田 果，張開鑒 ，顧曉光

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 問題的提出

八鋼歐冶爐輸出煤氣約200kPa，150℃，經(jīng)TRT進行能量轉(zhuǎn)換后，壓力降至約15kPa，溫度降低至約80℃，進入八鋼能源管網(wǎng)供軋鋼等生產(chǎn)線使用。2019年因八鋼能源系統(tǒng)安全生產(chǎn)需求，對歐冶爐輸出煤氣進行脫水降溫處理，在煤氣管線增加輸出煤氣洗滌降溫設施，脫水降溫后的煤氣（溫度約45℃，壓力約200kPa）進入TRT進行能量轉(zhuǎn)換后并入八鋼能源管網(wǎng)。2019年12月4日歐冶爐煤氣脫水系統(tǒng)運行，TRT同步運行，至2020年1月4日歐冶爐TRT異常停機，低煤氣溫度TRT，噸鐵發(fā)電量為12.5kW .h，只有高溫的25%。

2 歐冶爐煤氣TRT指標

歐冶爐高溫TRT的特點：（1）高溫高壓煤氣能量回收效益顯著；（2）減少了噪音等環(huán)境污染，TRT投入后環(huán)境噪音從85分貝降低至70分貝；（3）歐冶爐還原豎爐及熔融氣化爐壓力控制對T R T 穩(wěn)定要求較小。還原豎爐煤氣量及壓力由頂煤氣流量調(diào)節(jié)閥控制調(diào)整。熔融氣化爐壓力由大小錐環(huán)縫開度控制調(diào)整。T R T 僅控制輸出煤氣并入能源大網(wǎng)的壓力。

2019年4-12月歐冶爐產(chǎn)量79.7萬t，含TRT檢修等停機時間，TRT最高噸鐵發(fā)電量50kW .h，平均月最高噸鐵發(fā)電量45.8kW. h，見圖1。

12月4日歐冶爐煤氣脫水洗滌系統(tǒng)投用后，歐冶爐TRT投入運行，12月平均噸鐵發(fā)電量8.1kW. h，最高噸鐵發(fā)電量12.5kW .h，至2020年1月4日TRT出現(xiàn)跳機震動大，無法正常開機，被迫進行檢修工作。

圖1 歐冶爐2019年4-12月TRT噸 鐵發(fā)電量

3 歐冶爐輸出煤氣脫水系統(tǒng)投入的影響

歐冶爐輸出煤氣處理工藝系統(tǒng)主要是2 2萬Nm3/h的200℃頂煤氣經(jīng)洗滌降溫塔降溫至45℃后進入水洗氣分離器，脫水后的煤氣進入T R T后并入能源煤氣管網(wǎng)。

3.1 歐冶爐煤氣系統(tǒng)工藝流程

歐冶爐煤氣脫水系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 歐冶爐系統(tǒng)煤氣工藝流程圖

其中，1 5萬N m3/h的煤氣返回T R T前煤氣管；7萬Nm3/h煤氣進入壓縮機進行CO2脫出被吸收，在吸收塔上段，用再生后的冷貧液洗滌，將凈化氣中的CO2含量降到1%以下，再經(jīng)過分離，除去氣體中微量的NCMA溶液后一路送往歐冶爐，另一路送往高爐。

3.2 脫水系統(tǒng)投入后TRT出現(xiàn)的問題

歐冶爐TRT發(fā)電機組2015年6月建成投產(chǎn)。設計參數(shù)進口流量2 4 2 3 m3/m i n，進口壓力0.381MPa，進口溫度220℃，轉(zhuǎn)速3000r/min，透平膨脹機轉(zhuǎn)子動葉，承缸靜葉材質(zhì)均為2Cr13。

2019年12月4日歐冶爐煤氣脫水洗滌系統(tǒng)投用，至12月13日歐冶爐TRT投入運行，2020年1月4日TRT異常跳機，系統(tǒng)無法開機。打開TRT大蓋進行檢查，發(fā)現(xiàn)TRT裝置中的靜葉、動葉、承缸都出現(xiàn)磨損。

承缸部分:第一級靜葉磨損嚴重，體現(xiàn)在葉片背弧面上，進排氣過渡弧沖刷形成深坑，葉根部位有不同程度的磨損；第二、三級靜葉損傷明顯，葉根部分損失60%，葉型破壞，葉片存在斷裂風險。承缸本體沖刷破壞嚴重，缸體多處溝槽。

轉(zhuǎn)子部分:第一、二、三級動葉沖刷磨損,葉根部位也出現(xiàn)不同程度的損傷。主軸球面存在較為嚴重的沖刷磨損，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)碳環(huán)密封軸套磨損形成溝槽，涂層及碳環(huán)基體受損。

4 采取的措施

2020年1～7月，歐冶爐TRT轉(zhuǎn)子返制造廠進行檢修修復。

2020年7月底設備組裝完成，針對TRT安全運行，對歐冶爐煤氣系統(tǒng)進行分析，從系統(tǒng)程序安全、設備緊急停機保護、工藝管道排水硬件等方面進行分析。

針對管網(wǎng)結構變化對程序控制的影響，對程序進行優(yōu)化修改，在TRT管線的最低點增加排水設施。采取一系列措施后，7月23日歐冶爐TRT投入使用，實現(xiàn)了安全穩(wěn)定運行，在入口煤氣溫度.45℃條件下，噸鐵發(fā)電量達到25k Wh。

4.1 歐冶爐煤氣工藝管線布置及程序優(yōu)化

歐冶爐煤氣脫水系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，進入TRT煤氣的溫度由180℃下降至45℃，新增脫水器、洗滌塔及管道等增加體積約700m3，管道設施增加阻損約20kPa。未增加脫水器、洗滌塔等設施前，煤氣進入TRT管道體積約125 m3。

TRT跟蹤調(diào)整的壓力在脫水項目投用后降低20kPa，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)緩沖后，TRT跟蹤壓力調(diào)整異常。造成TRT自動跟蹤調(diào)整靜葉變化較大，靜葉全開全關的情況，無法穩(wěn)定跟蹤調(diào)整壓力，造成TRT異常保護停機。

根據(jù)相關研究資料及理論計算，影響TRT發(fā)電功率的因素主要有爐頂煤氣流量、爐頂煤氣溫度、爐頂壓力及TRT的有效工作時間或是TRT的作業(yè)率等[1]。TRT入口壓力的變化造成設備運行的異常，需要采取措施消除新增水洗系統(tǒng)造成的壓力影響。

煤氣脫水系統(tǒng)脫水器、洗滌塔投入后，煤氣的溫度降低，水蒸氣飽和露點下降，煤氣含水量大幅度下降。但是21萬m3/h的煤氣經(jīng)過洗滌塔后煤氣流速達到12m/s，氣流攜帶的水滴造成脫水塔的液位劇烈波動，可能造成液位計失真，大量水滴隨著煤氣進入TRT對設備造成較大的沖擊。

對程序進行優(yōu)化修改：四閥組跟蹤調(diào)節(jié)壓力與TRT調(diào)節(jié)跟蹤壓力保持一致，壓力跟蹤點由原輸出煤氣管線位置調(diào)整跟蹤脫水器出口壓力，邏輯不變。保證系統(tǒng)安全，凈煤氣放散塔作為超壓緊急放散設施，放散壓力為四閥組壓力+10kPa，調(diào)整為脫水器出口壓力。

水滴會造成TRT設備設施的故障，增加洗滌塔脫水器液位與TRT保護停機聯(lián)鎖，液位保持在煤氣出口1.5m以下，超出高液位程序自動判斷，TRT畫面彈出故障停機畫面，TRT停機。

4.2 TRT管線的排水裝置優(yōu)化

原燃氣工藝設計中四閥組管線的標高比TRT系統(tǒng)設備標高+1.5m，TRT在該段煤氣管線中屬于最低端。針對TRT前后管線的排水情況，分析認為洗滌脫水后的煤氣依然會攜帶少量水滴進入T R T，進入T R T前以及經(jīng)T R T做功后出TRT均會有水析出，析出的水無法排出TRT段，造成TRT設施出現(xiàn)異常。

因此增加排水設施，在TRT進口管道設置高壓排水設施，T R T本體最低點設置水封排水設施，TRT出口設置常規(guī)排水設施，確保TRT管線能夠?qū)⑽龀龅拿簹馑焖倥懦鱿到y(tǒng)。

4.3 TRT運行情況及發(fā)電量

2020年7月24日至8月20日，TRT運行1個月，歐冶爐煤氣洗滌脫水系統(tǒng)正常投入運行，TRT噸鐵發(fā)電量25kW .h，同步歐冶爐檢修，對TRT開檢視孔檢查靜葉、承缸的狀況，TRT承缸、動葉、靜葉葉尖、葉根等設施正常，沒有發(fā)現(xiàn)汽蝕等異常情況。

2 0 2 0 年7 月2 4 日T R T 投 運，噸 鐵 發(fā) 電 量25 kW .h，較2019年12月發(fā)電量翻一番，在較高溫狀態(tài)噸鐵發(fā)電量k W .h，達到噸鐵50%水平，設備設施系統(tǒng)運行穩(wěn)定，平均鐵水產(chǎn)量3450t/d。2020年7月24-8月20日TRT運行發(fā)電情況（7月28日煤氣系統(tǒng)檢修TRT停機）見圖3。

圖3 2020年7月24-12月歐冶爐TRT噸鐵發(fā)電量

5 結束語

歐冶爐TRT高溫煤氣轉(zhuǎn)低溫的工藝調(diào)整，經(jīng)再次改進后，系統(tǒng)運行恢復到前期狀態(tài)，TRT噸鐵發(fā)電到達高溫時50%的水平。

歐冶爐煤氣系統(tǒng)改進，洗滌脫水系統(tǒng)增加T R T 前段管線設施7 0 0 m3，管道阻損約增加20kPa，相比于原工藝系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化。

系統(tǒng)運行表明，對工藝管線系統(tǒng)的改變會影響原系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)；同時煤氣溫度工藝參數(shù)的變化，對TRT做功運行產(chǎn)生明顯的影響。

因此，對系統(tǒng)的改變造成的影響要進行充分的論證評估，保證系統(tǒng)的正常運行是首要條件，為保證運行效果采取必要的措施。