1250M3高炉顶气回收涡轮机（TRT）
汽路优化技术方案
表的内容
1.TRT装置概述
2. TRT单元的当前操作分析
3.TRT流道优化改造的先进技术与设计方法
4. TRT流动通道优化结果
5.高炉燃气轮机在线能效与寿命分析管理智能系统
6、TRT流道优化改造范围及达标情况
6.1。TRT流动变换遵循标准
6.2。TRT流动变换和供应范围
7. TRT转换工作流程和循环
8.延长叶片生命和福利的措施
9.质量保证和性能合规保证
10.售后服务
10.1。TRT改造现场服务
10.2。长期TRT维护服务
10.3。刀片等备件的长期供应
11.相关附件
1.TRT装置概述
*******公司1250m3高炉（以下简称“******钢厂”）采用干法布袋除尘，其配套的高炉燃气轮机TRT利用高炉炉顶煤气余压发电，给企业带来巨大的经济效益。
TRT机组是西安席电动力公司在早期引进三井公司和苏尔寿技术公司设计制造的。型号为MPG9.2-280.6/180，与发达国家最先进的TRT技术相比，国产TRT机组的性能指标还有很大差距，主要体现在过流效率上。国内机组仍在65%～75%的范围内，明显低于国际先进水平84%～92%，因此，有必要对运行中的TRT机组进行流道优化。
我们吸收了德国、日本最先进的TRT汽轮机通流设计技术，应用于我国目前在用的TRT机组，可大大提高TRT效率，即在现有的气体流量、压力、温度和成分参数下，机组发电功率可提高10%~20%，创造更多的经济效益，为节能减排做出贡献。
表1 TRT原始设计参数
项目 |
单位 |
操作点 |
|
设计点 |
最大点 |
||
当地大气压力 |
KPA（a） |
100 |
|
涡轮转速 |
转/分 |
3000. |
|
涡轮进气流量 |
10000 Nm3 /小时 |
245000 |
270000 |
涡轮进气压力 |
千帕(G) |
180. |
200 |
涡轮机入口气体温度 |
℃ |
180. |
230 |
汽轮机出口气体压力 |
千帕(G) |
10. |
10. |
涡轮系列 |
- |
2. |
2. |
涡轮功率 |
千瓦 |
7230. |
9200 |
2. TRT单元的电流运算分析
根据历史运行记录，分析某一天机组运行情况（如图1所示），随着进口流量的波动，机组实际运行效率值在60-75%之间。
图1某天TRT装置运行状态(效率和进口流量)
图2特定日TRT单元的操作状态记录
此类机组运行点的流量分析如下：
图3在流过流动修改之前的这种类型的Mach数分布
图4通流改造前该类型装置的速度分布
通过对三维CFD流场的分析，可以看出，这种单位的静态叶片的空气动力学设计和这种单位的移动叶片相对落后，并且在气流分布中存在许多问题：不合理的速度和角度分布，分离的流动和后向轮廓。如图1所示。如图4所示，第二级转子叶片的停滞点偏离前缘并位于压力的前端。存在明显的冲击角损失。吸入表面的高速区域增加了流量损耗。在第一和第二级转子叶片的吸入表面上存在明显的流动分离现象，导致涡流损失和不稳定的内部流场。所有这些都导致了低流量效率，并且需要优化流动通道。
3、TRT流道优化改造的先进技术和设计方法
4.TRT流道优化结果
流量优化设计遵循上述分析和设计过程。首先，在当前单元上执行宏（一维，二维）和微（三维CFD）计算和评估，以分析当前单元设计的空气动力学问题。然后结合先进的无功涡轮机空气动力学设计理念，流动路径布置（一维），涡旋控制流动图案（二维），叶片形状和阶段匹配逐渐加深和优化，最后是可靠的空气动力学设计方案形成。
图5原始子午线平面流设计
●经络通道的高度和角度设计；
-轴向速度分布优化;-最佳叶片展弦比;减少损失的差距;
●叶片间距优化:
- 退缩的二次流量损失和唤醒损失;
●径向涡旋控制重新设计;
-减少二次流损失-减小攻角损失-优化排气角；
图6一维和二维优化设计后的子午线平面流动设计和叶片布置
通过一维和二维设计，可以获得更合理的经络平面流动通道设计，这使得空气流分布更均匀，并且各级的焓降分布和反应程度的设定往往是合理的。影响空气动力学的叶片纵横比，相对间距和其他关键几何参数处于最佳间隔。结合高级型材和涡旋控制技术，可以克服原始空气动力学设计中的大多数问题。
使用上述优化方法和方法，在相同的入口参数下获得以下三维流场结果
图7相同类型单位流动优化后的马赫数分布
从上图可以看出，优化后显然减少了冲击角损失，并且纠正了停滞点位置偏移。在转子叶片中不再流动分离，第二级定子刀片中的流量分布是还改善了.Generallying，优化的设计使得流场分布在轴向和径向方向上更均匀，合理，降低流体分离，二次流量损失，冲击角损耗和排气损失，并且大大提高了整体效率。
优化后的两级叶片采用纯反作用式设计，载荷系数与反作用度的匹配接近理想值，大大降低了残余速度损失，提高了排气扩压器的效率。
图8同类型机组流量优化后的流速分布
表3 TRT流量优化结果
项目 |
单位 |
操作点 |
当地大气压力 |
KPA（a） |
101.325 |
涡轮转速 |
转/分 |
3000. |
涡轮进气流量 |
10000 Nm3 /小时 |
24.5 |
涡轮进气压力 |
千帕(G) |
180. |
涡轮机入口气体温度 |
℃ |
180. |
汽轮机出口气体压力 |
千帕(G) |
10. |
涡轮系列 |
- |
2. |
涡轮流动效率 |
% |
86.0 |
涡轮功率 |
千瓦 |
8122. |
从上面可以看出，在优化之后，流动通道的内部效率达到86.0％，增加超过10％。在相同的入口条件下（流量，压力，温度，组成等），单位输出增加892kW;与设计值为7230kW。根据工业平均电价价格为每千瓦时0.65元，每年0.65元利用8000小时，发电年增长率为7.316万千瓦，发电福利46.38亿元。
泰爱泰党单元变量的工作条件下的性能(部分负荷和峰值负载)大大地改善,效率曲线与原来的相比是相对平坦的负载范围更广泛的变量,以便泰爱泰党单位作为一个整体在一个最佳的高效的运行状态。
TRT刀片的使用寿命延长，大修时期的间隔延长，大修工作量减少。
求解单元的大叶片振动，高推力瓷砖温度等的问题，提高了装置的安全性和可用性。
5.高炉汽轮机在线能效和寿命分析的努力管理系统
该解决方案还包括一套“高炉燃气轮机在线能效与寿命管理智能系统”（TELM+系统）。该系统不仅可以在线、实时地分析燃气轮机的能效指标，而且可以生成大量的运行数据。通过系统的智能算法和自身的专家系统，给出运行优化建议，使机组在更高效率的点区运行，而对于叶片积灰和叶片磨蚀缺失型，通过嵌入式智能预测模块，通过人工智能给出了叶片积尘程度和叶片缺失类型，为采取相应措施提供了科学的判断依据。
该系统具有机器学习的能力。随着运行数据的积累，系统自动生成的能效分析和寿命预测报告变得更加准确，极大地方便了运行和维护，使高炉燃气轮机的运行更加高效健康，提高了运转率，减少计划外停机时间。
6.TRT流道优化改造范围及达标标准
6.1RT流量转换遵循标准
GBT 28246-2012“高炉煤气能源回收涡轮膨胀机”
GBT 26137-2010《高炉煤气能量回收透平膨胀机热性能试验》
JB/T4365《润滑、密封和调节油系统》
JB/T9631《汽轮机铸铁件技术条件》
JB / T9637“涡轮组件的技术条件”
GB / T7064“涡轮式同步电动机的技术要求”
GB6222“国家气体安全法规”
YBJ207《冶金机械设备安装工程施工及验收规范》液压、气动及润滑系统。
上述工作应当执行最新的国家标准、国家技术标准和行业标准。
6.2TRT流程改造及供货范围
根据用户TRT机组模型及投入运行以来的实际情况，对流道进行优化改造包括:
a） .更换所有两级静叶；
定子刀片设计特别适用于入口边缘R执行多圆形计算，其适应进样入口攻击角度范围，并在设计点之前和之后的各种工作条件下确保高效率。
b).更换轴承气缸;
QT400-15A圆柱轴承材料,中心位置可以调整结构来弥补生产错误,确保外壳的中心之间的巧合和转子的中心,从而确保小而均匀的叶片和缸壁之间的间隙,提高可靠性和效率。
c） .更换所有两级动叶片；
刀片具有出色的空气动力学性能，并且具有无尘积聚的特点，没有阻塞。该结构保证满足强度和振动的要求。转子叶片由高强度，耐高温不锈钢制成。榫头采用枞树型高强度，以确保刀片的疲劳寿命。所有移动刀片经过频率测试并记录在维护期间参考。
d） .更换转子（主轴）；
主轴采用高强度合金钢25crnimov积分锻造，确保材料的晶体相结构，物理和力学性能完全满足TRT操作的要求，转子经受动态平衡测试。
e）。启动移动和静态刀片;
利用计算机软件模拟工作环境，严格计算叶片在各要求状态下的应变和位移，优化叶顶间隙和叶根间隙，减少漏风损失，提高流动效率。
MPG9.2-280.6 / 180 TRT单元流量优化转换供应范围
序列号 |
名称 |
型号/规格。 |
数量单位 |
评论 |
1. |
一级定子 |
材料17-4ph |
1套 |
|
2. |
一级转子 |
材料2 cr13 |
1套 |
|
3. |
二次定子 |
材料2 cr13 |
1套 |
|
4. |
二级转子 |
材料2 cr13 |
1套 |
|
5. |
转子轴 |
25CrNiMoV型 |
1套 |
轴端密封 |
6. |
轴承缸（上下）和配件 |
QT400-15A型 |
1套 |
包括驱动器配件 |
7. |
在线能效分析与寿命管理BPRT/TRT智能系统 |
Telm + |
1套 |
主计算机，显示 |
7.TRT转换工作流程和循环
自与用户签订TRT优化改造合同之日起6个月内完成所有改造工作，真正影响TRT运行的现场改造安装一般不超过10天。
8.刀片生命延伸的措施和益处
对于含尘量高、叶片寿命短的TRT机组用户，升级叶片材料（17-4PH），表面喷涂陶瓷涂层，可显著延长叶片寿命（使用寿命的两倍以上），延长维护周期，减少维护工作量。
17-4PH材料（0Cr17Ni4Cu4Nb）是由铜和铌/铌组成的沉淀硬化马氏体不锈钢，具有较高的强度、硬度和良好的耐腐蚀性，经热处理后，产品的力学性能更加完善，抗拉强度高达890~1030N/mm2，产品具有良好的耐酸、耐盐腐蚀性能，性能优于2Cr13。
表3 17-4PH/2Cr13叶片材料性能比较
针对TRT机组叶片的特殊工作环境，对喷涂工艺进行了适应性改进，将等离子喷涂陶瓷技术应用于TRT叶片的表面防腐，等离子喷涂是将熔化的材料在高温下通过等离子熔化，然后将熔化的材料颗粒通过高速气体推送到零件表面形成涂层的过程。陶瓷涂层厚度为0.35mm。在保证良好的气流效率和叶片强度的基础上，还具有优异的抗热震性和抗剥落性。涂层表面粗糙度低。处理后的陶瓷表面粗糙度可达0.7μm，非常光滑。与阻垢剂配合使用，叶片寿命延长效果明显，许多TRT用户的实践证明，该工艺的TRT叶片具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
手术7个月后
该单元的刀片材料升级为7个月（涂层）
通过采用上述寿命延长技术，预计叶片检修周期可延长至原寿命的1.5-2倍，从而降低检修频率，节约检修成本，减少停机节电效益的损失。
9.质量保证和性能标准保证
确保锅炉燃气轮机通流部分优化改造技术先进、安全可靠，具有类似的应用性能；
确保提供的零件的质量，在交付前的所有零件上进行必要的检查和测试，并确保整个设计和制造符合相关规定的要求;使用的材料是所有合格的材料，可以提供相应的材料质量认证文件;
安装和调试后，提供的部件达到标准所需的安全性和可靠性，并满足通流修改的性能目标值：
在TRT流的优化和转换之后，根据双方商定的性能评估轮廓，根据协议规定的工作条件参数，保证TRT发电功率增加大于892千瓦。
10个售后服务
10.1 TRT改造的现场服务
为用户提供高效、优质的售后服务，配备有资质、有经验的服务经理，定期汇报改造工程的实施进度，按协议交付改造所需的零部件，并安排专业的现场技术服务人员/团队负责现场安装、调试等技术服务项目，改造后的机组按计划进行调试和评估后，在一年保修期内提供免费技术服务。
10.2 TRT长期维护服务
由涡轮工程师和专业人士组成的维护团队通常提供维护服务，包括：
打开气缸清洁转子；修理或更换动叶片；修复转子毂的磨损部件；更换轴上的所有密封件；轴颈修复，
主轴轴颈、止推板、叶根槽进行颜色探伤。
轴承缸磨损部件的防锈，变形检查和修复;
固定刀片修理或更换，更换固定刀片轴承等附件;
在转子被修复之后，高速动态平衡以3000升/分钟的速度进行。
检查动、静叶片间隙；
油缸轴承密封条和定位销需要现场安装;
其他客户要求的TRT服务
10.3叶片等备件的长期供应
具有刀片生产制造能力，并拥有刀片备品仓库。常规叶片可以满足客户的迫切需求。
11.相关的附件
主要加工制造设施一览表
类型的设备 |
模型 |
能力 |
工件重量 |
QTY. |
原产地 |
轴移动量 |
（公斤） |
（设置 |
|||
卧式加工中心（四轴） |
HM630型 |
1000x800x850个 |
1200. |
1. |
斗山，韩国 |
垂直加工中心（五轴） |
XHK800型 |
1250 x400 x400 |
1000 |
1. |
中国 |
垂直加工中心（五轴） |
HL5001A型 |
Φ800 x320 |
1000 |
1. |
中国 |
高速垂直加工中心（四轴） |
VF3SS / VF3 / VF4 |
1016 x508 x635 |
800/1600 |
6. |
哈斯，美国 |
立式加工中心（四轴） |
VM1300A |
1300×650×710 |
1500 |
2. |
中国 |
立式加工中心（四轴） |
Bv100. |
1050年x510 x560 |
700 |
2. |
中国 |
激光熔覆系统 |
RC-LCD-800W |
固定/移动 |
1500/30000 |
1. |
中国 |
钨铬钴合金焊接/高频淬火系统 |
GGC-80-2 |
1500 x500 x500 |
500. |
1. |
中国 |
砂带磨光机 |
2 m5430 |
φ200x50 |
50. |
12. |
中国 |
 |
 |
| 数控机床组 | |
 |
 |
| 激光熔覆系统 | |
 |
|
| 钨铬钴合金焊接/高频淬火系统 | |
 |
 |
| 转子安装维护装置 | |
  |
 |
| 磨料带式磨削和抛光机组 | |
表主要检测设备一览表
| 设备类型 | 模型 |
测量范围 |
数量 |
起源地;原产地 |
|
轴移动量 |
（台湾） |
||||
坐标测量机 |
X08107型 |
800x1000x700个 |
1. |
Wenze、德国 |
|
50x投影机 |
JT36-500. |
200×100×70 |
1. |
执行光电子学 |
|
刀具测量仪器 |
E238 |
Φ280×380 |
1. |
意大利埃尔博 |
|
粗糙度测量仪器 |
SJ-210型 |
1. |
MITU,日本 |
||
频率测试系统 |
FSA-C公司 |
200-1200. |
1. |
西安交通大学 |
|
布氏硬度计 |
HB-300B型 |
1. |
北京时代 |
||
无损检测机 |
cjw-2000i. |
0-1500 |
1. |
江苏三生达 |
|
| 频谱分析仪 | WX-5型 |
1. |
天津金飞 |
||
 |
 |
| 坐标测量机 | 50x投影机 |
 |
 |
刀具测量仪器 |
粗糙度测量仪器 |
 |
 |
| 磁颗粒探针探测器 | 布氏硬度计 |
11.1客户名单
主涡轮机供应商
陕西鼓风机（集团）有限公司。
成都发动机（集团）有限公司。
南京汽轮电机（集团）有限公司。
哈尔滨汽轮机厂有限公司
东方汽轮机有限公司
北京北方重型汽车电机有限公司。
……
最终客户
河北钢铁股份有限公司。
山东钢铁集团有限公司
江苏沙钢集团有限公司
联丰钢铁（张家港）有限公司。
常州中天钢铁集团有限公司
甘肃济古集团公司
中国大唐集团公司
中国资源电力控股有限公司
……
11.2经验
拆除和修复中天钢6＃转子轴承钢
拆装轴承钢修复中天钢铁10号转子
中天钢铁7#BPRT转子拆卸和更换叶片，维修转子轴承气缸
沙钢集团华胜炼铁2#TRT转子的拆卸和更换全套动、静叶片，转子轴承缸盖激光熔覆
Shagang Group Huasheng Ironmaking 7＃Trt Royor拆卸和更换一整套动态和静态刀片
CSIC滑动油泵汽轮机的制造，装配和调试
唐山瑞丰钢厂MPG9.7BPRT转子轴承缸解体检修
Shagang第一焦化18MW工业汽轮机的转子组件
山东环泰热电25MW高温高压汽轮机转子拆装叶片
济南钢3200高炉TRT转子的拆卸和修复
长强汽轮机末级转子的拆装
九泉钢3＃TRT转子拆卸和替换刀片
本钢“MAN汽轮机”TRT转子拆装叶片的测绘与制造
大唐保定热电8ා9ා125MW汽轮机低压转子优化设计
济宁市金威50MW联合循环汽轮机优化
北安热电厂50MW联合循环汽轮机的优化
荷兰发电厂100MW汽轮机的重建
联丰钢铁25MW汽轮机转子叶片优化设计
连丰钢铁3#BPRT转子叶片的优化
联丰钢铁公司6#TRT转子叶片优化设计
Lianfeng Steel 4＃BPRT转子刀片优化
Lianfeng钢铁公司7＃TRT转子刀片优化
11.3相关照片
