CN206111250U - Trt叶轮叶片积垢在线清除系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，包括通过主管路依次连接在蒸汽主管和透平机入口端机组之间的蒸汽进口切断阀、蒸汽进口止回阀、蒸汽主管截止阀、蒸汽调节阀、电动控制切断阀和蒸汽进入切断阀，工作时，所述主管路内通有高温蒸汽。本实用新型提供的一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，采用饱和蒸汽的清除办法，只要在原有基础上增加几只阀、部分蒸汽管路和适量的饱和蒸汽，成本很低、使用控制方便，并且蒸汽对透平机组没有明显影响，对后面的煤气管道也没有太大影响。

Description

TRT叶轮叶片积垢在线清除系统

技术领域

本实用新型涉及TRT叶轮叶片除垢技术领域，特别是涉及一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统。

背景技术

目前，全国炼铁行业的高炉煤气回收都采用了余压回收透平机发电装置，即TRT。该装置是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机做功，驱动发电机发电，再通过电路并送到电网，从而达到能量回收的一种装置。它的特点是：一是不消耗任何燃料；二是无污染无公害的最经济的发电设备；三是可以替代减压阀组调节稳定炉顶压力，从而对高炉顺行的稳压操作作用巨大。就回收能量方面，一般能达到回收高炉耗电总量30％左右的用电量。

采用这套透平机发电装置，一般要求高炉大都采用干法除尘系统除尘进行煤气处理，这已是一套成熟的高炉煤气净化办法。当然，经干法除尘系统除尘后的高炉煤气仍含有水分及少量盐杂质。在煤气进入透平机膨胀做功后，温度会逐渐降低，煤气中的盐分如NH₄CL等会以固体形态析出并吸附在透平机的动静叶片、机壳内壁及出口管道上，与煤气中的灰尘一起形成坚固的沉积物。在机组运行过程中随着沉积物的不断增多和局部掉落，透平转子动平衡就会受到破坏，从而引起振动超标而跳机。

经专家研究，透平机入口煤气温度在120℃以上，出口煤气温度在90℃以上时，透平机叶片及壳体出口基本上不会出现积盐现象，但是实际上很难正常保证的，一是它受到原燃料的影响较大，不可完全精确预测的炉内变化，就会受到干扰，二是高炉操作人员的水平也不可能达到准确预估炉内变化的能力。我们经常出现的是TRT出口温度多在70℃-80℃。这是因为，如果要提高出口温度，势必要增加燃料比重，成本就会大大增加，这与目前的市场要求相违背。

因为，现在钢铁行业的压力很大，都在实施降本增效，以便能在这种市场中生存。高炉操作的降本增效途径之一，就是高风量、高顶压，加上低硅冶炼，即尽量降低炉温，以便使用较少量的燃料而实现高炉正常运行，并能增加高炉出铁产量。而且，现在高炉冶炼用原料很多都为进口矿粉，原料中夹杂混合的氯化物含量都很高，且其间经过海上运输，为防止矿粉被吹飞，经常需加水，当然加的都是海水，这样使其中混入氯化物的含量更加高。因此，国内高炉产生的煤气中含有氯化物含量都很高。

但这种操作方式就加剧了高炉煤气经过TRT机组作功时产生的温度下降程度。混合在煤气中的氯化氢、氨就会结晶出氯化铵，并与其中还有的其它杂质一起混合成固体，并吸附在后面的设备内部，特别是机组叶片一旦粘上，当其粘结及脱落不均匀时就会引起转子失去动平衡。

这是目前困扰透平机机组正常运行的最大问题。由于透平机叶片积盐及其掉落导致轴振超标，而停机频繁，制约了发电量的进一步提升，进而直接影响到了能量回收以及高炉顶压的稳定控制。

虽然，提高高炉煤气温度是解决TRT叶片积盐问题的最有效手段，不需要设备投入，还能提高TRT发电量，但需增加燃料比重，即需增加一部分生产成本，同时炉温过高也会影响高炉顺行。

原来，在停机开盖的情况下，一般送修，影响极大。先不说不能正常回收能量，还影响高炉的稳定稳行操作，即高炉顶压不能较稳定地控制在一压力范围之内。另外，自己无条件和能力进行此项处理，只能委外至专业单位进行，浪费修理费用，严重影响经济效益。

停机揭缸清理积盐这是最原始的离线清理办法，一般用高压水冲洗或机械刮除，且清灰后转子均须按要求重新做动平衡，这是最浪费效益的办法。

当然，在持续运行条件下，煤气温度和粉尘浓度控制不好，会在透平机转子的动叶片上形成层状结垢，层状结垢块随着转子高速旋转的离心力突然不均匀脱落，转子动平衡性降低，主轴振动值不断增大直至超标跳停。由于在线叶片无法清洗，必须频繁地揭透平机大盖清灰，不但造成干式TRT装置无法满足正常生产的要求，而且整个设备系统的检修费用超过了其发电产生的经济效益，其次由于煤气含尘量超标，叶片磨损和腐蚀非常严重，对透平机发电装置设备的安全运行也有很大的制约作用。

现在处理TRT透平机组动静片上积盐的办法有很多种，除了停机揭缸清理积盐外，一般还有在线添加专用阻垢剂进入高炉煤气中去。当然，添加阻垢剂时要控制好添加量，以及添加位置的选择，这才能达到既防止透平机内部积盐，又可减少在后部管道等设备出现黑色沉积物的目的，防止使用设备受到影响。否则，会造成对机组管道等的腐蚀及磨损等影响。

在高炉煤气中添加专用阻垢剂，这是一种在线清除积垢办法，主要是添加中和会引起积盐的成分，但所需成本有点高。一是需增加一套专用的专用阻垢剂添加设施，二是需一直添加专用阻垢剂，专用阻垢剂是种比较贵的化学药剂产品。

目前虽有用蒸汽的办法进行清理，但都没有形成较好的办法来实施。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，包括通过主管路依次连接在蒸汽主管和透平机入口端机组之间的蒸汽进口切断阀、蒸汽进口止回阀、蒸汽主管截止阀、蒸汽调节阀、电动控制切断阀和蒸汽进入切断阀，工作时，所述主管路内通有高温蒸汽。

进一步，还包括设置在旁路上的蒸汽自动疏水系统，所述蒸汽自动疏水系统包括依次连接至主管路的蒸汽自动疏水阀和蒸汽旁路截止阀。由于此蒸汽是用在清洗管路的设备管线中，因此只能提前排水，才能确保进入机组的蒸汽不带水或尽量少带水，减小凝结水份对设备内部的影响。

进一步，还包括设置在旁路上的压力观察系统，所述压力观察系统包括依次连接至主管路的压力表和压力表截止阀。

进一步，所述电动控制切断阀和蒸汽进入切断阀之间的主管路为蒸汽软管，所述蒸汽软管采用不锈钢金属软管。

优选的，所述高温蒸汽的温度大于100℃。

优选的，所述高温蒸汽的压力为透平机入口端机组的煤气进口压力的1.5倍。

本实用新型提供的一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统具有以下优点：

1、采用饱和蒸汽的清除办法成本很低，只要在原有基础上增加几只阀、部分蒸汽管路和适量的饱和蒸汽；

2、使用控制方便，只要开动几只阀门，就可以达到清除积盐效果，投资低，见效快；

3、蒸汽对透平机组没有明显影响，对后面的煤气管道也没有太大影响，仅仅是增加少量的排水；

4、使用维护成本低，不需要专用的其它材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型最佳实施例的结构示意图。

图中：1、透平机，2、入口端机组，3、机组进口放散截止阀，4、出口端机组，5、机组出口放散截止阀，6、蒸汽进入切断阀，7、蒸汽软管，8、蒸汽主管，9、蒸汽进口切断阀，10、蒸汽进口止回阀，11、主管路，12、蒸汽主管截止阀，13、蒸汽自动疏水阀，14、蒸汽旁路截止阀，15、蒸汽调节阀，16、压力表，17、压力表截止阀，18、电动控制切断阀。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

根据高炉原料的使用情况、高炉高顶压及大风量的操作方法，对TRT经常产生比较严重的积垢现象的机组进行停机后取样分析积垢的主要成份。经过取样化验分析，沉积物易溶于水，溶液呈酸性，其主要成分为氨盐(其中98％的为氯化氨，分子式为NH₄CL)的结晶物，温度高于80℃时易气化。主要成分：氯离子含量55％、氨(NH₄)含量30％。不可溶残渣15％左右，主要为铁Fe、SiO、灰尘等。在透平机1内部形成的沉积物是氨盐和除尘灰的混合物。

针对积垢成分主要为氯化铵的现象，在对积盐成分进行分析的基础上，采取了一些有效措施，离线消除了积盐问题，提高了TRT运行可靠性。

灰垢主要成分是NH₄Cl，NH₄Cl溶解过程吸热，因此用热水冲洗效果比凉水更合适；我们想到直接用蒸汽通入水池的办法进行加热成热水，再进行冲洗粘结在动叶片等设备上的积盐等杂物。

通过以上处理办法，我们想到，可以对设备直接通入蒸汽进行在线除垢。在高炉煤气中有结晶物产生后粘结在叶片等设备上时，根据对机组振动值的增大变化量检测，在超过一定值时及时通入适量带一定压力的蒸汽，混入进入设备的煤气中，相对于给予煤气加温，在与降温的煤气中形成高温水汽，这样溶化粘结在上面的积盐就能被带出机组设备，从而保证设备能连续正常运行。

如图1所示，图中箭头表示蒸汽的流动方向，透平机1膨胀机的入口端机组2上方设有机组进口放散截止阀3，出口端机组4上方设有机组出口放散截止阀5。首先，我们是选择在透平机1膨胀机的入口端机组2上方的原有煤气吹扫用机组进口放散截止阀3下方连接管道开一接口，焊接上一六分短管，形成三通状，外接一蒸汽进入切断阀6能进行有效切断，与外界隔断，并能与外面蒸汽软管7对接上，蒸汽软管7采用不锈钢金属软管。

然后我们从外部接入蒸汽。在蒸汽进入的蒸汽主管8上，依次安装上蒸汽进口切断阀9和防止高炉煤气倒流的蒸汽进口止回阀10；接着在后面主管路11上安装有蒸汽主管截止阀12，旁路上安装有去除蒸气中水份的蒸汽自动疏水阀13，目的是保证清扫用的蒸汽不带水份，为完全饱和蒸汽，减少水份对设备的影响，且在蒸汽自动疏水阀13前面安装有便于在线检修蒸汽自动疏水阀13用的蒸汽旁路截止阀14，蒸汽旁路截止阀14平时为常开状态；在蒸汽主管截止阀12后面的主管路11上，需要安装调整蒸汽压力用的蒸汽调节阀15，蒸汽调节阀15后面安装有观察蒸汽压力用的压力表16，以及在压力表16前面安装有检修更换压力表16用的压力表截止阀17。为了实现自动控制，需在蒸汽管路进入机组前安装一套电动控制切断阀18，便于自动控制及远程操作。在电动控制切断阀18后的主管路11与机组进口放散截止阀3之间用蒸汽软管7可靠连接，使蒸汽能通入透平机1机组，且在检修时便于拆开，不影响机组检修工作。

蒸汽在进入透平机1膨胀机组的时候需先排尽凝结水，因此每次使用前，即全部管路阀门连接完好后，先打开蒸汽旁路截止阀14，再打开蒸汽进口切断阀9，通入蒸汽后如有凝结水就可自动排除出去，然后打开压力表截止阀17，再用蒸汽调节阀15进行调压，压力要高于机组煤气进口压力0.5倍左右，即高温蒸汽的压力为TRT入口端机组2的煤气进口压力的1.5倍，高温蒸汽的温度大于100℃，防止机组煤气倒灌至蒸汽管路中。压力调整好，就可打开蒸汽主管截止阀12及电动控制切断阀18，这样就通入饱和蒸汽，随高炉过来的煤气一起进入机组，这也相当于加热煤气，这种高温蒸汽能有效清除叶片等上面的积垢。

电动控制切断阀18是为了方便操作人员，在人不到现场的情况下，根据机组振动值情况，在必要时及时通入蒸汽，这样就可以清除机内积垢，消除影响，达到正常运行的目的。监视中一旦发现机组振动有超标现象，即可通入饱和蒸汽进入机组进行消除积垢的工作。一旦蒸汽投入正常运行，平时在机组正常运转时只要操作电动控制切断阀18，在振动达到预设限止值，控制打开此电动控制切断阀18，运转正常平稳，振动值下降后，就可关闭此电动控制切断阀18，切断蒸汽即可，达到远程自动控制的目的。

正常情况下，不需要连续通入蒸汽。一方面，高温蒸汽进入设备虽对叶片影响不大，但长期进入还是会其它设备产生腐蚀等一系列影响，特别是管道、阀门等设备设施，进而影响机组使用寿命。另一方面，连续通入蒸汽，后面的回收煤气中含水量就会很大，影响对回收煤气的输送及使用。

当然，对高炉生产及煤气运行情况比较了解的话，也可每天定时通入一定量的饱和蒸汽，及时清除机组积垢，即在振动值没有超标就进行清除积垢，防止突发情况时影响透平机1机组正常运行。其它时间根据实际情况，在振动值超标时再进行相关操作，等振动值下降到正常范围时再停吹。

因此，对通入的蒸汽量及时间进行优化，通过透平机1发电装置在线检测装置进行分析比对，在透平机1发电装置的振动有上升时再对机组进行通入除垢处理，这样既能解决问题，又能达到最大程度保护机组的目的。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：包括通过主管路(11)依次连接在蒸汽主管(8)和透平机(1)入口端机组(2)之间的蒸汽进口切断阀(9)、蒸汽进口止回阀(10)、蒸汽主管截止阀(12)、蒸汽调节阀(15)、电动控制切断阀(18)和蒸汽进入切断阀(6)，工作时，所述主管路(11)内通有高温蒸汽。

2.如权利要求1所述的TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：还包括设置在旁路上的蒸汽自动疏水系统，所述蒸汽自动疏水系统包括依次连接至主管路(11)的蒸汽自动疏水阀(13)和蒸汽旁路截止阀(14)。

3.如权利要求1所述的TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：还包括设置在旁路上的压力观察系统，所述压力观察系统包括依次连接至主管路(11)的压力表(16)和压力表截止阀(17)。

4.如权利要求1所述的TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：所述电动控制切断阀(18)和蒸汽进入切断阀(6)之间的主管路(11)为蒸汽软管(7)，所述蒸汽软管(7)采用不锈钢金属软管。

5.如权利要求1所述的TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：所述高温蒸汽的温度大于100℃。

6.如权利要求1所述的TRT叶轮叶片积垢在线清除系统，其特征在于：所述高温蒸汽的压力为透平机(1)入口端机组(2)的煤气进口压力的1.5倍。