1260m3高炉配套TRT装置的控制

高炉炉顶TRT发电控制分析摘要：随着炼铁行业的产能饱和，利润率的降低，炼铁工艺的节能降耗是实现降低成本的关键。

有效利用高炉炉顶的煤气压力，在不影响高炉生产的情况下，回收高压阀组消耗的能量，带动发电机发电，提高生产效率。

应用TRT发电，可以有效节能降耗，降低高压阀组的噪声污染，带来可观的经济效益。

关键词：高炉顶压；TRT；控制1引言所谓“TRT”，是国际上对这种节能装置的简称，其英文全称为“ToppressureRecoveryTurbineunit”，中文译为炉顶（余）压回收透平，一般更确切的称之为高炉煤气余压回收透平发电机组。

TRT是利用高炉炉顶煤气中的压力能及热能经透平膨胀做功来驱动发电机发电，再通过发电机将机械能变成电能输送给电网，可以回收高炉鼓风能量的30%左右。

TRT装置所发出的电量与高炉煤气的压力和流量有关，一般吨铁发电量为30千瓦时～40千瓦时。

高炉煤气采用干法除尘可以使发电量提高36%，且温度每升高10℃，会使透平机出力提高10%，进而使TRT装置最高发电量可达54千瓦时/吨铁。

该装置的特点是：不消耗任何燃料，是消除噪音污染，无公害的最经济的发电设备，可以代替减压阀组调节稳定炉顶压。

2TRT自动控制2.1工艺流程TRT装置在工艺中的流程一般是：高炉产生的煤气经过重力除尘器、塔文系统/双文系统/比肖夫系统，进入TRT装置，TRT与减压阀组是并联设置。

高压的高炉煤气经过TRT的入口蝶阀、入口插板阀、（调速阀）、快切阀，进入透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平出来的低压煤气，进入低压煤气系统。

发电机的出线断路器接在10kv系统母线上，经变电所与电网相连，当TRT运行，高炉正常时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，TRT不解列停机，作电动运行，从电网吸收电能。

在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT紧急停机时TRT 与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT 和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。

高炉煤气余压透平发电装置（TRT）TRT——(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT) 高炉煤气余压透平发电装置(即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。

工艺过程介绍高炉产生的煤气经重力除尘、净化除尘后，两级文氏管，压力为140kPa左右，温度低于200℃。

含尘量小于10mg/Nm3的带一定能量的煤气，经过TRT的进口蝶阀、启动阀、全封闭液压入口插板阀、紧急切断阀和可调静叶进入透平膨胀做功，透平带动发电机发电。

膨胀后的煤气经过全封闭液压出口插板阀，送到减压阀组后的煤气主管道上，进入低压管网。

这样，TRT与减压阀组就形成并联关系，实现对高炉顶压的控制。

在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT 并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT紧急停机时TRT与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。

TRT的运行工况有启动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机，能量回收方式分为部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式，操作方式分为手动、自动(半自动)、全自动。

发电机出线断路器，接于10KV系统母线上，经当地变电所与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。

TRT装置由透平主机，大型阀门系统，润滑油系统，液压伺服系统，给排水系统，氮气密封系统，高，低发配电系统，自动控制系统八大系统部分组成。

控制系统工作原理高炉炉顶压力不稳，会引起炉内反应的剧烈波动。

炉压高于额定值时，会使炉内煤气气流分布不均，引起崩料，严重时会损坏设备。

而当炉内压力低于额定值时，会引起炉内煤气体积增大，气流压力损失增大，煤气流速上升，使“炉喉”磨损严重。

因此，作为能量回收的TRT设备，投入运行的先决条件是在任何情况下均能保证炉压稳定，即在TRT设备启动、运行和紧急停车时都不能引起炉压过大的波动。

TRT装置高炉顶压控制系统研究与设计的开题报告一、研究背景与意义高炉顶压控制系统是TRT（Top Pressure Recovery Turbine）装置的重要组成部分，其主要功能是调节高炉顶部的压力，以保证高炉正常运行。

目前，国内外已经有许多关于高炉顶压控制系统的研究，但由于TRT装置的特殊性质，其控制系统需要更高的精度和稳定性。

因此，对于TRT装置高炉顶压控制系统的研究和设计具有重要的现实意义。

二、研究内容1. TRT装置的基本原理和工作机理2. 研究现有高炉顶压控制系统的优缺点，分析TRT装置高炉顶压控制系统的需求和特点3. 设计TRT装置高炉顶压控制系统的硬件和软件4. 进行实验验证和性能测试，对比分析不同策略的控制效果5. 针对实验和测试结果进行优化和改进三、研究方法和技术路线1. 文献综述和研究现状调研2. TRT装置高炉顶压控制系统的硬件设计和软件编程3. 对比分析TRT装置高炉顶压控制系统的效果，并进行实验验证和性能测试4. 结合实验和测试结果进行优化和改进四、预期成果1. 建立高炉顶压控制系统的数学模型2. 设计TRT装置高炉顶压控制系统的硬件和软件，并完成实现3. 进行实验验证和性能测试，并对比分析不同策略的控制效果4. 针对实验和测试结果进行优化和改进五、研究难点和挑战1. TRT装置高炉顶压控制系统的精度和稳定性要求高2. 要对TRT装置的特性和高炉运行状态进行充分分析和研究3. 综合考虑硬件和软件的设计和实现4. 需要深入了解控制系统理论和方法六、研究进度计划1. 第一阶段（1-2个月）：文献综述和现有系统分析2. 第二阶段（3-4个月）：控制系统的硬件设计和软件编程3. 第三阶段（5-6个月）：实验验证和性能测试4. 第四阶段（7-8个月）：系统优化和改进七、研究经费和资源本研究计划所需经费和资源包括：实验设备和材料，人员费用，出差费用等。

预计总经费约为10万元。

八、研究成果的应用价值和意义TRT装置高炉顶压控制系统的研究和设计，对于提高高炉工作效率和节能减排具有重要的应用价值和意义。

TRT相关资料及工作原理高炉炉顶煤气余压发电(TRT)技术一、技术简介1、基本原理现代高炉炉顶压力高达0.15~0.25MPa，炉顶煤气中存有大量势能。

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法除尘，发电量还可增加30%左右。

一般1000m3 以上的高炉，炉顶压力>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 GasPressureRecoveryTurbine 简称TRT ）是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。

它是利用高炉炉顶煤气中的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，实际上回收了原来在减压阀门中白白泄失的能量。

这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本又低，是高炉冶炼工序的重大节能项目，经济效益十分显著。

此项技术在国外已很普及，我国也在逐步推广。

2、工艺流程（包括工艺、装备、设计单位、制造厂家）1）工艺和装备流程在不采用TRT 技术的高炉生产工艺流程中，高炉煤气在通过除尘后再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他用途，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，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泻放的能量，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。

该装置属于二次能量回收，除必要的运行成本外不需消耗新的能源，在运行过程中不产生污染，发电成本极低。

新技术 新设备收稿日期:2007-02-05;修订日期:2007-02-28作者简介:刘峰(1964-),男,中国重型机械研究院高级工程师。

高炉TRT 控制工艺及实现刘　峰1,魏晓东2,杨学峰2(1.中国重型机械研究院,陕西　西安　710032;2.陕西峰旭科技有限公司,陕西　西安　710075)摘　要:论述了高炉煤气余压回收透平装置TRT (Top G as P re ssure R ecove ry Tu rbi ne )的工作特点和工艺流程,针对TRT 控制工艺及其发展方向进行了分析,采用单回路P I D 控制TRT 升速;采用新型复合控制方式,将功率和顶压调节更好的结合起来,最终实现并网后单纯顶压调节,并在顶压调节过程中自然实现功率升高的控制效果。

增加旁通阀顶压调节功能和故障切换功能后,提高了机组的保护安全性,实现全功率发电运行。

关键词:TRT ;炉顶压力;高炉煤气;透平中图分类号:TF325.6 文献标识码:A 文章编号:1001-196X (2007)02-0006-06B last f urnace TRT control process and runningLI U Feng 1,WE I X iao -dong 2,YANG Xue -feng2(1.Ch i na Heavy M ach i nery research Institute ,X i 'an 710032,Chi na ;2.Shaanx i F engxu .t ech Co .,L t d .,X i 'an 710075,China )Ab strac t :In t h is pape r ,t he feature s and p rocess o fTRT (T op G as P ressure R ecove ry Tu rbine )a re desc ri bed .A n ana l ysis of TRT contro l p rocess and the trend in deve lop m ent is m eade ,conce rning :using sing l e -l oopP I D t o contro l the speed -up o f TRT ;using ne w t ype contro l me t hod t o comb i ne t he adj ust m ent o f pow er andtop gas p ress ure and fina lly ,accom plish the so le pressurt adj ust m ent aft e r be i ng inter connected .In the courseo f t he ad j ust m en t ,the e ffed can be na t urall y obtained a l ong w it h t he rise o f the pow er .A ft e r hav i ng added t he f unction of adjusti ng t op ga s pressure t o by -pass va l ve and the func tion of fault s w itching ,the unit has go t fur -t her pro tection w ith wh ich a f u ll powe r genera ting operati on can be carried ou.t K ey word s :TRT ;T op G a s P ressure ;b l a st f u rnace gas ;turbine1　前言随着高炉冶炼技术的发展,现在高炉普遍采用高压炼铁等措施提高炼铁的产量和质量,这对顶压调节提出了更高的要求。

高炉炉顶余压发电技术--TRT的应用TRT——(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT) 是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置，高炉煤气余压透平发电装置(即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，从而驱动发电机发电。

提高高炉生产率的途径之一，是单位时间内向高炉鼓入更多的空气和氧气。

但增加鼓风要引起高炉内煤气上升浮力的增加，这种浮力妨碍了炉料的正常均匀下降，限制了生产率的提高。

若把炉顶压力提高，高炉工作空间的压力也相应提高，使煤气的体积缩小、流速降低，压头损失也随之降低，从而促进高炉顺行，可以减少悬料、崩料，以及提高产量，减少单位生铁的热量损失和焦炭消耗。

同时，由于顶压的提高，使炉料和煤气之间的物理化学过程加快，加速2CO=CO2+C反应向体积缩小方向进行，有利于煤气的化学能得到充分利用。

这就是所谓的高压操作，炉内压力是靠煤气系统的压力调节阀组来控制的。

由此得到的煤气压力能如不加以利用，还会产生了大气污染和噪声公害。

为了不浪费炉顶煤气的压力能和热能，从20世纪60年代开始开发了利用炉顶煤气能量的发电技术，现已广泛应用于高压高炉上。

所谓TRT就是炉顶余压发电透平机的简称。

TRT煤气入口从文氏管后的煤气管接出，TRT的煤气出口与调压阀组后的净煤气主管相接，所以TRT是与调压阀组并联在净煤气管道上的。

高压煤气在透平机内膨胀做功，推动透平机叶轮转动，带动发电机发电。

透平机有轴流向心式、轴流冲动式和轴流反动式3种，其中轴流反动式的质量小、效率高。

在回收余压能量方式上有部分回收、全部回收和平均回收3种，平均回收的发电能力高，设备投资低，投资回收期短，而且还能保证高炉炉顶压力稳定,我国宝钢的TRT就采用平均回收方式。

炼铁生产中，高炉炉顶煤气压力大于0.03兆帕时，采用煤气余压发电技术装备（TRT）可将这部分压力能回收，其设备的工作原理是煤气的余压使煤气在透平机内进行膨胀做功，推动透平机转动，进而带动发电机转动，发出一定的电量。

一、引言高炉TRT（高炉煤气余压透平发电装置）是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过煤气透平膨胀机做功，将其转换为机械能，驱动发电机发电的一种二次能源回收装置，该装置既回收了减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，不产生任何污染，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。

二、工艺流程及自动化系统配置1.工艺流程。

高炉TRT主要机组配置有透平膨胀机，汽轮发电机，永磁发电机，交流无刷励磁机等，其工艺流程为高炉煤气经过布袋除尘后，经入口电动蝶阀、入口插板阀、快速切断阀后，进入透平机，然后经出口插板阀、出口电动蝶阀到煤气管网，在入口插板阀之前，透平出口之后并连着旁通快开阀组，旁通阀组在紧急停机时，进行高炉顶压控制。

具体控制要求如图1所示：2.系统自动化控制的实现。

为了提高控制精度，保证TRT机组长期安全、稳定地运行，高炉TRT控制系统采用施耐德的Quantum系列PLC，采用冗余配置，两个CPU分别可以作为主控制器或者备用控制器，当主控制器出现故障时，可以迅速切换到备用控制器运行，这个切换是在一个执行周期内完成，对控制信号没有任何影响，这样的配置大幅度提高了PLC的可靠性，对于安全生产具有不可估量的作用。

整个PLC控制系统由2台监控工控机，1台控制站和2个远程站组成，每个工控机分别通过交换机和CPU进行通讯。

两个扩展机架用RIO电缆和适配器连接，采用Quantum的内部通讯协议，两个扩展机架的DROP地址分别是2和3，在主站和扩展机架之间用这个地址来联系。

RIO通讯网络也采用冗余配置，由两个总线组成（A总线和B总线），当一个总线出现故障时，会切换到备用总线，以保证总线通讯的畅通。

该系统PLC编程软件采用施耐德的Unity Pro进行程序设计，监控画面制作采用Wonderware公司的监控软件。

TRT装置的自动化控制，主要包括启动联锁、什速控制、正常调节顶压、正常停机控制、紧急停机控制等，而各过程中保持高炉顶压的稳定是装置实现自动化的关键。

TRT与高炉顶压的调节控制发表时间：2019-06-05T14:56:29.633Z 来源：《中国西部科技》2019年第5期作者：曹旭博齐万兵蔡思维[导读] 简述7号高炉运用TRT技术后，高炉顶压调节控制的原理和过程。

宝武集团广东松山股份有限公司炼铁厂1. 概况韶钢7号高炉于2005年8月18日建成投产，投产已达13年多，有效容积2500m3，采用BG型串罐式无料钟炉顶、干式布袋除尘、配套使用干式TRT机组。

投产以来不断的摸索出在TRT使用过程中炉顶压力的调节方法。

通过TRT调节，可以准确稳定高炉顶压，使高炉煤气流更加稳定，并且回收了原来浪费在减压阀组上的能量节约能耗，为企业带来巨大的经济效益。

2. 顶压控制系统结构特点2.1 7号高炉的顶压控制设备由传统的调压阀组和TRT组成。

调压阀组由3个Φ900mm和一个Φ600mm的碟阀组成，其中有两个Φ900mm为液压快开阀，其余两个是电动调节阀（四个阀门编号为A电动Φ900mm、B电动600mm、C液压Φ900mm、D液压600mm）。

调压阀组分别有伺服阀、旁通阀可以控制调压阀组的开度。

TRT机组是通过管道并联在调压阀组上的。

高炉煤气处理系统如图13. TRT在运行时高炉顶压的控制7号高炉TRT机组的使用前提是顶压高于100KPa。

生产时，当顶压高于100KPa，煤气温度上升到100℃后TRT机组投入使用，调压阀组所有阀门全关，根据设备状况选择调压阀组的快开C阀或D阀是与TRT控制系统连锁，TRT机组通过机组内的静叶根据实际顶压值自动计算跟踪，调整静叶角度来达到高炉顶压设定值。

正常生产时，操作者只需根据炉况所需直接设定顶压值，但每次设定值的改变幅度根据目前的设备运行状况必须小于3KPa，防止静叶跟踪幅度过大，造成顶压值波动。

3.1 TRT在开机过程对顶压的控制高炉复风引煤气后，调压阀组内阀门为全开，此时煤气全部由调压阀组管道通过。

煤气顶压上升到100KPa，煤气温度上身到100℃后，通知TRT可以暖机。

218管理及其他M anagement and other高炉TRT 静叶控制功能研究与优化王馨薇（山钢股份莱芜分公司能源动力厂，山东 济南 271104）摘 要：TRT 即高炉煤气余压透平发电装置，在高炉炼铁过程中，煤气燃料可以通过透平膨胀机做功，并将其转化为机械能，再将机械能转化为电能，进而为高炉的正常运转提供动力能源。

但是，由于高炉炼铁常常在高温、高压的恶劣环境下进行，导致TRT 静叶控制功能的安全稳定性受到严重影响。

因此，本文结合国内某冶金企业的2#—4#高炉TRT 静叶控制系统，对静叶控制功能的改进与优化措施予以全面阐述。

关键词：高炉；TRT 静叶；控制功能；优化措施中图分类号：TF54 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）22-0218-2 收稿日期：2020-11作者简介：王馨薇，女，生于1982年，汉族，山东济南人，本科，高级工程师，研究方向：煤气技术设备管理。

TRT 静叶作为高炉顶压控制的关键设备，是保障高炉安全运行的核心控制系统，由于TRT 静叶控制系统既扮演着输出电力能源的角色，同时，也关系到高炉的安全运营，因此，对TRT 静叶控制系统的安全稳定性能提出了更高的要求。

该冶金企业的2#—4#高炉在采用TRT 静叶控制系统之前，主要利用四阀组来控制高炉顶压，以至于大量势能损耗现象，增加了生产成本，自引进TRT 静叶控制系统后，大量势能实现回收再利用，高炉顶压得到有效控制，进而大幅降低了高炉炼铁成本。

1 高炉TRT的应用优势1.1 有效控制高炉顶压，提高钢铁产品产量高炉炼铁生产工序需要一个恒定的炉定压力的持续供给，才能保障钢铁产品质量与产量，而TRT 机组自带的静叶装置能够有效调节和控制炉顶压力，相比于减压阀组，其控制精度更高，这样一来，高炉炉顶压力就会始终保持在均匀稳定供给状态，这对提高钢铁产品的产量将起到积极的促进作用。

1.2 节约能源，回收利用率高近年来，国家大力倡导节能降耗与绿色环保，旨在保护自然生态环境免遭破坏，而过去的减压阀组在运行过程中，将产生大量的余压，以至于损失了大量的电力能源。

总第194期2012年第2期HEBEI M ETALLU R GYTotal N o．1942012，N umber 2收稿日期：2011－12－30作者简介：周培国（1969－），男，工程师，1991年毕业于吉林电气化高等专科学校工企供电自动化专业，现在河北钢铁集团承钢公司能源管控中心从事热力余热余能发电管理工作，E －mail ：zhouyou463@163．com1260m 3高炉配套TRT 装置的控制周培国，王丽娜，李再望，孟昭利（河北钢铁集团承钢公司能源管控中心，河北承德067002）摘要：TRT 装置是利用高炉炉顶煤气具有的压力和部分热能，通过透平发电，进行能量回收的装置。

主要介绍了承钢1260m 3高炉配套TRT 装置如何通过各系统的控制来实现高炉炉顶压力的平稳控制，以及在机组出现故障紧急停机时，实现由TRT 装置到高炉减压阀控制顶压的平稳过渡。

并对承钢TRT 存在的问题提出了改进措施，实施后，机组运行状态良好。

关键词：TRT 装置；高炉顶压；控制中图分类号：X757文献标识码：B文章编号：1006－5008（2012）02－0062－03CONTROL OF TRT DEVICECOORDINATED TO 1260m 3BLAST FURNACEZhou Peiguo ，Wang Lina ，Li Zaiwang ，Meng Zhaoli（Energy Resource Management and Control Center ，Chengde Iron and Steel Company ，Hebei Iron and Steel Group ，Chengde ，Hebei ，067002）Abstract ：TRT is a device to generate electricity by means of pressure and part thermal energy of furnace roof gas of blast furnace．It is mainly introduced how the TRT device of 1260m 3blast furnace realizes steady con-trol of furnace top pressure by means of control of various system ，and how the top pressure smooth transition is realized from TRT device to the pressure reducing valve of blast furnace when it stops because of breakdown．It is also proposed the improving measures to the existing problems in the TRT device of Cheng Steel．Key Words ：TRT device ；top pressure of blast furnace ；control1前言高炉煤气余压回收透平装置（Blast Furnace GasTop Pressure Recovery Turbine Unit ）简称TRT ，是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和部分热能，通过透平膨胀机作功驱动发电机发电，进行能量回收的一种装置。