摘要：梅钢4号高炉TRT机组日前运行十分不稳定，在运行的过程中故障较多，严重影响了高炉的正常生产的稳定。通过对机组功率的计算及运行状况，分析设备故障发生的具体原因，并对机组的改造提供依据。

关键词：高炉；TRT机组；功率计算；原因分析

1 引言

TRT是(Blast Furnace Top Gas RecoveryTurbine Unit)高炉煤气余压透平发电装置的简称，TRT是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功,将其转化为机械能。它利用高炉炉顶煤气所具有的压力能和热能，通过透平机膨胀做功转化为机械能，从而驱动发电机发电。这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本极低，是高炉冶炼工序的重大节能项目，经济效益十分显著。

梅钢4号高炉TRT自运行以来，设备运行不稳定，频繁出现叶片断裂，调节缸与连接板安全销断裂的现象，因此需要对其进行功率计算及原因分析，找出出现故障的根本原因。

2 TRT机组功率计算

2.1 计算公式

根据绝热方程式、理想气体状态方程及热力学第一定律理想气体绝热过程应用式可知：1m³煤气在透平机内所做的功W为：

TRT机组功率计算表达式：

2.2 影响TRT机组功率因素分析

2.2.1煤气流量的影响

由公式1可知，发电功率(N)与高炉煤气流量(Q)成正比关系。对于正常生产的高炉，在炉况稳定的情况下，高炉煤气发生量是维持在某一范围内波动不大。因此在煤气发生量稳定的时侯，应尽可能让煤气全部通过机组，使高炉煤气流量Q为最大值。必须关闭与TRT并联的调压阀组，通过调整入口电动蝶阀开度及透平主机的可调静叶来稳定控制炉顶压力。

2.2.2煤气压力的影响

由公式1、公式2可知，提高入口煤气压力和降低出口煤气压力均有利于发电功率的提高，出口煤气压力由公司管网确定。提高发电量主要从提高入口煤气压力方面考虑，在炉顶设备允许的前提下。高炉炉顶压力越高，发电越多。在炉顶压力一定的情况下，入口管网系统及除尘装置的阻力越小，发电量就越多。

2.2.3煤气温度的影响

由公式1、公式2可知，入口煤气温度与发电功率成正比关系。在压力一定的条件下．高炉煤气温度高．体积增大，发电量上升。

2.2.4机组效率的影响

TRT作为高炉的附属设备，要求以不影响高炉生产操作为基本设计原则，其运行参数取决于高炉操作，透平机经常处于高炉煤气波动的变动工况状态下运行。另一方面，TRT透平机同其他旋转机械一样，也有其固有的特性曲线，只有在其设计点范围工作时能量转换效率才能达到最高。

高炉生产过程间断装入原料，煤气流量会发生时大时小的变化。不能以最大煤气流量作为透平设计点依据，以免使透平机长期处于欠负荷运行状态下运行，使机组效率下降；也不能选过小的煤气流量作为透平机设计点依据，否则透平机长期处于超负荷运行状态，不但效率降低，发电量也会受限，而且会影响机组寿命，严重时造成不能全部回收煤气余能。

3 梅钢4号高炉高炉TRT机组实时功率校核及效率

而目前机组实际工作输出功率由图1可知为：1.549万kW，说明4号高炉TRT机组未达到设计工作效率。根据目前的数据可以算出，目前4号高炉机组工作时总效率为76.87%。

4 梅钢4号高炉TRT机组入口煤气温度异常情况下功率计算

4.1 当TRT入口煤气温度为200℃时，机组功率计算

同样可以计算出当TRT入口煤气温度为120℃时，机组功率为17881.61kW；当TRT入口煤气温度为100℃时，机组功率为16971.95kW；当TRT入口煤气温度为70℃时，机组功率为15607.47kW；

综上可知，高炉正常生产时高炉风量为5800，煤气发生量为55万m³时，不同的TRT入口煤气温度对机组输出功率数值如下：

5 梅钢4号高炉TRT机组入口煤气温度异常情况下功率计算

5.1 当煤气发生量为80万m³/h时，机组功率计算

同样可以计算出当TRT煤气发生量为70万m³/h时，机组功率为22758.41kW；煤气发生量为60万m³/h时，机组功率为19507.21kW；煤气发生量为50万m³/h时，机组功率为16256.01kW；煤气发生量为30万m³/h时，机组功率为9753.61kW；

6.结论

⑴梅钢4号高炉TRT在正常生产时，煤气发生量为55万m³/h左右，而机组设计最大透平入口介质流量为54万m³/h，显然机组参数设计不合理，设计能力不够；

⑵高炉在正常生产时，煤气会出现不稳定的现象，当煤气发生量在50万m³/h，机组总效率在76.87%时，此时机组输出功率为15135.65kW，满足设计正常工作输出功率15846.62kW；（是否数据反了）当煤气发生量增大时，机组超出额定输出功率，对机组设备正常运行带来影响；当煤气发生量在70万m³/h，机组总效率为76.87%时，机组输出功率为21189.91kW，超出机组最大设计功率20741.68kW，机组超最大负荷运行，对机组设备影响较大。因此，在正常生产时需严格控制煤气发生量，当煤气发生量出现异常情况时，TRT机组应采取适当措施避免机组出现异常；

⑶梅钢4号高炉TRT机组对温度的反应较为敏感，当TRT入口煤气温度为100℃，机组总效率为76.87%时，其输出功率为15802.25kW，基本接近其额定功率15846.62kW，温度稍微再升高，机组超出额定功率15846.62kW运行；当TRT入口煤气温度为180℃，机组总效率为82.56%时（发电机效率为96%，透平机效率在86%的状态下），其输出功率为20610.59kW，温度稍微再升高，机组超最大负荷20741.68kW运行，对机组设备影响较大。因此，需要生产严格控制入口煤气温度炉顶顶温，当TRT入口温度出现异常时，TRT机组应采取适当措施避免机组出现异常。

[参考文献]

[1] 黄智斌.2500m³高炉煤气干式除尘TRT装置的应用.冶金动力.2006年第5期.

[2] 上海梅山钢铁股份有限公司.高炉煤气余压透平发电装置.