【正文】 煉技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的綜合利用能源的裝置，它具有投資少、運行費用低、效率高、減少環(huán)境污染等特點。 綜上所述，安泰公司建設(shè) 3 450m3 高爐煤氣余壓發(fā)電裝置（ TRT）， 經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。 TRT 系統(tǒng)與 現(xiàn)有 3 座高爐調(diào)壓閥組并聯(lián)布置。 由高爐布袋除塵器出來的高壓高溫、干燥潔凈的煤氣經(jīng) DN1400電動三偏 心蝶閥、電動敞開式插板閥、快速切斷閥， 進(jìn)入透平主機進(jìn)口，透平靜葉為可調(diào)，用其調(diào)節(jié)進(jìn)入透平機的煤氣流量，并控制對應(yīng) 高爐爐頂壓力。葉柵出口的煤氣經(jīng)過擴壓器進(jìn)行擴壓，以提高其背壓達(dá)一定值，然后經(jīng)排氣蝸殼流出透平 ， 經(jīng) DN1600 電動敞開式插板閥、電動三偏心蝶閥， 進(jìn)入 凈 煤氣 14 管道 （減壓閥組后） 。當(dāng)出現(xiàn)重大故障時，緊急切斷閥在小于 1s 的時間內(nèi)關(guān)閉，此時聯(lián)鎖相對應(yīng)的旁通快開閥（ 約 1s）打開，使高壓煤氣 短時間內(nèi)快速泄壓至煤氣管道低壓側(cè)，避免爐頂壓力突然升高，同時 高爐調(diào)壓閥組控制閥自動打開，在旁通快開閥慢關(guān)時（一般約 40s），調(diào)壓閥組 自動閥逐漸 開大，自動調(diào)節(jié)爐頂壓力，爐頂壓力轉(zhuǎn)至高爐側(cè)控制，使 高爐 TRT 系統(tǒng)安全脫離高爐煤氣系統(tǒng)，保證高爐正常運行。它最大的優(yōu)勢是靜葉片轉(zhuǎn)動靈活，調(diào)節(jié)性能好， 靜葉可做到全關(guān)，調(diào)節(jié)范圍寬，透平設(shè)計點不一定選在最大負(fù)荷上，而以持續(xù)時間最長的負(fù)荷作為設(shè)計點，在負(fù)荷降低或提高時，即偏離設(shè)計點，對效率的影響都較小。 （ 1） 透平主機 透 平膨脹機型號： CYLⅡ 3000 雙級軸流式，軸向進(jìn)氣、向上徑向排氣，懸臂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單可靠。動葉葉根采用了棕樹型葉根，具備了良好的強度。 靜葉可調(diào)，采用電液執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動，調(diào)節(jié)靈敏。 輪盤與主軸之間以止口定位，輪盤與主軸配合面處的套筒傳遞扭矩。半聯(lián)軸器用雙鍵安裝在主軸軸端。 動葉片 采用高強沉淀硬化不銹鋼 174PH，軟密封形式，強力磨削工藝加工葉根。 2 靜葉組件及固定環(huán) 靜葉組件由靜葉片及靜葉持環(huán)組成。靜葉片為不銹鋼鑄造葉片 174PH，靜葉組件通過螺栓連接固定在機殼的端面上。機殼能承受的力及力矩符合 NEMA Sm23 標(biāo)準(zhǔn)，機殼承受最高允許的進(jìn)口溫度（連續(xù)）： 400℃ 。碳鋼材料組焊結(jié)構(gòu)；進(jìn)氣機殼上設(shè)置平衡氣的法蘭接口；在進(jìn)氣機殼的兩側(cè)設(shè)置支耳，用于輔助支撐；在進(jìn)氣機殼上設(shè)置用于溫度檢測的熱電偶。碳鋼材料組焊結(jié)構(gòu)，為方便 17 排氣機殼的安裝與調(diào)整，排氣機殼四個支耳與機座支撐之間設(shè)置調(diào)整墊片；為了保證排氣 機殼的熱脹自由，四個支耳上開設(shè)與膨脹相同方向的長圓孔，孔中裝有套筒、墊圈及固定螺栓；根據(jù)套筒的限位，墊圈與支耳之間留有必要的熱膨脹間隙；在排氣機殼（法蘭錐體）兩側(cè)支耳和底座的支撐之間設(shè)置橫向?qū)蜴I；在排氣機殼后端下方與機座之間設(shè)置和垂直導(dǎo)向鍵。 5 軸承 徑向軸承型式： LEG可傾瓦軸承，強制供油； 相關(guān)參數(shù)： 前徑向軸承 后徑向軸承 軸徑： 185mm 160mm 前、后徑向軸承瓦塊中最低的兩個瓦塊分別設(shè)置雙支 Pt100 型鉑熱電阻。 6 密封與冷卻系統(tǒng) 冷卻氣系統(tǒng) 利用少量的入口煤氣冷卻輪盤； 軸端密封 18 碳環(huán)組合封，緩沖氣（氮氣）通過孔板閥組進(jìn)入氣封環(huán)組Ⅱ與氣封環(huán)組 I 之間的空腔，少量氮氣經(jīng)密封環(huán)組Ⅱ的間隙排放大氣，另一部分少量氮氣經(jīng)氣封環(huán)組Ⅰ的前端進(jìn)入氣封與輪盤之間的空腔，防止煤氣的泄漏； 軸承箱密封系統(tǒng) 軸承箱的前端設(shè)有軸承箱密封系統(tǒng)。 7 軸系檢測系統(tǒng) 軸振動檢 測： 前、后徑向軸承處，各配置 2 個探頭檢測前、后軸振動。角的軸承箱蓋的探頭座上；探頭與延長電纜、前置器連接，分別提供前、后徑向軸承處 X、 Y 方向上的軸振動信號；探頭配置保護(hù)罩，延長電纜配置保護(hù)管并接至前置器防護(hù)箱。該探頭安裝在徑向止推軸承座上，并通過主推力軸承；探頭引線由軸承箱體引出并與延長電纜、前置器連接。探頭與延長電纜、前置器連接， 通過主軸上的凹槽或孔提供軸相位信號。 軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測： 同一個監(jiān)測面上的 3 個探頭分別與電纜集合體連接，通過主軸上的凹槽，以三取二表決方式提供機組超速聯(lián)鎖保護(hù)信號；另一支轉(zhuǎn)速探頭給調(diào)速器提供信號。 安裝一個相位探頭。 （ 2） 聯(lián)軸器及護(hù)罩 采用先進(jìn)的程序進(jìn)行軸系橫向及扭轉(zhuǎn)振動臨界轉(zhuǎn)速計算，通過調(diào)整聯(lián)軸器剛度使之符合標(biāo)準(zhǔn)。 發(fā)電機總重： 16700kg 定子重量： 6800kg 20 轉(zhuǎn)子重量： 3600kg 最大運輸重量： 12800kg （ 4） 底座 透平主機 與 發(fā) 電機 均 配置 底座，碳鋼組焊結(jié)構(gòu)。 大型閥門系統(tǒng) 每套 TRT 機組的大型閥門系統(tǒng)包括如下閥門： 表 21 大 型 閥 門 系 統(tǒng) 序號 閥 門 名 稱 性 能 及 參 數(shù) 數(shù) 量 用 途 1 電動三偏 心硬密封蝶閥 、 DN1400、 t≤ 250℃ 1 臺 檢修 TRT 使用 2 電動三偏心硬密封蝶閥 、 DN1600、 t≤ 250℃ 1 臺 檢修 TRT 使用 3 電動敞開式插板閥 、 DN1400、 t≤ 250℃ 1 臺 檢修 TRT 使用 4 電動敞開式插板閥 、 DN1600、 t≤ 250℃ 1 臺 檢修 TRT 使用 5 液壓快速切斷閥 ① ， DN1400、 t≤ 250℃ 1 臺 TRT 緊急停車使用 6 旁通液動快開閥 ② 、 DN600、 t≤ 250℃ 2 臺 TRT 緊急停車使用 7 電動三偏心硬密封蝶閥 、 DN250、 t≤ 250℃ 1 臺 快切閥均壓閥 注：① 液壓快速切斷閥具有快關(guān)、慢關(guān) 、 慢開以及 0～ 15176。 TRT 事故時，緊急停車使用，閥門必須可靠，能保證 TRT 系統(tǒng)的安全。 潤滑油系統(tǒng) 潤滑油系統(tǒng)由潤滑油站、高位油箱、 機旁潤滑油管道及閥門、檢測儀表等組成。 （ 1）系 統(tǒng)技術(shù)性能： 21 ● 潤滑油名稱 ： 透平油 ISO VG46 ● 油箱容量： 4000 L ● 油泵流量： 433 L/min ● 油泵出口壓力： MPa ● 油泵 電機功率： kW ● 冷卻水耗量： 54 m3/h ● 冷卻水進(jìn)水溫度： ≤ 35℃ ● 冷卻水進(jìn)水壓力： ≤ ● 高位油箱容積： ~1000L （ 2）系統(tǒng)主要設(shè)備的功能 電動 油泵： 2 臺，一用一備，轉(zhuǎn)速 1450 r/min 高位油箱：由不銹鋼板焊接的立式圓筒形油箱，安裝高度距機組中心 5～ 7m，作為機組因故停電、停機時靠自然高差維持對機組軸承的供油。 潤滑系統(tǒng)的管路均采用不銹鋼管，在各潤滑點的附近均設(shè)置必要的閥門和油流指示器等附件。液控單元包括：透平主機靜葉液控單元、入口緊急切斷閥液控單元和旁通快開閥液控單元三部分組成。 （ 1）系 統(tǒng)技術(shù)性能： ● 主油泵供油壓力 ： 12 MPa ● 主油泵供油流量 ： 50 L/min 22 ● 油箱容量： 670 L ● 系統(tǒng)清潔度： ISO17/14 ● 冷卻水耗量： 2 m3/h 氮氣密封系統(tǒng) 該系統(tǒng)用于透平軸端密封，防止煤氣泄漏。（氮氣壓力一般高于被密封的煤氣 壓力約 ～ 左右），以保證煤氣不外泄，原則上無氮氣停機，平均耗量約 30m3/h。 給排水系統(tǒng) 給排水系統(tǒng)主要由閥門和管道等組成。 供水要求 ： ● TRT 系統(tǒng)總冷卻水用量： 300 m3/h ● 供水 壓力： ● 溫度： ≤ 35℃ ● PH 值： ～ ● 懸浮物： ≤ 50mg/L TRT 系統(tǒng)的凈循環(huán)給水，由站區(qū)自建循環(huán)水站提供。 發(fā)電機采用無刷勵磁三相同步發(fā)電機，額定功率為 3000kW，額定電壓 。 該系統(tǒng)詳細(xì)說明見 電氣專業(yè)設(shè)計內(nèi)容。 控制系統(tǒng)選用 PLC 控制系統(tǒng)，完成機組所必須的過程控制、邏輯控制和過程監(jiān)視、故障報警顯示功能。打印機具有報警打印、報表打印、畫面拷貝功能。具有歷史數(shù)據(jù)存儲，事故追憶功能。 該系 統(tǒng)詳細(xì)說明見 自動化專業(yè)設(shè)計內(nèi)容。在保證高爐正常生產(chǎn)、頂壓波動不超限的前提下，順利完成 TRT 裝置的啟動、升速、并網(wǎng)、升功率、頂壓調(diào)節(jié)、正常停機、緊急停機、電動運行、正常運行等項操作及控制。 TRT 站區(qū)布置 3 臺 TRT 機組布置在同一個主廠房內(nèi)，透平膨脹機和發(fā)電機采用單層布置，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高約為 +。為檢修方便，主廠房內(nèi)配 置 1 臺 16t 防爆電動橋式起重機，并留有檢修通道。 站區(qū)煤氣進(jìn)、出口管道 24 根據(jù)煤氣流量，每臺透平膨脹機的煤氣進(jìn)口管道為 DN1400， 煤氣出口管道為 DN1600。 場地排水 由于站區(qū)周圍排水系統(tǒng)已形成，本設(shè)計僅考慮新建設(shè)施的排水，排水方式采用暗管，場地雨水經(jīng)道路兩側(cè)雨水蓖子引入下水管排出，排水路徑經(jīng)原有排水系統(tǒng)排出。消防設(shè)備和人員由安泰 統(tǒng)籌考慮。 本工程建筑物、構(gòu)筑物地震烈度按 8 度設(shè)防。 設(shè)計主要數(shù)據(jù) ● 基本風(fēng)壓： kN/m2 ● 灰荷載： 按工藝專業(yè)委托或 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值。 25 2）控 制 樓為磚混結(jié)構(gòu) 兩 層樓房 ,卷材防水屋面上設(shè)架空隔熱層，采用無組織排水。 電氣部分 高低壓發(fā)配電系統(tǒng) 發(fā)配電控制系統(tǒng) （ 1） 發(fā)電機系統(tǒng) 發(fā)電機額定功率 3000kW，端電壓 ，頻率 50Hz，功率因數(shù) 。 （ 2）高壓系統(tǒng) 10kV 采用單母線接線，一路 10kV 電源來自用戶上級變電所10kV 母線段，共設(shè) 7 臺開關(guān)柜，包括一臺電站側(cè)聯(lián)絡(luò)柜，一臺站用變出線柜、一臺母線電壓互感器柜、一臺發(fā)電機并網(wǎng)柜，一臺發(fā)電機電壓互感器柜、一臺勵磁電壓互感器及發(fā)電機中性點電流互感器柜、一臺勵磁變?nèi)蹟嗥鞴瘛? （ 3）低壓配電系統(tǒng) 低壓系統(tǒng)采用單母線不分段型式，設(shè)置雙電源自動切換裝置。兩路電源互相備用，故障時 26 自動投入。 控制與保護(hù) （ 1）發(fā)電機控制與保護(hù) 發(fā)電機在控制室集中控制，設(shè)一臺同期控制屏，設(shè)手動和自動準(zhǔn)同期裝置，自動同期裝置選用進(jìn)口產(chǎn)品。 ● 發(fā)電機采用帶無刷整流勵磁方式，自帶勵磁調(diào)節(jié)柜，隨發(fā)電機成套供貨。 ● 發(fā)電機保護(hù)采用微機綜合保護(hù)裝置，具備四遙功能，保護(hù)配置符合有關(guān)設(shè)計規(guī)范。 （ 2）輔機控制系統(tǒng) TRT 輔機包括動力油站、潤滑油站，管道閥門、盤車電機等。 電氣設(shè)備選擇 ● 10kV選用 KYN2812型中置式開關(guān)柜，配 VEP12/125040kA型真空斷路器。 ● 配電變壓器選用 SCB11315/10 型干式變壓器。 ● 高壓系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備選用微機綜合保護(hù)裝置。 電氣布置 TRT 高、低壓配電室設(shè)在 TRT 控制樓的一層，高、低壓開關(guān)柜、變壓器及直流屏均布置在 TRT 高、低壓配電室內(nèi)。 電纜選擇與敷設(shè) 10kV 電纜選用阻燃型交聯(lián)聚乙烯銅芯電力電纜， 低壓電纜選用阻燃型聚乙烯銅芯電力電纜，控制電纜按用途分別選用普通控制電纜、帶屏蔽控制電纜和計算機電纜。 防爆、防雷接地及照明 電氣防雷及接地設(shè)計將按照國家的規(guī)程、規(guī)范設(shè)計。避雷及防靜電接地電阻不大于 10?。 因 TRT 裝置所用的工藝介質(zhì)是易燃、易爆炸氣體，因此將按照《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力設(shè)計規(guī)范》 (GB5005892)要求進(jìn)行設(shè)計。自動化系統(tǒng)通過過程檢測、過程控制及順序邏輯控制來實現(xiàn)工藝的要求。 TRT 機組自控系統(tǒng)設(shè)計確保高爐正常生產(chǎn)，盡量多發(fā)電；無論在任何情況下保證 TRT 機組的安全和轉(zhuǎn)速不超過 允許范圍；具有自動化程度高，能自動啟動、自動調(diào)速、自動調(diào)功率、自動調(diào)高爐頂壓、自動停機功能。 3 套PLC 系統(tǒng)共配置 7 臺上位機，采用 2*3+1 的結(jié)構(gòu)模式。 過程檢測和控制 （ 1）煤氣系統(tǒng) a) 高爐頂壓指示、記錄、調(diào)節(jié)、超限報警及連鎖； b） TRT 入口煤氣流量指示、記錄、累計； c) TRT 入口煤氣溫度指示、超限報警及連鎖； d) TRT 入口煤氣壓力指示； e)TRT 入口可調(diào)靜葉前煤氣溫度指示； f)TRT 入口可調(diào)靜葉前煤氣壓力指示； g)TRT 出口煤氣溫度指示； h)TRT 出口煤氣壓力指示； i)旁通快開調(diào)節(jié)閥開度指示； j)緊急切斷閥開度指示。 （ 4）潤滑油系統(tǒng) a) 潤滑油總管油冷卻器后溫度指示、超限報警及連鎖； b) 潤滑油出口總管油過濾器后差壓指示、超限報警； c) 潤滑油最遠(yuǎn)點壓力指示、超限報警及連鎖； d) 潤滑油油箱油位指示、超限報警及連鎖； e) 潤滑油油箱油溫指示、超限報警及連鎖。 （ 6）氮氣密封系統(tǒng) a) 氮氣總管壓力調(diào)節(jié)； 30 b)