TRT高炉顶压控制系统的设计与实现.doc
TRT顶压控制系统优化改造
莱钢科技2020年03月TRT顶压控制系统优化改造张燕(能源动力厂）摘要：利用T R T旁通阀的自动调节功能，在高炉顶压异常升高时，能够做到及时调节高炉顶压；并对T R T其他参数进行优化，即解决了高炉顶压升高时T R T机组的频繁跳机故障，又防止了高炉顶压升高时对T R T机组的冲击损害。
关键词：T R T旁通阀；高炉顶压;控制系统〇刖mT R T(高炉煤气余压透平发电装置），是利用高 炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，使透平膨胀 机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置，从而 达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益 和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的 节能环保装置。
随着T R T发电设备的逐步推广，T R T发电因其成本低、无污染、绿色环保的性能，已成为山钢循环经济的亮点，正为山钢提供源源不断 的电力供应。
1现状分析能源动力厂股份5#、6#T R T发电装置分别投运 以来，T R T机组原控制系统与当前高炉生产系统的 兼容性问题逐渐显露出来。
主要表现为高炉炉顶压 力时常不明原因在极短的时间内（几秒）迅速升高，使T R T机组经常达到保护跳车值而导致T R T机组 频繁跳车。
据统计，因高炉顶压快速升高导致T R T 跳车达20余次，严重影响了 T R T的正常运行，给高 炉顶压带来了较大的波动，也给高炉的稳定生产带 来了较大的隐患：当T R T跳机时，T R T值班人员会 立即通知高炉，并让高炉的减压阀组处于自动状态，而此时，T R T旁通阀还处于3 m i n的自动调节状态，也就是高炉煤气从减压阀组和旁通阀同时大量流人 低压管网,必然会造成高炉炉顶压力的降低。
在这种高炉顶压瞬间升高的工况下，高炉煤气作者简介：张燕（1981 -),女,2007年7月毕业于中央广播电视大学机电一体化专业。
高级工程师，主要从事设备管理工作。
量会瞬间增大，通过T R T的煤气流量也会明显增 大，高炉煤气瞬时流量可从14万m3/h会突然增大 到25万m3/h甚至更高，T R T机组的瞬时发电量也 会明显增加，一般情况下可从2 600 k W h突然增大 到5 000 ~ 7 000 k W h。
TRT高炉顶压稳定性控制优化合理化建议方案
这种情况是频繁造成顶压波动的主要因素之一。 料罐在布料之前需要对料罐进行均压，一次均压的高炉煤气 引自干法布袋之后的净煤气主管，因为净煤气压力与料罐压 力存在差值ΔP，高炉煤气的总流量会增加，而高炉产生的煤 气量几乎没有变化，从而造成顶压迅速降低。这种情况也是
频繁造成顶压波动的因素。 正常冶炼情况下，炉顶压力由 TRT 静叶进行控制，TRT 故障停 机时，要在 3 秒之内实现顶压执行器的转换，可能会引起顶 压的波动。通过涟钢高炉情况，通过优化切换流程，可以达
到满意效果。
顶压设定值大范围改变，如超过 5kPa，通过对设定值进行线
结论 否
否 是 是 否 否
序号
（4）
其中 Kf 为流量系数，根据不同的高炉情况进行现场调整。
根据式（4），如果 Pk≤0.5Pc，进入柱塞流后的流量值为：
ΔFk =Kf√(0.5Pc)
（5）
根据上面的分析可知，均压前馈的值可以分成两段：在 Pk≤0.5Pc 时，前馈值 采用式（5）计算，该段的前馈值为一定值；均压一段时间后，当 Pk≤0.5Pc 时， 前馈值采用式（4）计算。
大，ΔFx 也却大；如果在最大料流 Fms 下，某一个档位测得的流量减小值为ΔFx，
则在料流值为 Fm 时，ΔFx 的系数为 Fm/Fms。
要提高冶炼强度，提高产量，就要增加冷风流量 Fa，高炉料面的煤气流量也会
增加，布料后对料面气流的阻力同样会加大，ΔFx 增大；如果在最大冷风流量 Fas
高炉炉顶TRT发电控制分析
高炉炉顶TRT发电控制分析摘要：随着炼铁行业的产能饱和，利润率的降低，炼铁工艺的节能降耗是实现降低成本的关键。
有效利用高炉炉顶的煤气压力，在不影响高炉生产的情况下，回收高压阀组消耗的能量，带动发电机发电，提高生产效率。
应用TRT发电，可以有效节能降耗，降低高压阀组的噪声污染，带来可观的经济效益。
关键词：高炉顶压；TRT；控制1引言所谓“TRT”，是国际上对这种节能装置的简称，其英文全称为“ToppressureRecoveryTurbineunit”，中文译为炉顶（余）压回收透平，一般更确切的称之为高炉煤气余压回收透平发电机组。
TRT是利用高炉炉顶煤气中的压力能及热能经透平膨胀做功来驱动发电机发电，再通过发电机将机械能变成电能输送给电网，可以回收高炉鼓风能量的30%左右。
TRT装置所发出的电量与高炉煤气的压力和流量有关，一般吨铁发电量为30千瓦时～40千瓦时。
高炉煤气采用干法除尘可以使发电量提高36%，且温度每升高10℃，会使透平机出力提高10%，进而使TRT装置最高发电量可达54千瓦时/吨铁。
该装置的特点是：不消耗任何燃料，是消除噪音污染，无公害的最经济的发电设备，可以代替减压阀组调节稳定炉顶压。
2TRT自动控制2.1工艺流程TRT装置在工艺中的流程一般是：高炉产生的煤气经过重力除尘器、塔文系统/双文系统/比肖夫系统，进入TRT装置，TRT与减压阀组是并联设置。
高压的高炉煤气经过TRT的入口蝶阀、入口插板阀、（调速阀）、快切阀，进入透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平出来的低压煤气，进入低压煤气系统。
发电机的出线断路器接在10kv系统母线上，经变电所与电网相连，当TRT运行，高炉正常时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，TRT不解列停机，作电动运行，从电网吸收电能。
在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT紧急停机时TRT 与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT 和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。
高炉TRT自动控制系统
高炉TRT自动控制系统（1 前言在对高炉TRT装置的控制中，有两点与安全生产直接相关的最重要的因素，一是并入电网前对转速的稳定控制，一是充分保证高炉炉顶压力的稳定。
本文介绍的高炉TRT控制系统在设计中综合考虑了TRT运行过程中可能出现的不稳定因素，并结合控制系统的特点使用了一些独特的控制功能，来满足装置安全、高效运行的要求。
通过武钢2＃TRT装置的实际使用说明，整套系统的控制和设计达到了令人满意的效果，对充分发挥机组的能量回收能力和保证安全生产、提高经济效益起到了很好的促进作用。
该机组主要装置透平膨胀机由陕西鼓风机厂生产，机组装机容量为6000kW，控制系统采用Honeywell公司的Plantscape混合型控制系统。
2 TRT工艺流程图1 武钢2＃高炉TRT工艺流程图TRT系统全名为高炉煤气余压透平发电装置（Top gas pressure Recovery Turbine），它的作用是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过推动透平发电，从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益。
在TRT未投运前，高炉煤气是经减压阀组减压后，送到煤气主管上，再经过进一步净化后送至煤气用户。
减压阀组是由4个不同孔径的蝶阀并联组成的大型阀门组，由炼铁厂高炉DCS的高炉炉顶压力PID调节回路控制，再分程输出至各个阀门控制开度，使高炉炉顶压力保持在某一设定范围之内（武钢2＃高炉为150Kpa――200KPa）。
TRT投运后，高炉煤气的一部分或全部经过透平膨胀做功，推动发电机发电，回收煤气中的压力能。
当高炉煤气全部流经TRT推动透平发电，减压阀组完全关闭时，称为全功率发电状态，其发电功率为3－4KKW，具有相当可观的经济效益。
但燃气运行车间的生产应以绝对保证高炉生产为前提，绝不能为了多发一些电而造炉顶压力的过大波动。
与高炉风机控制有一点不同之处，TRT的紧急停机（在停机后各阀门正常动作的前提下）不会对高炉造成太大影响，因此为了保护机组，TRT的联锁停机条件比风机更多一些（轴振动、轴温、轴位移、发配电电气系统故障、油系统压力低等都参与联停）。
TRT与高炉顶压的调节控制
TRT与高炉顶压的调节控制韶钢7号高炉于2005年8月18日建成投产，投产已达13年多，有效容积2500m3，采用BG型串罐式无料钟炉顶、干式布袋除尘、配套使用干式TRT机组。
投产以来不断的摸索出在TRT使用过程中炉顶压力的调节方法。
通过TRT调节，可以准确稳定高炉顶压，使高炉煤气流更加稳定，并且回收了原来浪费在减压阀组上的能量节约能耗，为企业带来巨大的经济效益。
2. 顶压控制系统结构特点2.1 7号高炉的顶压控制设备由传统的调压阀组和TRT组成。
调压阀组由3个Φ900mm和一个Φ600mm的碟阀组成，其中有两个Φ900mm为液压快开阀，其余两个是电动调节阀（四个阀门编号为A电动Φ900mm、B电动600mm、C液压Φ900mm、D液压600mm）。
调压阀组分别有伺服阀、旁通阀可以控制调压阀组的开度。
TRT机组是通过管道并联在调压阀组上的。
高炉煤气处理系统如图13. TRT在运行时高炉顶压的控制7号高炉TRT机组的使用前提是顶压高于100KPa。
生产时，当顶压高于100KPa，煤气温度上升到100℃后TRT机组投入使用，调压阀组所有阀门全关，根据设备状况选择调压阀组的快开C阀或D阀是与TRT控制系统连锁，TRT机组通过机组内的静叶根据实际顶压值自动计算跟踪，调整静叶角度来达到高炉顶压设定值。
正常生产时，操作者只需根据炉况所需直接设定顶压值，但每次设定值的改变幅度根据目前的设备运行状况必须小于3KPa，防止静叶跟踪幅度过大，造成顶压值波动。
3.1 TRT在开机过程对顶压的控制高炉复风引煤气后，调压阀组内阀门为全开，此时煤气全部由调压阀组管道通过。
煤气顶压上升到100KPa，煤气温度上身到100℃后，通知TRT可以暖机。
TRT固定静叶开度，对机组进口DN2000电动蝶阀设定固定开度（一般为5%），使小股煤气流通过TRT机组进行暖机（此过程一般需30-40分钟）。
高炉可以根据实际需要，通过调压阀组的四个阀门来调节来达到所需顶压值，暖机完成后，TRT会通过开大阀门，加大通过TRT机组内的煤气流量，使动叶转速加快，需及时关小调压阀组阀门，防止顶压下降速度过快。
TRT装置高炉顶压控制系统研究与设计的开题报告
TRT装置高炉顶压控制系统研究与设计的开题报告一、研究背景与意义高炉顶压控制系统是TRT（Top Pressure Recovery Turbine）装置的重要组成部分，其主要功能是调节高炉顶部的压力，以保证高炉正常运行。
目前，国内外已经有许多关于高炉顶压控制系统的研究，但由于TRT装置的特殊性质，其控制系统需要更高的精度和稳定性。
因此，对于TRT装置高炉顶压控制系统的研究和设计具有重要的现实意义。
二、研究内容1. TRT装置的基本原理和工作机理2. 研究现有高炉顶压控制系统的优缺点，分析TRT装置高炉顶压控制系统的需求和特点3. 设计TRT装置高炉顶压控制系统的硬件和软件4. 进行实验验证和性能测试，对比分析不同策略的控制效果5. 针对实验和测试结果进行优化和改进三、研究方法和技术路线1. 文献综述和研究现状调研2. TRT装置高炉顶压控制系统的硬件设计和软件编程3. 对比分析TRT装置高炉顶压控制系统的效果，并进行实验验证和性能测试4. 结合实验和测试结果进行优化和改进四、预期成果1. 建立高炉顶压控制系统的数学模型2. 设计TRT装置高炉顶压控制系统的硬件和软件，并完成实现3. 进行实验验证和性能测试，并对比分析不同策略的控制效果4. 针对实验和测试结果进行优化和改进五、研究难点和挑战1. TRT装置高炉顶压控制系统的精度和稳定性要求高2. 要对TRT装置的特性和高炉运行状态进行充分分析和研究3. 综合考虑硬件和软件的设计和实现4. 需要深入了解控制系统理论和方法六、研究进度计划1. 第一阶段（1-2个月）：文献综述和现有系统分析2. 第二阶段（3-4个月）：控制系统的硬件设计和软件编程3. 第三阶段（5-6个月）：实验验证和性能测试4. 第四阶段（7-8个月）：系统优化和改进七、研究经费和资源本研究计划所需经费和资源包括：实验设备和材料，人员费用，出差费用等。
预计总经费约为10万元。
八、研究成果的应用价值和意义TRT装置高炉顶压控制系统的研究和设计，对于提高高炉工作效率和节能减排具有重要的应用价值和意义。
trt发电原理
TRT发电自动控制系统的研究与应用发布时间：2008年9月18日 13:54TRT———(BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit，以下简称TRT)高炉煤气余压透平发电装置，是利用高炉冶炼的副产品———高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其他装置发电的一种二次能源回收装置。
该装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件，不产生任何污染，可实现无公害发电，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
工艺过程介绍高炉产生的煤气经重力除尘、净化除尘后，压力为140kPa左右，温度低于200℃。
含尘量小于10mg/Nm3的带一定能量的煤气，经过TRT的进口蝶阀、启动阀、全封闭液压入口插板阀、紧急切断阀和可调静叶进入透平膨胀做功，透平带动发电机发电。
膨胀后的煤气经过全封闭液压出口插板阀，送到减压阀组后的煤气主管道上。
这样，TRT与减压阀组就形成并联关系，实现对高炉顶压的控制。
在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT紧急停机时TRT 与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。
TRT的运行工况有启动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机，能量回收方式分为部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式，操作方式分为手动、自动(半自动)、全自动（图一）。
TRT的计算机控制系统莱钢1号、2号1880m3高炉煤气TRT发电自动化控制系统PLC（可编程序控制利器），选用某公司QUANTUM系列可编程控制器。
该系统将所有模拟量信号和电气专业的联锁及控制信号全部纳入其中，实现了自动化仪表、电气及计算机的一体化控制，方便了维护，提高了系统的可靠性。
1.硬件配置莱钢1号、2号1880m3高炉煤气TRT发电机组、主机架和远程I/O机架都选用16槽结构，CPU选用140CPU5314模块。
基于FPGA的高炉TRT顶压控制系统的研究与设计
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｄ ａ ｈ ｒ ｗ ａ ｋ ｏ ａ ｉ ｏ ａ ｌ ｓ ｆ ｒ ａ ｅ Ｔ Ｔ ｔｐ ｐ ｅ ｓ ｒ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ｉ ｄ ｏ ｅ ｉｎ ｍｅ ｔｔｅ ｄ ａ ｂ ｃ ｆｔ ｄ ｔ ｎ ｌｂ ａ ｔ ｕ ｎ ｃ Ｒ ｏ ｒ ｓ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ． ｕ ｒ ａ ｄ ａ ｋ ｎ ｆｄ ｓｇ ｒ ｉ ｏ ｆ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｔ ｏ ｆｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｆ ＧＡ ， ｓ ｓ Ｅ ２ ５ Ｆ ＧＡ ａ ｈ ￣ｅ ｈ ｐ ａ ｄ ａ ｏ ｔ ｅ ｉｅ ｄ ｌｓ ｔ ｅ ｌ ｅ ｈ ｉ ｕ ｅ Ｐ Ｃ３ Ｐ ｔ ｅ ｍａ ｒｃ ｉ ｎ ｄ ｐ ｓ ｔ ｄ ａ ｏ ｍｏ ｕ ｅ ｏ ｒａ ｉ ｔ ｓ ｈ ｆ ｚ ａ ａ ｔ ｅ ｆ ｚｙ Ｐ Ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｈ ｌ ｓ ｆ ｒ ａ ｅ ｔｐ ｐ ｅ ｓ ｒ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ．ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｄ ｐ ｉ ｕ ｚ Ｉ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｂａ ｔ ｕ ｎ ｃ ｒ ｓｕ ｅ ｃ ｎ ｒｌｓ ｓ ｖ ｏ ｅ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｒ ｓ ｍｅｈ ｄ ｃ ｂ ｍａ ｅｔ ｅｓ ｓ ｍ ｏ ｔｏ ｆ ｃ ｇ ｉ ｃ ｎ ｌ ｒ ｖ ． ｔ ｏ ａ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｔ ｉｎ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｅ ｈ ｅ ｅ ｓ ｉ ｙ ｍｐ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｕ ａ ｅ Ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｂ ａ ｒ ｃ ＲＴ； Ｆ ＧＡ；ｍｏ ｕ ａｉａ ｉｎ；ｆ ｚｙ ａ ａ ｔ ｅ Ｐ Ｄ ｓ ｆｎ Ｐ ｄ ｌｒ ｔ ｚ ｏ ｕ ｚ ｄ ｐｉ Ｉ ｖ
高炉TRT_自动化控制系统的研究与应用
一、引言高炉TRT（高炉煤气余压透平发电装置）是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过煤气透平膨胀机做功，将其转换为机械能，驱动发电机发电的一种二次能源回收装置，该装置既回收了减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，不产生任何污染，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
二、工艺流程及自动化系统配置1.工艺流程。
高炉TRT主要机组配置有透平膨胀机，汽轮发电机，永磁发电机，交流无刷励磁机等，其工艺流程为高炉煤气经过布袋除尘后，经入口电动蝶阀、入口插板阀、快速切断阀后，进入透平机，然后经出口插板阀、出口电动蝶阀到煤气管网，在入口插板阀之前，透平出口之后并连着旁通快开阀组，旁通阀组在紧急停机时，进行高炉顶压控制。
具体控制要求如图1所示：2.系统自动化控制的实现。
为了提高控制精度，保证TRT机组长期安全、稳定地运行，高炉TRT控制系统采用施耐德的Quantum系列PLC，采用冗余配置，两个CPU分别可以作为主控制器或者备用控制器，当主控制器出现故障时，可以迅速切换到备用控制器运行，这个切换是在一个执行周期内完成，对控制信号没有任何影响，这样的配置大幅度提高了PLC的可靠性，对于安全生产具有不可估量的作用。
整个PLC控制系统由2台监控工控机，1台控制站和2个远程站组成，每个工控机分别通过交换机和CPU进行通讯。
两个扩展机架用RIO电缆和适配器连接，采用Quantum的内部通讯协议，两个扩展机架的DROP地址分别是2和3，在主站和扩展机架之间用这个地址来联系。
RIO通讯网络也采用冗余配置，由两个总线组成（A总线和B总线），当一个总线出现故障时，会切换到备用总线，以保证总线通讯的畅通。
该系统PLC编程软件采用施耐德的Unity Pro进行程序设计，监控画面制作采用Wonderware公司的监控软件。
TRT装置的自动化控制，主要包括启动联锁、什速控制、正常调节顶压、正常停机控制、紧急停机控制等，而各过程中保持高炉顶压的稳定是装置实现自动化的关键。
TRT装置对高炉炉顶压力的影响和控制
摘
要 : 主要针对 TRT 装置对高炉炉顶压力 的影响与控 制 , 基于同 一套 TRT 装置在 马钢
1#高炉大 修前后采用了不同控制系统 、 控 制方案 的差异 性进行 介绍 , 着重 阐述 TRT 装置 对高 炉炉顶压力控制的影响 , 对 TRT 装置从启 机到停 机的各 阶段分 别进行 说明 。 通过 优化炉 顶压 力控制方案 , 有效地提高 了炉 顶 压力 控 制精 度 , 缩短 了 TRT 装置 启 机 、 停 机 时间 , 降低 了 TRT 装置对高炉炉顶压力的影响 ; 在紧急停机事件处理过程中 , 密切配合调压阀组动作 , 有效 地保障了高炉安全运行 。 关 键 词 : TRT; 炉顶压力 ; 控制 ; 差异性 中图分类号 : TP 27 文献标 识码 : A
对比图 3 与图 1 , 在大修改造时, 取消了快开 阀 , 其功能由改造后的 4 #阀 (由电动阀改造成液压 阀 ) 承 担。从 工 艺来 看, 变 动 不 大, 但 是 , 由 于 TRT 与高炉调压阀组同属于 1 套控制系统, 其控制 方案更加灵活。 下面从 TRT 投运的几个阶段 来分别说明炉 顶 压力的控制方法。 1) TRT 升转速 在升转速阶段, TRT 装置与 发电回路脱开, 只需要少量的煤气流推动透平机、 发电机运转, 因此对高炉炉顶压力的影响非常小 , 调压阀组只需要保持原来的状态正常调节炉顶压力 即可。
图 1 大修前 1 # 高炉煤气工艺流程图
TRT 装置 投产后 , 在 TRT 运行的情 况下, 从
收稿日期 : 2009 06 30; 收修定稿日期 : 2009 08 18 作者简介 : 陈志虎 ( 1974 ) , 男 , 安徽马鞍山人 , 工程师 , 主要从事基础自动化工程应用等方面的工作。
高炉炉顶余压发电技术-TRT的应用
高炉炉顶余压发电技术-TRT的应用TRT——(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT) 是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置，高炉煤气余压透平发电装置(即TRT)是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能,使煤气通过透平膨胀机做功,将其转化为机械能，从而驱动发电机发电。
提高高炉生产率的途径之一，是单位时间内向高炉鼓入更多的空气和氧气。
但增加鼓风要引起高炉内煤气上升浮力的增加，这种浮力妨碍了炉料的正常均匀下降，限制了生产率的提高。
若把炉顶压力提高，高炉工作空间的压力也相应提高，使煤气的体积缩小、流速降低，压头损失也随之降低，从而促进高炉顺行，可以减少悬料、崩料，以及提高产量，减少单位生铁的热量损失和焦炭消耗。
同时，由于顶压的提高，使炉料和煤气之间的物理化学过程加快，加速2CO=CO2+C反应向体积缩小方向进行，有利于煤气的化学能得到充分利用。
这就是所谓的高压操作，炉内压力是靠煤气系统的压力调节阀组来控制的。
由此得到的煤气压力能如不加以利用，还会产生了大气污染和噪声公害。
为了不浪费炉顶煤气的压力能和热能，从20世纪60年代开始开发了利用炉顶煤气能量的发电技术，现已广泛应用于高压高炉上。
所谓TRT就是炉顶余压发电透平机的简称。
TRT煤气入口从文氏管后的煤气管接出，TRT 的煤气出口与调压阀组后的净煤气主管相接，所以TRT是与调压阀组并联在净煤气管道上的。
高压煤气在透平机内膨胀做功，推动透平机叶轮转动，带动发电机发电。
透平机有轴流向心式、轴流冲动式和轴流反动式3种，其中轴流反动式的质量小、效率高。
在回收余压能量方式上有部分回收、全部回收和平均回收3种，平均回收的发电能力高，设备投资低，投资回收期短，而且还能保证高炉炉顶压力稳定,我国宝钢的TRT就采用平均回收方式。
炼铁生产中，高炉炉顶煤气压力大于0.03兆帕时，采用煤气余压发电技术装备（TRT）可将这部分压力能回收，其设备的工作原理是煤气的余压使煤气在透平机内进行膨胀做功，推动透平机转动，进而带动发电机转动，发出一定的电量。
梅钢4号高炉TRT高炉顶压控制系统
梅钢4号高炉TRT高炉顶压控制系统作者：仲园吴鸣来源：《数字技术与应用》2010年第08期摘要:本文主要介绍了梅钢4号高炉顶压控制,着重阐述了控制对象、控制模型、控制方案。
关键词:TRT 顶压控制减压阀组中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2010)08-0080-020 引言TRT(Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit)即高炉煤气余压回收透平装置,是一种利用高炉炉顶煤气的压力能和热能,通过透平膨胀驱动发电机或其它设备进行能量回收的装置。
TRT控制的最终目的是在确保高炉正常运行的前提下多发电,关键是炉顶压力控制、升功率控制、透平转速控制、系统异常时安全保护措施和高炉顶压调节权的自动转换及控制。
2008年,梅钢公司新建了4号高炉TRT系统。
系统于2009年4月顺利投运,目前运行正常并达到了设计目标。
现简要介绍如下:1 TRT控制系统简介梅钢4号TRT采用美国MetsoMax公司的MAXDNA系列集散控制系统,包括MAXDNA 系列硬件控制柜、上位机监控操作站、通讯网络三部分。
系统电源、CPU、通讯总线冗余,上位机监控站互为备用,系统稳定可靠。
2 高炉顶压控制高炉顶压是高炉生产的重要参数,炉顶压力不稳,会引起炉况波动,严重时会损坏设备。
因此,为获得一个稳定的高炉炉顶压力,梅钢公司4号TRT顶压控制采用TRT与4个减压阀共同控制顶压,同时引进设计和设备厂家的3H专利技术,确保在正常或异常状态下高炉顶压波动均能维持在±4kPa以内。
2.1 高炉顶压控制对象如图1所示,高炉煤气经重力除尘、煤气净化除尘后,经过TRT的进口蝶阀等进入TRT透平机做功,带动发电机发电,做功后煤气经出口蝶阀等进入煤气管网。
当机组正常停机或者发生重故障停机时,进口快切阀动作,静叶关闭,旁通快开阀打开,经过一定时间后,旁通快开阀关闭,将顶压控制权交给减压阀组。
TRT工艺流程、系统原理
TRT工艺流程、系统原理TRT (Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT)高炉煤气余压透平发电装置(即TRT)是利用髙炉冶炼的副产品一一高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功.将其转化为机械能.TRT工艺流程高炉产生的煤气，经重力除尘器，两级文氏管，进入TRT装置。
经入口电动碟阀，入口插板阀，调速阀，快切阀，经透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平机出来的煤气，进入低压管网，与煤气系统中减压阀组并联。
发电机出线断路器，接于10KV系统母线上，经当地变电所与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。
TRT装置由透平主机，大型阀门系统，润滑汕系统，液压伺服系统，给排水系统，氮气密封系统，高，低发配电系统，自动控制系统八大系统部分组成。
1, 髙炉煤气透平机特点；高炉煤气透平主机，通过的煤气和压力均不高，但流量颇大，虽然多次除尘，仍含有不少炉灰粒子，并且水蒸汽呈饱和状态。
据此透平设计不能完全衔用燃气轮机方法，而是采用大通流而积，底圆周速度，平直粗壮叶型等新设计方法而特殊设计。
结构：由定子、转子、静叶可调、轴承、底座等组成。
部件功能：轴承：支撑轴承四汕叶滑动轴承制供油润滑推力轴承金斯贝雷式强制供汕润滑调节：二级全静叶可调伺服调节密封：充气氮气密封根据顶压波动自动连续调节淸洗：低压喷雾水间断或连续喷水立子：由静叶可调扩压器盘车装置等机构组成转子：由主轴二级动叶珊危急保安器盘车装置等组成方向：从进口方向看，转子旋转方向为顺时针盘车：电动盘车超6r/min时自动脱开超速保护：超10%转速电气系统：先迅速打开调压阀组快开阀，同时关快速切断阀、调速阀及静叶。
机械系统：危急保安器油门动作，关闭快速切断阀。
2•大型阀门系统2. 1入口电动二次偏心阀D947H-3公称通经DN1800mm公称压力PN0.3MPa介质温度人250 C适用介质高炉煤气结构原理结构：主要由阀门、电动机、一级电动装置、二级传动装巻和控制器等部分组成。
TRT顶压控制系统设计和仿真
TRT顶压控制系统设计和仿真
靳忠孝;滕宇;刘希琳;杨春节
【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】高炉料柱的周期性变化是TRT装置顶压控制系统主回路中的主要扰动因素。
该文提出了包括主、副回路的TRT顶压控制系统的整体改进方案，为TRT装置顶压控制系统设计了带前馈结构DMC的主回路控制算法。
仿真结果表明，与普通DMC、普通PID和前馈PID算法相比，带有前馈结构的DMC控制器能够有效地抑制高炉料柱周期性变化对TRT装置高炉顶压的影响，且在模型失配时拥有良好的鲁棒性。
【总页数】3页(P56-58)
【作者】靳忠孝;滕宇;刘希琳;杨春节
【作者单位】西安陕鼓工程技术有限公司，西安710075;浙江大学工业控制研究所，杭州310027;浙江大学工业控制研究所，杭州310027;浙江大学工业控制研究所，杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP271
【相关文献】
1.TRT发电机组的顶压控制优化 [J], 刘燕峰
2.BP神经网络PID控制在高炉TRT顶压控制系统中的仿真 [J], 刘志刚
3.炼铁高炉TRT系统炉顶压力控制的研究 [J], 段崇庆
4.高炉TRT顶压失真的优化控制改造 [J], 覃江能;邓顺;李明亮;罗君
5.TRT顶压控制系统优化改造 [J], 张燕
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TRT全流程顶压高精度控制技术的开发与应用重大科技攻关课题申请书及可行性研究报告
自动化部重大科技攻关课题立项申请书课题名称：TRT全流程顶压高精度控制技术的开发与应用申请单位：铁区动力站申报时间：2009 年 2 月 2 日莱芜钢铁集团有限公司自动化部填报说明1．申报自动化部重大科技攻关课题应填报《自动化部重大科技攻关课题立项申请书》，并编写《自动化部重大科技攻关课题可行性研究报告》.2．“课题立项申请书”经项目所在单位负责人签章后，与“可行性研究报告”、一并报送,同时报送电子文挡。
3．“课题立项申请书”和“可行性研究报告”的内容必须真实、所附材料齐全,要求项目研究、开发目标明确，内容重点突出,技术路线清晰，主要技术经济指标科学、合理，阶段目标和年度进展计划明确,实施方案具体，经费预算合理.4．“课题立项申请书”中需详细说明的内容可加附页。
课题概况申请课题的必要性和依据（说明国家产业、技术政策,国内外相关领域技术发展水平和趋势）课题研究开发内容及目标（技术关键、技术路线和技术应用前景）课题实施的条件（1、基础设施条件；2、科研开发力量;3、组织管理体系;4、资金筹措;5、科技合作交流)课题主要技术经济指标（包括经济、社会、环境的预期效益）课题实施的分阶段目标和年度进展计划主要要参加人员自动化部重大科技攻关课题可行性研究报告课题名称：TRT全过程顶压高精度控制技术的开发与应用编制单位：铁区动力站编制人：李兴旺编制时间: 2009 年 2 月日莱芜钢铁集团有限公司自动化部编制提纲一、概述简述课题提出的背景、技术开发状况、现有产业规模和市场形势以及国家产业技术政策；课题的主要用途、性能；实施的目的意义，主要研发内容和技术难点。
二、技术可行性分析1、课题的技术路线、工艺的科学性、合理性，关键技术的先进性论述。
2、课题技术水平与国内外同类的比较。
三、立项成熟程度1、课题研发的前期工作情况及技术基础。
2、对引进技术的消化、吸收、创新和后续开发能力。
四、市场需求情况和风险分析国内市场需求规模和产品的发展前景、在国内市场的竞争优势和市场占有率。
一种TRT高炉顶压控制系统
一种TRT高炉顶压控制系统摘要：本文分别针对传统并联、串联式TRT高炉炉顶压力控制工艺，提出了一种结构简单的、基于控制信号精确计算分配的、具有容错功能的TRT高炉顶压控制系统方案。
该方案能较好的解决由于多回路炉顶压力控制装置配合不良而导致的导致炉顶压力波动较大甚至控制失败问题，并就该方案应对各种紧急状况，进行了分析和探讨，有效地提高炉顶压力控制的可靠性和稳定性。
关键词：高炉；TRT；炉顶压力引言现代高炉冶炼生产，采用高压操作，对稳定炉顶压力有较高的要求，如果炉顶压力波动较大，会造成炉况不稳，甚至可能对高炉正常生产总成严重不利影响。
与高炉配套的TRT（高炉煤气余压透平发电）装置，运行时应在控制高炉炉顶压力稳定的前提下，尽可能的达到最大的发电功率；同时，TRT启动、停机过程中，不仅要保障机组自身安全，还要通过调节或控制各阀门状态，保证高炉炉顶压力不致出现大的波动。
一、TRT高炉炉顶压力控制工艺及可能发生的紧急情况TRT与调压阀组配合调节高炉炉顶压力，在工艺上，即TRT透平主机与调压阀组的安装位置，有并联和串联两种方式。
1.并联式采用湿式双文洗涤或干式布袋除尘传统的高炉煤气除尘工艺，在除尘器的出口管道上，设置一套减压阀组，由高炉本体运行控制。
TRT不运行时，高炉煤气通过减压阀组（一般为四个阀）减压后，送煤气管网；TRT运行时，减压阀组全关，煤气通过TRT膨胀做功发电后，送煤气管网。
另外，在TRT系统，还配置有一台辅助透平主机组运行的具有快开慢关功能的旁通快开阀，同减压阀组、透平主机并联在煤气管道上（如图1所示）。
图1 并联式炉顶压力控制工艺图2 串联式炉顶压力控制工艺2.串联式采用湿式环缝洗涤器（AGS）的高炉煤气除尘系统，其洗涤塔中部三个并联的锥形环缝装置（AGE），即为高炉炉顶压力控制的调压阀组。
TRT主机组及其并联的旁通快开阀串接在环缝调压阀组的出口后方的管道上，并与主旁通阀并联（如图2所示）。
TRT顶压稳定性控制技术研究.doc
TRT顶压稳定性控制技术研究高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery Turbine Unit, TRT)是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。
由于TRT装置在运行中不需要燃料,不改变煤气品质,不影响使用,却回收了可观能量,净化了煤气,降低了噪声,降低了冶炼成本,是典型的高效节能环保装置。
但因TRT装置投入的前提条件是确保高炉炉顶压力的稳定,所以各冶金企业和研究部门在推广使用TRT装置的同时,纷纷把控制高炉炉顶压力的稳定作为重要工作去研究和开发。
本文是在对首钢迁钢2#TRT控制系统改造的基础上形成的,根据生产的实际要求,对原系统的数据处理系统改用模糊专家系统进行控制；为保持系统操作的连贯性,用ABB DCS控制系统代替了原Symphony Rack系统。
本文针对高炉顶压控制的稳定性要求,对顶压稳定性因素进行了分析,建立了TRT系统的结构模型并对辨识了模型参数,得到了以静叶开度和旁通阀开度为控制对象、高炉炉顶压力为控制变量的高炉炉顶压力控制模型,建立了管路系统平衡控制方程,对管路系统进行了动态瞬变分析,并计算分析了顶压的稳定性控制,为控制系统设计提供了理论基础。
本文介绍了专家系统、专家系统的发展状况、专家系统的建造步骤、专家系统的优点和分类,在此基础上提出了模糊专家系统控制器设计,以改善控制效果,同时增强控制器的鲁棒性,为现场改造运用提供了理论根据,并根据影响高炉炉顶压力的参数,设计了高炉炉顶压力预测模糊专家系统。
本文最后设计了TRT系统的控制系统组成,其中包括了顺序逻辑控制系统、反馈控制系统和过程监视系统。
针对ABB DCS系统的特点,进行了控制系统的硬件设计,如过程控制站CPU配置、项目l／O模件的配置和硬件的参数配置等,同时进行了控制系统的软件设计,如监控软件的设计、程序控制的软件设计等。
本系统改造后投入生产,控制效果明显提高,各指标达到了同行业领先水平。
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TRT高炉顶压控制系统的设计与实现
压差透平发电是利用高炉炼铁过程中产生的高压煤气推动透平机转动,从而驱动发电机发电的一项先进节能技术。
它在创造可观经济效益的同时,对控制高炉顶部煤气压力也有很好的效果。
本文以首钢京唐1#5500立方米高炉配备的
36MW BlastFurnaceTop pressure Recovery Turbine Unit(TRT)系统为研究对象。
结合现场设备现状、工艺要求和运行过程中存在的高炉顶压波动大、系统响应慢等问题,研究采用模糊自适应PID技术,在原有软硬件的基础上优化系统控制方法,实现TRT系统对高炉顶压的稳定调节。
本文研究的主要内容如下:(1)研究TRT系统中的主要工艺设备的构成,以及系统运行中各个阶段对高炉顶压影响作用,提出了本系统运行的控制策略。
(2)根据高炉炼铁各个工艺环节的特点、工况,对煤气压力、流量等特性进行分析研究,得到高炉顶压控制系统的数学模型,然后使用数学分析工具对该模型进行辨识验证。
(3)在模糊控制理论的基础上,结合TRT现场运行经验,研究顶压控制系统模糊自适应PID算法;设计TRT顶压控制器;并通过Matlab仿真结果表明:系统在扰动情况下,超调量降低约35%,稳态误差几乎为0,从而验证了该控制器有较好的控制性能。
(4)根据TRT生产工艺的要求和现场设备的装配现状,基于三菱Q系列PLC控制系统平台,设计了 TRT高炉顶压控制硬件架构和软件程序,并开发出友好的人机监控界面。
本文对原控制系统的设计与优化实现了首钢京唐1#高炉顶压的稳定控制。
解决了原传统PID系统控制下,高炉顶压出现的波动大、动态性能不佳的问题。
本系统投入试验后,运行取得了较好的控制效果。
炉顶压力控制精度提高到±3 kPa,高炉炼铁效率也随之提高,高炉煤气中CO的含量有所降低,顶压控制精
度和效果均达到了项目±3 kPa预定的目标。