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1、高炉煤气余压发电(TRT)系统振动原因研究和解决措施 【摘要】简要分析了TRT系统轴振动的主要原因以及积盐的形成机理,通过在高炉煤气中使用阻垢缓蚀剂,有效地解决了TRT的振动问题,同时也对透平机叶片起到了防腐保护作用。【关键词】TRT振动积盐阻垢缓蚀剂1前言高炉煤气余压透平发电装置（TopGasPressureRecoveryTurbineUnit,简称TRT）是当今世界钢铁行业公认的节能环保设施。它利用高炉煤气的压力能和热能经透平机膨胀做功来带动发电机发电,从而实现能源的二次回收利用。本着节能降耗、加强能源回
2、收利用的原则,邯钢某高炉改建干法布袋除尘设施代替原有湿法清洗工艺（简称：湿改干）。同时对原TRT系统进行了改造,除了对透平机本体转子组件、调节静叶、轴封和静叶内壳体进行更换和改质处理外,还对TRT进出口管系进行了改造和更换,以确保高炉煤气干法除尘投产后,TRT系统能够稳定运行。2机组振动现象62012年10月5日TRT系统顺利投产,投产初期透平机轴振动最大值（前轴振幅）在60μm以内,TRT系统运行平稳。但运行十几天后,透平机的前轴振幅值逐渐呈增大趋势,并经常逼近甚至超过80μm（报警值）,振幅高的时候已几乎接近
3、120μm（停机值）,这严重威胁到了TRT系统的安全运行。10月30日,对透平机进行开盖检查,发现透平机进气侧静叶、机壳无明显附着物（见图1）,一级、二级动叶、出气侧静叶、机壳内侧附着物都非常多（见图2）,附着物为片状硬垢,正面为光滑灰白色结晶状,背面为粗糙灰褐色,厚度在8mm左右,最厚处可达12mm,且存在分层和局部脱落现象。经过取样化验分析,附着物完全溶解于水,溶液中存在少量的深色不溶物,溶液呈酸性,其主要成分为无机盐,NH4Cl含量约占总质量的93%,Fe2O3约占1.76%,水分约占1.3%,其中还存在微
4、量的(NH4)2SO4、(NH4)2S、CaO、MgO、CuO、Al2O3、P2O5以及酸不溶物,TRT系统附着物以铵盐（NH4Cl）为主,符合一般TRT设备结垢状况。3腐蚀及振动原因分析6分析认为,高炉煤气经干法除尘后,大部分尘粒得以过滤,但气相介质中仍残留一定数量的细尘、水汽、油雾和因高炉原料不纯而产生的多种酸性气体（如：H2S、HCl、CO2等）,最终进入透平机的为“气－汽－固”组成的混合流体。高炉煤气进入透平机膨胀做功,温度降低,煤气中酸性介质溶解在凝结水中,并在金属表面形成一层酸性水膜,对叶片、转子以及
5、机壳表面造成腐蚀。由于高炉生产供料的复杂性以及高温、高压的反应氛围,致使高炉煤气中不可避免的含有一定量的NH3和HCl成分,二者反应并能在90℃以下[1]结晶形成NH4Cl盐。传统的湿法除尘工艺,在除尘过程中已经将NH4Cl用水吸收,除尘系统下游设施中NH4Cl含量可忽略不计。而目前使用的干法布袋除尘（干式除尘）工艺,在整个除尘过程中无水洗过程,高炉煤气能维持较高温度,NH4Cl不容易结晶。进入下游工艺以后,虽然透平机入口煤气温度一般都在120℃以上,但当高炉煤气经过透平机膨胀做功后,温度会逐渐降低,当低于90℃
6、时,煤气中的NH4Cl则以结晶状态析出,煤气中小颗粒飘尘、盐晶体等自身会带有电荷,它们相互作用会形成较大的带电杂质颗粒,加之腐蚀后的金属表面光滑度降低,这些带电微小颗粒物最终能附着在透平机的叶片、转子和机壳上,形成固态附着物（俗称：积盐）。在TRT系统投产至透平机开盖停机的这段时间里,透平机出口煤气温度经常在70℃左右,随着机组的长时间运行,积盐越积越厚,同时伴随着的是局部积盐的不断脱落,由于积盐不均,透平机转子动平衡遭到破坏,轴振动加强,影响到机组的正常运行,并最终可能导致停机。4作用机理及处理过程6传统的处理
7、方法需要等透平机停机后,用水冲洗透平机内部积盐,采用此种方法需定期（2个月以下）进行清洗,无形中缩短了TRT的检修周期,导致透平机较频繁停机,这不但减少了TRT系统的总发电量,而且对TRT系统的使用寿命也产生较大的负面影响,治标不治本；在人工机械费用增加的同时,叶片腐蚀问题也未能根本解决。根据国内钢铁企业TRT系统生产的相关经验,并结合此次机组开盖检查的具体情况,我们在TRT机组前（快速切断阀后1.5m处）添加阻垢缓蚀剂,它主要有两方面的作用。一是在低温状态下,阻止煤气中以NH4Cl为代表的相关铵盐的析出。药剂喷
8、入高炉煤气后,借助煤气温度和动能瞬间实现气化并均匀混合。药剂与煤气中的无机盐晶体发生共晶或吸附在结晶表面上,扭曲无机盐晶格,破坏无机盐的结晶行为和取向性；改变晶体的形状和尺寸,避免了晶间粘结形成三维网状结构,阻止晶体的继续形成和发育,防止煤气中的盐晶体沉积在透平机叶片、转子等部位。6二是它能在机组的叶片上形成一层保护膜,减少煤气中酸性介质和杂质的附着,同时对机组叶片的冲刷
