都成对配置。
（2）动力油站还向紧急切换阀、旁通阀提供油源，并经过快速切换阀、旁通阀带液压阀台控制阀门。
（3）考虑用户的实际情况，设置一套自循环过滤装置。
（4）液压伺服控制系统设置有必要的仪表，对油压、油温、油位等参数进行测量，配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测，同时能提供信号进入自控系统以满足监控的要求。
6.氮气密封系统
透平介质为高炉煤气，属于可燃有毒气体，故决不能让其外泄，透平轴端密封采用氮气作为密封气体。气源氮气压力为0.4～0.6MPa，经气动薄膜调节阀调压后至密封处的氮气压力高于被密封的煤气压力0.02～0.03MPa，保证煤气不外泄。
7.大型阀门系统
TRT透平压缩机系统才用的大型阀门主要有入口蝶阀、入口插板阀、出口插板阀、出口蝶阀、液压旁通快开调节阀、液压快速紧急快切阀等。
8.冷却水系统
机组设置有完整的油站冷却水、电机冷却水供水系统
发电机冷却器及润滑油、控制油冷却器根据用水要求提供相应的干净的循环水。
9.自控系统
TRT机组的自控系统设计原则为在确保高炉正常生产的前提下，尽量多发电；无论在任何情况下保证TRT机组的安全和转速不超过允许范围，具有高自动化程度，能自动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压和自动停机功能。
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