TRT发电自动控制系统的研究与应用

TRT———(BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit，以下简称TRT)高炉煤气余压透平发电装置，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，驱动发电机或其他装置发电的一种二次能源回收装置。该装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件，不产生任何污染，可实现无公害发电，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 ### TRT发电自动控制系统的研究与应用 #### 一、TRT发电装置概述 TRT（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit）高炉煤气余压透平发电装置是一种先进的二次能源回收技术，广泛应用于现代钢铁企业。TRT能够利用高炉冶炼过程中产生的副产品——高炉炉顶煤气的压力能及热能，通过透平膨胀机将其转化为机械能，进而驱动发电机发电。这一过程不仅回收了原本被浪费的能量，还具有净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力等多重优点，是节能环保的重要手段。 #### 二、工艺流程 TRT的工艺流程主要包括以下几个步骤： 1. **煤气预处理**：高炉产生的煤气首先经过重力除尘、净化除尘等步骤处理，以去除杂质。 2. **透平膨胀做功**：处理后的煤气通过一系列阀门进入透平膨胀机进行膨胀做功。这些阀门包括进口蝶阀、启动阀、全封闭液压入口插板阀、紧急切断阀以及可调静叶。 3. **能量转换**：透平带动发电机旋转，将煤气的压力能和热能转化为电能。 4. **旁通机制**：在紧急停机情况下，通过旁通管及快开慢关旁通阀实现平稳过渡，确保高炉炉顶压力稳定。 5. **后续处理**：膨胀后的煤气经过处理后送至减压阀组后的煤气主管道，最终送往高炉煤气柜或用户。 #### 三、运行模式 TRT的运行模式多样，主要包括： - **启动模式** - **正常运行模式** - **电动运行模式** - **正常停机模式** - **紧急停机模式** 能量回收方式也有所不同，包括部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式。此外，根据操作方式的不同，还可以分为手动、自动(半自动)和全自动三种。 #### 四、TRT的计算机控制系统 ##### 1. 硬件配置 莱钢1号、2号1880m³高炉煤气TRT发电自动化控制系统采用了某公司的QUANTUM系列可编程控制器。该系统采用16槽结构的主机架和远程I/O机架，并配备了140CPU5314模块作为中央处理器。为了提高系统的可靠性，PLC主机架与扩展机架之间采用了双缆方式连接。 系统配置包括两个主机架和两个远程I/O机架，均安装在同一柜内。PLC与上位工控机之间通过标准工业以太网进行连接，便于数据交换和控制。 ##### 2. 软件配置 软件方面，该系统采用了Windows 2000 Professional中文版操作系统，并使用了iFIX 3.5作为上位组态软件。iFIX 3.5不仅支持创建逼真的图形界面，还能快速显示现场数据，实现对现场设备的虚拟操作。此外，它还支持将数据库中的数据按时间顺序保存，供历史趋势文件调用，方便工程师分析事故和改进工艺。 #### 五、控制系统工作原理 TRT的核心任务之一是保证高炉炉顶压力的稳定性。这通常通过以下几种方式进行： - **启动阶段**：通过控制TRT系统中的可调静叶实现对炉顶压力的自动控制。 - **正常运行阶段**：在TRT与减压阀组并列运行时，确保两者之间的信号同步，实现平稳过渡。 - **紧急停车阶段**：在紧急情况下，通过旁通机制确保炉顶压力不会出现大幅波动。 TRT发电自动控制系统不仅能够高效地回收能源，还能够在不影响高炉正常生产的同时，实现节能减排的目标。通过对TRT装置及其自动控制系统的深入研究与应用，可以显著提升钢铁企业的经济效益和环保水平。