钢铁公司高炉煤气余压透平发电装置设备技术方案.doc
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1、襄汾新金山钢铁有限公司450m3、530m3高炉煤气余压透平发电装置(共用型TRT)设备技术方案 二一年十月十五日目 录一 高炉和TRT技术参数二 TRT装置各系统配置及功能三 供货范围四 机组设计制造验收的标准五 功能指标、保证值和考核办法六 设计内容七 资料交付八 其它 一、高炉和TRT技术参数1.1. 高炉技术指标项目单位1#高炉2#高炉高炉有效容级m3450530煤气入口温度110170140190入口压力KPa(表压)105125105125入口流量万m3/h10131215粉尘含量mg/m31515减压阀组后的压力KPa(表压)2525 1.2. 高炉煤气的成份(体积)成 分CO2
2、COH2N2其它百分比(%)1.3.高炉TRT技术参数1.3. 气象条件1.3.1 大气温度年平均温度 12.6夏季平均温度 26.1冬季平均温度 -2.71.3.2 大气压力年平均 96.42kPa夏季平均压力 95.25kPa冬季平均压力 97.31kPa1.3.3相对湿度年平均 64%夏季平均 71%冬季平均 58%1.3.4 循环冷却水(工业净环水)供水温度 33供水压力 0.3-0.4 MPa(G)1.3.5 密封用氮气压力 0.4-0.6MPa(G)温度 常温纯度 99.9%(无油无水)1.3.6 电并网电压 AC 10.5kV低压电 AC 220/380V 三相四线 50HZ二、
3、TRT装置各系统配置及功能1.系统概述1.1TRT装置系统主要构成 透平主机与发电机组系统 润滑油系统 液压伺服控制系统 氮气密封系统 冷却水系统 大型阀门系统 自动化控制系统 高低压发配电系统2.系统配置2.1 透平主机与发电机机组系统2.1.1透平主机性能参数2MPG共用型TRT项目单位正常最大450m530m450m530mTRT入口煤气流量Nm3/h110000135000130000150000TRT入口煤气温度140160140190TRT入口煤气压力kPa(G)105125105125TRT出口煤气压力kPa(G)25252525透平功率KW透平转速r/min3000注:以上透平
4、功率为初定值,最终以乙方计算结果为准。2.1.2 透平主机性能型式:干式双进轴流、四级反动式、左右第一级静叶可调连续运行时间: 1.5 年主机设计寿命: 10 年透平主机效率: 86%气动设计:采用引进国外先进程序进行气动计算,其程序数据库是建立在国外多年实验基础上,并考虑多相流、热平衡等因素,其计算准确,性能可靠。叶型:采用引进国外TRT专用高效叶型,不易积灰、堵塞、磨损,流动效率高。转子动力学:采用引进瑞士苏尔寿公司世界先进的转子动力学计算程序进行机组轴系计算,包括:轴承动静性能计算、转子临界转速和不平衡响应计算、扭曲临界转计算,确保透平高效平稳运行。 透平主机振动值(双振幅):正常值 0
5、.05mm; 报警值 0.08mm;停机值 0.16mm 透平主机轴位移:正常值 0.2mm; 报警值 0.3mm; 停机值 0.5mm2.1.3 主要部件材质机壳: HT250转子主轴: 25CrNiMoV可调静叶部: QT400-15A动叶片: 2Cr13静叶片: 第一级:2Cr13 第二级:2Cr13底座: Q235A2.1.4主要零部件参考重量及机组外型尺寸(参考,最终以乙方提供图纸为准)主机总重75t机壳组重量36t承缸重量 3.5t转子重量14t最大件起吊重量 22t最大检修件重量 18t机组外形尺寸 720037643000mm2.1.5 TRT装置是高炉能量回收设备,是炉顶压力
6、自动调节控制设备,必须运行可靠,不得影响高炉生产。炉顶压力波动值指标: 正常运行 3 kPa 甩负荷时 8 kPa2.1.6 结构介绍TRT透平主机主要由机壳、叶片承缸、调节缸、转子、一、二级静叶及其伺服调节机构、密封、油封、轴承、轴承箱、盘车装置等部件组成。机壳:透平机最重要的承压件,采用铸造结构、水平剖分,中分面经过精密加工,以防泄漏,采用厚中分面法兰,预紧应力螺栓。机壳强度按进气压力0.3MPa,温度260设计制造。进、排气口均径向朝下,便于安装、维护。机壳和静叶承缸双层结构,变形适应能力强。机壳进行水压试验,轴承箱回油孔较大,实现箱内不积油。透平主机具有完善的滑销系统,以疏导热膨胀,防
7、止热变形。 静叶可调机构:采用双伺服油缸力偶同步调节机构,以改善传动机构受力状况,其传动灵活平稳,可有效延长零部件使用寿命,变工况范围中运行稳定。第一级静叶可实现全关闭,且具有足够强度。在蝶阀、紧急切断阀打开时,利用静叶可使透平平稳启动和停机,并完成自动升速、自动并网、自动升功率和自动控制炉顶压力。 转子及叶片:主轴采用高强度合金钢材料,整锻转子,刚性轴设计。动叶与承缸间、静叶与转子间隙小,保证透平出力大。 动静叶片材质选用高强度不锈钢,以提高耐磨、耐腐蚀性。 改进动叶根设计,减少应力集中,提高强度 提高叶片加工质量,采用数控机床加工及模锻技术 轴承:采用压力润滑的滑动轴承,轴瓦材质为巴氏合金
8、。支承轴承采用四油叶轴承,这种轴承具有极高的抗油膜震荡能力及较小的摩擦损失特征,对外载荷变化和转速变化具有较强的适应性。推力轴承采用金氏贝雷型,该轴承可以随轴向力的变化而自动调整瓦块位置,保证瓦块间承受载荷的均匀性,具有极高的承载能力。 盘车装置:转子联轴器端,带有盘车装置。采用电动盘车装置,手动啮合。由防爆电机、齿轮和机械式超越离合装置构成,其工作可靠性高,使用寿命长,当主轴超过盘车转速时,自动脱开。危急保安器:主机主轴上带有机械式危急保安器,危急保安器在5MPa工作压力下无明显内外泄漏,在超速状态下(要求动作重复性好,转速波动值:50r/min)飞锤跳出,快速打开危急保安器油门开关。机械式
9、危急保安器在事故情况下能实现紧急切断阀紧急快关,保证透平、发电机转子转速不超过允许范围。轴端密封装置:透平轴端配置有两套充氮气拉别令密封加碳环双重机械密封,可有效防止煤气外泄,并尽可能减少氮气的消耗量,氮气消耗量60Nm3/h。底座:底座采用碳素钢焊接结构,其能够承受透平机的静载荷和动载荷,并传导到基础上。透平机相对于底座,不是绝对刚性固定,是采用以一个死点为定位点,其余沿导向键可在水平轴向自然膨胀的结构,其死点根据止推轴承和机体热膨胀的方向设定,既要保证机体自由热膨胀,又要转子与定子各项间隙在允许的范围内。底座上设置机体调整螺栓和底座调平螺栓,安装较为方便。2.1.7主要件乙方工厂检验项目
10、项目部件化学成份机械性能超声波磁粉探伤液体渗透着色水压实验尺寸检查组装检查外观检查机壳动叶片静叶片主轴轴承箱2.1.8 联轴器为确保透平在运行中不会发生各阶横向临界共振及轴系扭曲临界共振,保证机组长期安全运行,联轴器选型(包括规格、长度、功率要求等)根据引进德国“马丁”俱乐部最新版本的转子动力学计算程序进行机组轴系计算结果(包括:轴承动静性能计算、转子临界转速计算、不平衡响应计算、轴系扭曲临界转速计算等)来确定,并通过调整联轴器的柔度和刚度使轴系计算结果符合标准要求。2.1.9 发电机1)选型型式: 无刷励磁同步发电机型号: 待定额定功率: 6000kW额定电压: 10.5kV频率: 50Hz
11、相数: 三相转速: 3000r/min绝缘等级: F级防护等级: IP442)技术要求发电机采用交流主励磁机、同轴永磁式副励磁机的无刷励磁方式,能满足自动和手动励磁调节及灭磁、强励磁的要求,并且设有按恒电压、恒无功、恒功率因数自动调节的功能。由于使用现场多尘,采用封闭自闭循环通风,热空气由空气冷却器冷却,冷却水温度按33计算,冷却器为下置式。预埋定子测温元件Pt100,每相2支。轴承温度热电阻Pt100,共2只。发电机振动监测为测轴承座振动,振动探头每轴承座1只。2.2 润滑油系统系统组成:由润滑油站、高位油箱、机旁润滑油管道附件组成。该系统同时向透平主机和发电机提供润滑油,保证机组启动、运行
12、、停机等正常工况和事故状态下轴承的润滑用油。2.2.1润滑油站:由两台三螺杆交流电动油泵、油箱、油冷却器、滤油器、排烟风机、通气罩、加热器、排污阀门、泄放管等组成。(参数暂定)润滑油流量360L/min 润滑油站供油压力0.25Mpa滤油器滤油精度 20油箱容积4000L润滑油牌号 L-TSA汽轮机油46号双联油冷却器,单联面积夏季能满足油冷却需要,可实现在线切换。双联滤油器,单联工作满足负荷运行,可实现在线清洗及切换。油箱、滤油器前联接管道均为碳钢,滤油器后联接管道选用不锈钢材质。电动油泵选用三螺杆油泵。所有对外接口法兰都成对配置(含紧固件)。润滑油站设置有必要的仪表,对油压、油温、油位等参
13、数进行测量,配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测,同时能提供信号进入自控系统以满足集中监控的要求:油箱油位变送器油箱油温热电阻滤油器差压油冷却器前、后油温的热电阻自动控制内容:油压、油温、油位、主备油泵自动控制2.2.2 高位油箱功能:停电及事故状态下,机组停车时,维持机组惰走所需润滑油。油箱容积: 1000L油箱材质: 不锈钢安装高度: 距机组中心线5-7M2.2.3 机旁油管路附件包括节流孔板、回油窥视镜。2.3 液压伺服控制系统系统功能:根据TRT装置PLC系统的指令,准确及时控制透平转速、发电机功率、炉顶压力等。控制对象为一级静叶可调机构,旁通快开阀、快切阀液压控制系统。系统组成
14、:由动力油站、静叶液控伺服阀台、旁通阀液控伺服阀台及检测仪表等组成。动力油站技术参数:供油流量: 71L/min供油压力: 12MPa滤油精度: 5m油箱容积: 1000L油牌号: VG46 动力油站还向紧急切断阀提供油源,并经过快速切断阀自带液压阀台控制阀门,快切阀台自带减压装置。设置一套自循环过滤装置。液压伺服控制系统设置有必要的仪表,对油压、油温、油位等参数进行测量,配套仪表数量及规格除能满足现场运行状况监测,同时能提供信号进入自控系统以满足集中监控的要求。油箱油位变送器油箱油温热电阻滤油器压差自动控制内容:油压、油温、主备油泵自动控制2.4 氮气密封系统系统功能:透平介质为高炉煤气,属
15、于可燃有毒气体,故决不能让其外泄。气源氮气压力一般为0.40.6MPa,然后经气动薄膜调节阀调压后至密封处的氮气压力高于被密封的煤气压力0.020.03MPa左右,保证煤气不外泄。密封型式:碳环+拉别令充氮双重机械密封。2.5 冷却水系统主要由阀门组成,为润滑油站、动力油站的油冷却器,发电机空冷器供水;发电机冷却器及润滑油、控制油冷油器用水-净循环水。2.6 主要大型阀门1入口电动三偏心蝶阀(PN0.6MPa,DN1400,t250) 2台2入口敞开式插板阀(电动、PN0.25Mpa,DN1400,t250) 2台3出口敞开式插板阀(电动、PN0.10MPa,DN1600,t250) 2台4出
16、口电动三偏心蝶阀(PN0.3MPa,DN1600,t250) 2台5液压快速切断阀(PN0.25MPa,DN1400,t250,快关时间11.5秒可调) 2台6旁通液动快开阀(PN0.3MPa,DN500,t250) 4台7均压阀(电动、DN250,PN0.3MPa,t250) 2台8进气连通三偏心电动蝶阀(DN400,PN0.6Mpa, t250) 1台9出气连通三偏心电动蝶阀(DN600,PN0.6Mpa, t250) 1台2.7 自控系统TRT机组自控系统设计原则为在确保高炉正常生产的前提下,尽量多发电;无论在任何情况下保证TRT机组的安全和转速不超过允许范围;具有高自动化程度,能自动启
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