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高爐爐頂TRT發(fā)電控制分析

文檔作者：李東文檔來源：寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月17日
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第32卷第2期
2 0 1 2年6月
黑龍江冶金
Heilongjiang Metallurgy
Vo1．32 No．2
June 2 0 1 2
高爐爐頂TRT發(fā)電控制分析
李 東
(寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司，新疆烏魯木齊830022)
摘要：分析八鋼高爐爐頂余壓透平發(fā)電(TRT)工藝流程和控制過程，給出了頂壓調(diào)節(jié)和功率控制等內(nèi)容。該
系統(tǒng)能極大改善高爐爐頂壓力穩(wěn)定性，基本上消除了減壓閥組的噪音污染，符合節(jié)能環(huán)保要求。
關(guān)鍵詞：高爐頂壓；高爐爐頂余壓透平發(fā)電；控制
Control Research of TRT Generating Electricity Applying Top Pressure
Li Dong
(Bayi Iron&amp;amp;Steel Co．，BaoSteel Group Wulumuqi，Xinjiang，830022 China)
Abstract：Process and control of turbine generating electricity applying top residual pressure were analyzed
with content of top pressure adjust，rotate adjust and power contro1．The system improved stability
of top pressure，eliminated noise pollution in line with environmental requirements．
KeyWords：blast furnace top pressure；top pressure turbine unit(TRT)；control
高爐煉鐵工序節(jié)能降耗是實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)降本
增效的關(guān)鍵。利用高爐爐頂?shù)拿簹鈮毫δ芎蜌怏w
余熱，通過透平膨脹做功而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，可回
收在高爐調(diào)壓閥組消耗掉的能量，又可提高生產(chǎn)
特性和煤氣的使用效率。應(yīng)用高爐TRT發(fā)電裝
置，在降低鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗，減少環(huán)
境污染等方面，都有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效
益
1 TRT工藝流程
從高爐送出的煤氣經(jīng)除塵后，送到余壓透平
發(fā)電裝置和減壓閥組。在進(jìn)人減壓閥組之前轉(zhuǎn)入
TRT進(jìn)口管，經(jīng)人口蝶閥(或啟動閥)、全封閉入口
插板閥、緊急切斷閥和可調(diào)靜葉進(jìn)入透平膨脹做
功，透平帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。膨脹后的煤氣經(jīng)過全
封閉出口插板閥，送到減壓閥組后的煤氣主管道
上。這樣TRT與減壓閥組就形成并聯(lián)關(guān)系。在入
收稿日期：2011—12—09
作者簡介：李東，本科，研究方向：高爐原料
6
口插板閥與出口插板閥之間，旁通管及快速旁通
閥與TRT并聯(lián)，作為TRT緊急停機(jī)時TRT與減壓
閥之間的平穩(wěn)過渡，以確保高爐爐頂壓力不產(chǎn)生
大的波動。從TRT和減壓閥組出來的低壓煤氣被
送到高爐煤氣柜和用戶。TRT的運(yùn)行工況有：啟
動、正常運(yùn)行、電動運(yùn)行、正常停機(jī)、緊急停機(jī)。
TRT在能量回收方式上分為：部分回收方式、平均
回收方式和全部回收方式；在操作方式上分為：手
動、自動(半自動)、全自動。
1．1 TRT控制基本原理
由于高爐爐頂壓力不穩(wěn)定，會引起爐內(nèi)反應(yīng)
的劇烈波動。當(dāng)爐壓高于額定值時，會使?fàn)t內(nèi)煤
氣氣流分布不均，引起崩料，嚴(yán)重時會損壞設(shè)備；
而當(dāng)爐內(nèi)壓力低于額定值時，會引起爐內(nèi)煤氣體
積增大、氣流壓力損失增大、煤氣流速上升、爐喉
磨損嚴(yán)重，更有甚者，會引起爐頂設(shè)備事故。因
此，用于能量回收的TRT設(shè)備，投入運(yùn)行的先決條
件是在任何情況下均能保證爐壓穩(wěn)定，即在TRT
第2期 李東：高爐爐頂TRT發(fā)電控制分析
設(shè)備啟動、運(yùn)行和緊急停車時都不能引起爐壓過
大的波動。TRT的控制功能主要包括啟動聯(lián)鎖控
制、自動升速控制、調(diào)整頂壓控制、正常停機(jī)控制
和緊急停機(jī)控制等。
1．2 爐頂壓力調(diào)節(jié)及控制
高爐爐頂壓力控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為TRT
設(shè)備啟動、運(yùn)行和緊急停車3種控制系統(tǒng)。
(1)正常投運(yùn)TRT系統(tǒng)不改變原有爐頂壓
力一減壓閥組控制回路，只在原有系統(tǒng)上并聯(lián)1
個調(diào)節(jié)回路，用以控制TRT系統(tǒng)中的可調(diào)靜葉。
在不改變高爐操作的情況下，TRT系統(tǒng)利用可調(diào)
靜葉實現(xiàn)自動控制爐頂壓力。正常機(jī)組在“投
運(yùn)一并網(wǎng)一升功率”過程中，爐頂壓力由高爐煤氣
側(cè)計算機(jī)控制；升功率結(jié)束后，TRT與減壓閥組并
列運(yùn)行，送入TRT側(cè)的爐頂壓力測量值與高爐頂
壓控制回路的測量值為同一信號；同時將高爐頂
壓控制回路的設(shè)定值減去1個允許的偏差(0～3
kPa)后，作為TRT爐頂壓力調(diào)節(jié)回路的設(shè)定值，這
樣TRT端取得了高爐頂壓的實際控制權(quán)，高爐頂
壓的設(shè)定權(quán)仍在高爐。
(2)正常停機(jī)時與啟動過程相反，TRT側(cè)爐頂
壓力調(diào)節(jié)回爐的設(shè)定值為高爐頂壓設(shè)定值加上1
個偏差(0—3 kPa)，這樣該控制系統(tǒng)將控制可調(diào)
靜葉慢慢關(guān)小。由于高爐側(cè)爐頂壓力調(diào)節(jié)回路始
終處于自動控制等待狀態(tài)，可調(diào)靜葉緩慢關(guān)閉的
同時，迫使減壓閥組逐漸打開。隨著可調(diào)靜葉慢
慢關(guān)小，減壓閥組慢慢打開，高爐端取得了高爐頂
壓的實際控制權(quán)。
(3)緊急停機(jī)只要任何一個緊急停機(jī)條件滿
足時，TRT即進(jìn)入緊急停機(jī)狀態(tài)。TRT緊急停機(jī)
時，l s內(nèi)關(guān)閉快速切斷閥，旁通快開閥快速打開到
某一開度，使煤氣改從旁通快開閥流過，避免高爐
爐頂壓力的急劇波動。
1．3 轉(zhuǎn)速控制
整個轉(zhuǎn)速控制過程分3個升速階段，3個階段
是按不同斜率的直線組成：開始時，啟動閥控制回
路的設(shè)定值按照一定的速率自動增加，由PID調(diào)
節(jié)控制啟動閥逐漸打開，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到某一設(shè)定值
后，人口電動蝶閥全開，關(guān)閉啟動閥，靜葉控制轉(zhuǎn)
速同路自動投入，按照升速曲線繼續(xù)升速，使透平
的轉(zhuǎn)速升到目標(biāo)值并保持穩(wěn)定，等待并網(wǎng)。具體
過程如下：第1階段為啟動升速段(0～l 500 r／
rain)，首先由盤車電機(jī)將轉(zhuǎn)速從0升到6 r／rain，
然后再由控制系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速升至l 500 r／min。第1
階段主要是為了檢查透平是否存在異常情況，并
將轉(zhuǎn)速停留在l 200 r／rain處，以等待人工確定后
進(jìn)人第2階段；
第2階段為急升階段(1 500～2 200 r／rain)，
主要是為了快速通過共振區(qū)，同時檢查透平是否
存在異常情況：第3階段為并網(wǎng)準(zhǔn)備升速段(2 200
～ 3 000 r／min)，發(fā)出信號；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2 850 r／
min，且外部條件滿足時，投勵磁、升電壓、自動準(zhǔn)
同期裝置投運(yùn)；當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)整到3 000 r／min時，發(fā)電
機(jī)并網(wǎng)。
1．4 升功率控制
并網(wǎng)后TRT系統(tǒng)進(jìn)人升功率過程，在此過程
中，TRT和高爐的減壓閥組共同控制高爐頂壓，控
制系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)靜葉開度，因而即可保證高爐頂
壓，又可保證升功率過程順利進(jìn)行。隨著靜葉開
度的增大，煤氣負(fù)荷逐漸轉(zhuǎn)移到TRT，高爐的減壓
閥組隨同逐漸關(guān)小，完成升功率過程?？紤]到
TRT運(yùn)行宗旨是確保高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)，則要對
傳統(tǒng)的升功率方式進(jìn)行變革，即并網(wǎng)后，TRT直接
投入頂壓控制。高爐調(diào)壓閥組自動緩緩關(guān)閉，直
至全關(guān)以完成升功率過程，且整個過程高爐頂壓
波動在3kPa范圍內(nèi)，小于先升功率一再投頂壓控
制的傳統(tǒng)方式。
2 結(jié)語
本研究介紹的高爐爐頂余壓透平發(fā)電在2 500
m 高爐投入使用后，性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，直接經(jīng)
濟(jì)效益每年約一千萬元。此外，由于改善了高爐
頂壓特性，為高爐穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的保證，降
低了減壓閥組產(chǎn)生的噪音，改善了工人生產(chǎn)環(huán)境，
符合國家大力提倡的節(jié)能減排政策。
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