TRT故障時(shí)對(duì)高爐頂壓的影響及對(duì)策

韓相坤

摘要：TRT技術(shù)的發(fā)展是二次能源利用，對(duì)降低煉鐵成本具有重要作用。然而，在TRT系統(tǒng)失效的情況下，如果沒有可靠的高爐頂壓保護(hù)措施，將對(duì)高爐生產(chǎn)產(chǎn)生很大的影響。簡要介紹了TRT運(yùn)行中出現(xiàn)的故障對(duì)高爐頂壓的影響及解決方法。

關(guān)鍵詞：TRT故障;高爐頂壓;影響;對(duì)策

1 工藝過程及TRT控制方式

多年以來，首次成功引進(jìn)圓形煤層煤氣凈化技術(shù)后，高爐以其高壓爐頂和獨(dú)特的煤氣凈化方法得到了業(yè)界的認(rèn)可。目前，已有10多家鋼鐵企業(yè)采用了這一制度。

設(shè)計(jì)工作原理如下：

（1）TRT不運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉TRT進(jìn)出口管閥門，打開旁路閥組，用環(huán)縫調(diào)節(jié)高爐爐頂壓力。（2）TRT在正常工作條件下，旁通閥組是完全封閉的，環(huán)形縫洗滌器是在恒定壓差的工作模式下，頂部的壓力爐只是由TRT控制，和高爐的爐頂壓力控制調(diào)節(jié)閥的旁路閥組與靜態(tài)葉片。其設(shè)定值比高爐頂壓高3kPa。（3）TRT啟動(dòng)時(shí)，頂升控制由環(huán)形狹縫傳給旁路閥組電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，再由旁路閥組傳給靜葉。（4）TRT停止時(shí)，頂壓控制從TRT轉(zhuǎn)移到旁路閥組，再從旁路閥組轉(zhuǎn)移到環(huán)隙。

旁路閥組的控制由高爐主控制室指導(dǎo)。在TRT運(yùn)行過程中，高爐控制室授權(quán)TRT控制室控制旁路閥組。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式有以下問題在實(shí)際操作：在啟動(dòng)和停止的情況下，控制的最高壓力的爐前需要?jiǎng)t通過旁通閥組，操作過程更復(fù)雜，爐前的頂部的壓力很容易引起波動(dòng)，和高爐的穩(wěn)定甚至可以受到誤操作。另一個(gè)問題是TRT和旁路閥塊距離高爐較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)過程存在較大的滯后，調(diào)節(jié)精度不夠，特別是當(dāng)高爐分布時(shí)，效果更大。根據(jù)上述問題，我們已經(jīng)改善了控制方式的TRT，將原設(shè)計(jì)的靜葉調(diào)節(jié)爐頂壓力改為靜葉控制透平機(jī)入口壓力（已獲國家專利技術(shù)），和頂部的頂部壓力爐前仍由環(huán)縫控制。透平機(jī)入口壓力為P2=P1-△P，

其中P1——高爐頂壓設(shè)定值，

P2——虛擬的透平機(jī)入口壓力設(shè)定值，

△P——環(huán)縫差壓設(shè)定值。

上式可通過PLC編程實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過這樣的改變后，TRT的控制過程為：在TRT啟動(dòng)前，在操作站上將高爐頂壓設(shè)定值/透平機(jī)入口壓力選擇開關(guān)（軟件實(shí)現(xiàn)）置于透平機(jī)入口壓力側(cè)，TRT系統(tǒng)進(jìn)行低壓啟動(dòng)→機(jī)組升速→機(jī)組并網(wǎng)→升功率，當(dāng)透平進(jìn)氣壓力測(cè)量值等于透平機(jī)入口壓力設(shè)定值P2時(shí)，頂壓調(diào)節(jié)器投自動(dòng)進(jìn)行無擾切換，靜葉開始自動(dòng)跟蹤P2，波動(dòng)范圍在±3kPa之內(nèi)。由于塔后壓力穩(wěn)定，促使?fàn)t頂壓力進(jìn)一步穩(wěn)定，在高爐布料時(shí)可控制在±5kPa之內(nèi)。同時(shí)該操作方法由于始終處于環(huán)縫調(diào)節(jié)爐頂壓力，面不使用旁通閥組進(jìn)行爐頂壓力調(diào)節(jié)過渡，所以操作步驟大為簡化，TRT系統(tǒng)的整個(gè)投運(yùn)過程由原來的專職人員操作15h左右，縮短到現(xiàn)在的由普通操作工操作30-40min。

控制過程如下：

（1）不論TRT工作與否，高爐頂壓始終由環(huán)縫控制。

（2）TRT運(yùn)行時(shí)靜葉調(diào)節(jié)TRT入口壓力，旁通閥組的調(diào)節(jié)閥配合靜葉控制TRT入口壓力，其設(shè)定值比P2高3kPa。

2 典型故障對(duì)高爐頂壓的影響

2.1 TRT靜葉突然全關(guān)對(duì)高爐頂壓的影響

TRT由于靜葉突然全關(guān)，TRT入口前管道壓力升高，造成爐頂壓力超高，高爐放散閥開啟，高爐要求TRT停機(jī)。

當(dāng)系統(tǒng)要求靜葉向開啟方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制靜葉的伺服閥在執(zhí)行過程中突然收到反向動(dòng)作指令，導(dǎo)致靜葉完全關(guān)閉。通過對(duì)機(jī)械、液壓、儀表控制等專業(yè)技術(shù)人員故障原因的分析，確定故障原因如下：

（1）PLC系統(tǒng)輸出模板故障。

（2）PLC輸出模板至靜葉伺服閥電纜故障。

（3）伺服閥放大器故障。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，電纜絕緣正常，更換輸出模板和伺服閥放大器，系統(tǒng)投入運(yùn)行。由中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第十八研究所對(duì)伺服閥進(jìn)行了測(cè)試，得出PLC系統(tǒng)輸出模板失效的結(jié)論。

2.2 ?UPS電源停電對(duì)高爐頂壓的影響

高爐區(qū)域停電造成TRT輔助動(dòng)力電源停電，由于TRT入口快切閥切斷而旁通閥組沒有及時(shí)打開，造成高爐頂壓直線上升，高爐放散管打開后頂壓仍達(dá)到350kPa。由于停電，操作人員無法在電腦上操作旁通閥，只能到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開啟旁通閥組泄掉高爐頂壓。事后查看設(shè)備管路，洗滌塔出口管道膨脹節(jié)，TRT入口管道膨脹節(jié)嚴(yán)重變形。

原因分析：由于TRT輔助電源停電，TRT快切閥快速切斷煤氣，同時(shí)發(fā)出信號(hào)使旁通閥組在0.5s內(nèi)快開。可是由于TRT系統(tǒng)UPS電源當(dāng)時(shí)恰逢故障狀態(tài)，導(dǎo)致PLC控制柜也處于停電狀態(tài).信號(hào)無法從TRT控制室PLC系統(tǒng)傳出，旁通閥組也就無法開啟。

2.3 ?TRT入口壓力測(cè)量信號(hào)故障對(duì)高爐頂壓的影響

2011年5月14日3時(shí)18分，TRT入口壓力測(cè)量值為零，TRT靜葉全關(guān)，造成爐頂壓力超高，高爐放散閥開啟。故障原因?yàn)門RT入口壓力測(cè)量信號(hào)變送器故障，導(dǎo)致輸出信號(hào)為零，TRT控制系統(tǒng)據(jù)此作出判斷導(dǎo)致靜葉全關(guān)。

3 解決措施

為了從根本上解決TRT系統(tǒng)故障時(shí)對(duì)高爐帶來的影響，我們采取了以下措施：

3.1 增加TRT入口壓力超高旁通閥開啟功能

在系統(tǒng)編程中實(shí)現(xiàn)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到TRT入口壓力實(shí)際值高于設(shè)定值P2一個(gè)數(shù)量級(jí)后（一般規(guī)定高于20kPa），認(rèn)為TRT系統(tǒng)出現(xiàn)問題，此時(shí)PLC系統(tǒng)發(fā)出指令，要求旁通閥組的主作用快開閥開啟，泄掉超高的壓力，對(duì)高爐進(jìn)行保護(hù)。

3.2 增加爐頂壓力超高旁通閥開啟功能

該項(xiàng)功能作為TRT入口壓力超高旁通閥開啟的后備保護(hù)，不論什么原因，只要檢測(cè)到爐頂壓力測(cè)量值高于設(shè)定值一個(gè)數(shù)量級(jí)（一般規(guī)定高于10kPa），高爐的DCS系統(tǒng)發(fā)出指令要求旁通閥組的主作用快開閥開啟，泄掉超高的壓力，對(duì)高爐進(jìn)行保護(hù)。

3.3 ?TRT入口壓力測(cè)量采用雙路控制

由于TRT入口壓力測(cè)量信號(hào)的重要性，一旦該信號(hào)出現(xiàn)虛假或故障，將導(dǎo)致TRT系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作，因此引入雙測(cè)點(diǎn)進(jìn)行雙路“與”控制，這樣降低了單路控制虛假信號(hào)帶來的危害。

4 結(jié)語

通過對(duì)TRT控制技術(shù)的改進(jìn)，提高了高爐在TRT故障時(shí)的保護(hù)能力。實(shí)際應(yīng)用效果良好，滿足了生產(chǎn)工藝的要求，投資少，見效快。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成.天津鋼鐵集團(tuán)提高TRT機(jī)組發(fā)電量研究[D].天津大學(xué)，2017.

[2]劉磊.萊鋼1080m3高爐TRT發(fā)電分析與建模[D].山東大學(xué)，2014.

（作者單位：河鋼承鋼能源事業(yè)部余能發(fā)電作業(yè)區(qū)）