Top Gas Recovery Turbine Unit Retrofitting

1250m3 Furnace Furnace Top Gas Recovery Turbine (TRT)

Système technique d’optimisation des chemins de vapeur

Tableau des contenus

1. Aperçu de l’unité TRT

2. Analyse actuelle des opérations de l’unité TRT

3. Technologie avancée et méthode de conception pour l’optimisation et la transformation du passage de flux TRT

4. Résultat d’optimisation du passage de flux TRT

5. Système de renseignement sur l’efficacité énergétique et l’analyse de la vie en ligne pour la turbine à gaz du haut-à-feu

6. Portée d’optimisation et de transformation du passage du débit TRT et du respect de la norme

6.1.La transformation des flux TRT suit la norme

6.2.Transformation du flux TRT et portée de l’approvisionnement

7. Flux de transformation et cycle TRT

8. mesures visant à prolonger la durée de vie des feuilles et les avantages

9. Assurance de la qualité et assurance de la conformité au rendement

10. Service après-vente

10.1.TRT Transformation Site Service

10.2. Service de maintenance TRT à long terme

10.3. Fourniture à long terme de pièces de rechange telles que des lames

11. Annexe pertinente

Vue d’ensemble de l’unité 1.TRT

Le haut fourneau de 1250 m3 de l’entreprise (ci-après appelé « acier ») adopte l’enlèvement de la poussière de sac sec, et sa turbine à gaz de haut fourneau assortie TRT utilise la pression résiduelle du gaz de haut fourneau pour produire de l’électricité, apportant d’énormes avantages économiques à l’entreprise.

L’unité TRT a été conçue et fabriquée par Xi 'an Shangu Power Co., Ltd. utilisant les technologies Mitsui et Sulzer introduites dans ses premières années. Le nombre de modèles est MPG9.2-280.6/180.Par rapport à la technologie TRT la plus avancée dans les pays développés, il ya encore un grand écart dans l’indice de performance des unités nationales TRT, qui se reflète dans l’efficacité du passage des flux. Les unités nationales sont encore de l’ordre de 65 % à 75 %, ce qui est nettement inférieur au niveau avancé international de 84 à 92 %. Par conséquent, il est nécessaire d’optimiser le passage de flux des unités TRT en service.

Nous absorbons la technologie de conception de passage de turbine TRT la plus avancée d’Allemagne et du Japon et l’applique aux unités TRT actuellement en service en Chine, ce qui peut grandement améliorer l’efficacité de la TRT, c’est-à-dire en vertu du débit de gaz existant, de la pression, de la température et de la composition, la puissance de production de l’unité augmentera de 10 % à 20 %, ce qui créera plus d’avantages économiques et contribuant à la conservation de l’énergie et à la réduction des émissions.

Tableau 1 Paramètres de conception originales TRT

2.Analyse d’exploitation actuelle de l’unité TRT

Selon les dossiers d’exploitation historiques, l’analyse de l’exploitation de l’unité un certain jour (comme indiqué dans la figue 1) montre qu’avec la fluctuation du débit d’entrée, la valeur réelle d’efficacité de fonctionnement de l’unité se situe entre 60-75%.

État d’exploitation de la figuier 1 de l’unité TRT un certain jour (efficacité et débit d’entrée)

Dossier d’état d’exploitation de la TRT sur une certaine journée

L’analyse de la capacité de débit au point d’exploitation de ce type d’unité est la suivante :

Fi. 3 distribution de nombre mach de ce type d’unité avant modification du débit

Répartition de la vitesse de la figue 4 de ce type d’unité avant modification du débit

Grâce à l’analyse du champ de débit CFD tridimensionnel, on peut voir que la conception aérodynamique des lames statiques et des lames mobiles de ce type d’unité est relativement en arrière, et il y a beaucoup de problèmes dans la distribution du flux d’air : vitesse déraisonnable et distribution d’angle, écoulement séparé et profil vers l’arrière. Comme le montre la figue 4, le point de stagnation de la pale du rotor du deuxième étage s’écarte du bord d’avant et est situé à l’extrémité avant de la pression. Il y a une perte évidente d’angle d’impact. La région à grande vitesse de la surface d’aspiration augmente la perte de débit. Il existe des phénomènes évidents de séparation du débit sur les surfaces d’aspiration des pales du rotor du premier et du deuxième étage, ce qui entraîne une perte de vortex et un champ d’écoulement interne instable. Tous ces éléments ont entraîné une faible efficacité de débit et le passage du débit doit être optimisé.

3.Advanced Technology and Design Method for Optimization and Reconstruction of TRT Flow Passage 3.Advanced Technology and Design Method for Optimization and Reconstruction of TRT Flow Passage 3.Advanced Technology and Design Method for Optimization and Reconstruction of TRT Flow Passage 3

Résultats d’optimisation du passage de flux 4.TRT

La conception de l’optimisation des flux suit le processus d’analyse et de conception mentionné ci-dessus. Tout d’abord, le calcul et l’évaluation macro (unidimensionnel, bidimensionnel) et micro (CFD tridimensionnel) sont effectués sur l’unité actuelle afin d’analyser les problèmes aérodynamiques de la conception de l’unité actuelle. Puis combiné avec le concept de conception aérodynamique de turbine réactive avancée, l’arrangement de trajectoire de flux (unidimensionnel), le modèle de flux de commande de vortex (deux dimensions), la forme de lame et l’appariement de stade sont graduellement approfondis et optimisés, et enfin un schéma fiable de conception aérodynamique est formé.

Fig. 5 conception originale de flux d’avion méridien

Conception de hauteur et d’angle du canal meridian ;

-Optimisation de la répartition de la vitesse axiale; -Le meilleur rapport d’aspect lame; -Réduire la perte d’écart;

Optimisation de l’espacement de la lame :

-Réduire la perte secondaire de débit et la perte de sillage;

Refonte du contrôle du Vortex radial;

-Réduire la perte de flux secondaire; -Réduction de la perte d’angle d’attaque; -Optimiser l’angle d’échappement;

Fig. 6 conception de flux de plan méridien et arrangement de lame après optimisation de la conception unidimensionnelle et bidimensionnelle

Grâce à une conception unidimensionnelle et bidimensionnelle, une conception plus raisonnable de passage de flux de plan méridien peut être obtenue, ce qui rend la distribution de flux d’air plus uniforme, et la distribution de gouttes enthalpie à tous les niveaux et le réglage du degré de réaction ont tendance à être raisonnables. Le rapport d’aspect de la lame, la hauteur relative et d’autres paramètres géométriques clés affectant l’aérodynamique sont dans le meilleur intervalle. Combinant le profil avancé et la technologie de contrôle de vortex, la plupart des problèmes dans la conception aérodynamique originale peuvent être surmontés.

À l’aide des méthodes et méthodes d’optimisation décrites ci-dessus, les résultats tridimensionnels suivants sur le champ d’écoulement ont été obtenus selon les mêmes paramètres d’entrée.

Fi. 7 distribution de nombre mach après optimisation du débit pour les unités du même type

Comme on peut le voir à partir du chiffre ci-dessus, la perte d’angle d’impact est évidemment réduite après l’optimisation, et le décalage de la position de point de stagnation est corrigé. Il n’y a plus de séparation d’écoulement dans les pales du rotor, et la distribution du débit dans les pales de stator du deuxième étage est également améliorée. D’une manière générale, la conception optimisée rend la distribution du champ d’écoulement plus uniforme et raisonnable dans les directions axiales et radiales, réduit la séparation du fluide, la perte secondaire de débit, la perte d’angle d’empiètement et la perte d’échappement, et améliore considérablement l’efficacité globale.

La lame optimisée à deux étages est conçue avec le type de réaction pure, et l’appariement du coefficient de charge et du degré de réaction est proche de la valeur idéale, ce qui réduit considérablement la perte de vitesse résiduelle et améliore l’efficacité du diffuseur d’échappement.

Distribution de vitesse de la figue 8 après optimisation du débit pour les unités du même type

Tableau 3 Résultats d’optimisation des flux TRT

On peut voir de ce qui précède qu’après l’optimisation, l’efficacité interne du passage du débit atteint 86,0%, avec une augmentation de plus de 10%. Dans les mêmes conditions d’entrée (débit, pression, température, composition, etc.), la production unitaire augmente de 892 kW; par rapport à la valeur de conception de 7230kW.Selon le prix moyen industriel de l’électricité de 0,65 yuan par kilowattheure et l’utilisation annuelle de 8000h heures, l’augmentation annuelle de la production d’électricité est de 7,316 millions de kilowattheures et l’avantage de production d’électricité est de 4,638 millions de yuans.

Les performances de l’unité TRT dans des conditions de travail variables (charge partielle et charge de pointe) sont grandement améliorées, et la courbe d’efficacité est relativement plate par rapport à l’original dans une gamme de charge variable plus large, de sorte que l’unité TRT dans son ensemble est dans un état d’opération optimal à haut rendement.

La durée de vie des pales TRT est prolongée, l’intervalle des périodes de révision est prolongé et la charge de travail de révision est réduite.

Les problèmes de vibration des grandes pales, la température élevée de tuile de poussée et le type de l’unité sont résolus, et la sécurité et la facilité d’utilisation de l’unité sont améliorées.

Système de gestion 5.Intelligent pour l’efficacité énergétique en ligne et l’analyse de la vie de la turbine de haut-fourneau

Cette solution comprend également un ensemble de « système intelligent pour l’efficacité énergétique en ligne et la gestion de la vie de la turbine à gaz du haut fourneau » (système TELMMD). ce système peut non seulement analyser l’indice d’efficacité énergétique de la turbine à gaz en ligne et en temps réel, mais aussi générer une grande quantité de données pour le fonctionnement. grâce à l’algorithme intelligent du système et à son propre système d’experts, des suggestions d’optimisation des opérations sont données pour permettre à l’unité de fonctionner dans une zone de point d’efficacité plus élevée. Cependant, pour l’accumulation de poussière de la lame et l’érosion de la lame manquante type, à travers le module de prédiction intelligent intégré, le degré d’accumulation de poussière de lame et de type manquant de lame sont donnés par l’intelligence artificielle, fournissant la base de jugement scientifique pour prendre des mesures correspondantes.

Le système a la capacité de l’apprentissage automatique. Avec l’accumulation de données d’exploitation, l’analyse de l’efficacité énergétique et les rapports de prévision de la vie générés automatiquement par le système deviennent plus précis, ce qui facilite grandement le fonctionnement et l’entretien, rend le fonctionnement de la turbine à gaz du haut fourneau plus efficace et plus sain, améliore le taux d’exploitation et réduit les heures d’arrêt imprévues.

6.TRT Flow Passage Optimization Transformation Scope and Compliance Standard

6.1TRT Transformation des flux suivant les normes

GBT 28246-2012 "Blast Furnace Gas Energy Recovery Turbine Expander"

GBT 26137-2010 "Thermal Performance Test of Blast Furnace Gas Energy Recovery Turbine Expander"

JB/T4365 "Lubrication, scellage et ajustement du système d’huile"

JB/T9631 "Conditions techniques pour les moulages de fer de turbine à vapeur"

JB/T9637 "Conditions techniques pour l’assemblage de turbines"

GB/T7064 "Exigences techniques pour les moteurs synchrones de type Turbine"

GB6222 "National Gas Safety Regulations"

YBJ207 "Code for Construction and Acceptance of Metallurgical Machinery and Equipment Installation Engineering" Hydraulic, Pneumatic and Lubricating Systems.

Les travaux susmentionnels doivent mettre en œuvre les dernières normes nationales, les normes techniques nationales et les normes de l’industrie.

6.2TRT Transformation des flux et portée de l’approvisionnement

Selon le modèle d’unité TRT utilisateur et la situation réelle depuis qu’il a été mis en service, l’optimisation et la transformation du passage de flux comprend ce qui suit:

a). Remplacer toutes les lames statiques de deux étapes;

La conception de la lame de stator effectue le calcul multi-rond particulièrement pour le bord d’entrée R, qui s’adapte à la large gamme de variation de l’angle d’attaque d’entrée et assure une efficacité élevée dans diverses conditions de travail avec une large gamme avant et après le point de conception.

b). Remplacer le cylindre de roulement;

Le matériau de roulement de cylindre est QT400-15A, et la position centrale peut être ajustée structurellement pour compenser les erreurs de fabrication et assurer la coïncidence entre le centre de la coquille et le centre du rotor, assurant ainsi un dégagement petit et uniforme entre les pales et le mur du cylindre et améliorant la fiabilité et l’efficacité.

c). Remplacer toutes les lames mobiles de deux étapes;

La lame a d’excellentes performances aérodynamiques, et a les caractéristiques d’aucune accumulation de poussière et pas de blocage. La structure est garantie de répondre aux exigences de force et de vibration. La pale du rotor est faite d’acier inoxydable résistant à haute résistance et résistant à haute température. Le tenon adopte le type de sapin de haute résistance pour assurer la vie de fatigue de la lame. Toutes les lames mobiles sont testées pour la fréquence et enregistrées pour référence pendant l’entretien.

d). Remplacer le rotor (arbre principal);

L’arbre principal adopte la forge intégrale en acier en alliage 25CrNiMoV à haute résistance pour s’assurer que la structure de phase cristalline, les propriétés physiques et mécaniques du matériau répondent pleinement aux exigences du fonctionnement de la TRT, et que le rotor est soumis à un test d’équilibre dynamique.

e). Scellement des lames mobiles et statiques;

Le logiciel informatique est utilisé pour simuler l’environnement de travail, calculer strictement la souche et le déplacement de la lame dans chaque état requis, optimiser le dégagement de la pointe et le dégagement des racines, réduire la perte de fuite d’air et améliorer l’efficacité du débit.

Portée d’approvisionnement en transformation de la transformation de l’optimisation des flux d’unités MPG9.2-280.6/180 TRT

7.TRT Transformation Workflow and Cycle

Terminer tous les travaux de modification dans les 6 mois suivant la signature du contrat de modification d’optimisation TRT avec l’utilisateur, et la modification sur place et l’installation qui affecte vraiment le fonctionnement de TRT ne doit normalement pas dépasser 10 jours.

8.Mesures et avantages de la prolongation de la durée de vie utile de la lame

Pour les utilisateurs de l’unité TRT avec une teneur élevée en poussière et la durée de vie courte de la lame, la mise à niveau du matériau de lame (17-4PH) et la pulvérisation de revêtement en céramique sur la surface peuvent prolonger considérablement la durée de vie de la lame (plus du double de la durée de vie), prolonger l’intervalle de cycle de maintenance et réduire la charge de travail d’entretien.

Le matériau de 17-4PH (0Cr17Ni4Cu4Nb) est l’acier inoxydable martensitique durci de précipitation composé de cuivre et de niobium/columbium, qui a une résistance élevée, la dureté et la bonne corrosion. Après le traitement thermique, les propriétés mécaniques du produit sont plus parfaites, la résistance tendue est aussi élevée que 890-1030 N/ mm2, le produit a une bonne résistance à la corrosion à l’acide ou au sel, et la performance est meilleure que 2Cr13.

Tableau 3 Comparaison des propriétés matérielles des lames 17-4PH/2Cr13

Selon l’environnement de travail spécial des lames d’unité de TRT, le processus de pulvérisation a été amélioré adaptativement, et la technologie de céramique de pulvérisation de plasma a été appliquée à l’anticorrosion de surface des lames de TRT. La pulvérisation de plasma est un processus dans lequel le matériau fondu est fondu à haute température par le plasma, puis les particules de matériaux fondus sont poussées à la surface des pièces au moyen de gaz à grande vitesse pour former un revêtement. L’épaisseur du revêtement en céramique est de 0,35 mm. Sur la base d’assurer une bonne efficacité de débit pneumatique et la force de la lame, il a également une excellente résistance aux chocs thermiques et la résistance à l’épluchage. La rugosité de surface du revêtement est faible. La rugosité de surface de la céramique traitée peut atteindre 0,7 m, ce qui est très lisse. Lorsqu’il est utilisé en combinaison avec l’inhibiteur de l’échelle, l’effet de prolongation de la durée de vie de lame est évident. La pratique de nombreux utilisateurs de TRT prouve que les pales TRT de ce processus ont une bonne résistance à l’usure et la résistance à la corrosion.

Après 7 mois d’exploitation

Le matériau de lame de l’appareil est mis à niveau pendant 7 mois (enduit)

En adoptant la technologie de prolongation de la durée de vie mentionnée ci-dessus, la période d’entretien de la lame devrait être prolongée à 1,5-2 fois de la durée de vie d’origine, réduisant ainsi la fréquence d’entretien, économisant le coût d’entretien, et réduisant la perte des avantages d’économie d’énergie de l’arrêt.

9. Assurance de la qualité et assurance standard de performance

Veiller à ce que la technologie d’optimisation et de transformation du passage du débit de la turbine à gaz de la chaudière (TRT) soit avancée, sûre et fiable et présente des performances d’application similaires;

Assurer la qualité des pièces fournies, effectuer les inspections et les essais nécessaires sur toutes les pièces avant la livraison, et s’assurer que l’ensemble de la conception et de la fabrication répondent aux exigences de la réglementation pertinente; Les matériaux utilisés sont tous des matériaux qualifiés et peuvent fournir des documents de certification de qualité matérielle correspondantes;

Après l’installation et le débogage, les pièces fournies atteignent la sécurité et la fiabilité requises par la norme et répondent à la valeur cible de performance de la modification du débit :

Après l’optimisation et la transformation du flux TRT, selon les grandes lignes de l’évaluation du rendement convenues par les deux parties, selon les paramètres de conditions de travail stipulés dans l’accord, l’augmentation de l’énergie de production d’énergie TRT est garantie d’être supérieure à 892 kW.

10 Service après-vente

10.1 Service de site de la modernisation de TRT

Fournir aux utilisateurs un service après-vente efficace et de haute qualité, assigner des gestionnaires de services qualifiés et expérimentés, signaler régulièrement l’avancement de la mise en œuvre du projet de rénovation, livrer les pièces nécessaires à la rénovation conformément à l’accord et organiser des professionnels sur place du personnel/équipes de service technique pour être responsables de l’installation sur place, la mise en service et d’autres projets de service technique. Une fois que l’unité remaniée sera mise en service et évaluée dans les délais prévus, elle fournira des services techniques gratuits au cours de la période de garantie d’un an.

10.2 Service d’entretien TRT à long terme

Une équipe de maintenance composée d’ingénieurs et de professionnels de turbines fournit habituellement des services de maintenance, notamment :

Ouvrez le cylindre pour nettoyer le rotor; Réparation ou remplacement des lames mobiles; Réparation des parties usées du concentrateur du rotor; Remplacer tous les morceaux d’étanchéité sur l’arbre; Réparation de journal,

Le journal principal de l’arbre, la plaque de poussée et la rainure de racine de lame doivent être soumis à la détection des défauts de couleur.

Enlèvement de rouille, inspection de déformation et réparation des parties usées du cylindre de roulement;

Réparation ou remplacement fixe de lame, remplacement des roulements fixes de lame et d’autres accessoires;

Une fois le rotor réparé, l’équilibre dynamique à grande vitesse est effectué à une vitesse de 3000 r/min.

Vérifiez le dégagement entre les lames mobiles et statiques;

Bande de scellage et épingle de positionnement de cylindre requis pour l’installation du champ;

Service TRT requis par d’autres clients

10.3 Fourniture à long terme de pièces de rechange telles que des lames

Il a la capacité de la production et de la fabrication de lames, et dispose d’un entrepôt de pièces de rechange à lame. Les lames conventionnelles peuvent répondre aux besoins urgents des clients.

11.Annexes pertinentes

Liste des principales installations de transformation et de fabrication

Groupe d’outil de machine de commande numérique
Système de revêtement laser
Stellite Welding/High Frequency Quenching System
Dispositif d’installation et d’entretien de rotor
Groupe de machine de broyage et de polissage de ceinture abrasive

Liste des tables de l’équipement d’essai principal

Coordonner la machine à mesurer	Projecteur 50x
Instrument de mesure d’outil	Instrument de mesure de rugosité
Détecteur magnétique de défaut de particules	testeur de dureté brinell

11.1 Liste des clients

Fournisseur de la turbine principale

Shaanxi Blower (Groupe) Co., Ltd.

Chengdu Engine (Groupe) Co., Ltd.

Nanjing Turbine Motor (Groupe) Co., Ltd.

Harbin Steam Turbine Factory Co., Ltd.

Dongfang turbine à vapeur co., ltd

Beijing North Heavy Duty Truck Motor Co., Ltd.

......

Client final

Hebei Iron and Steel Co., Ltd.

Shandong Iron and Steel Group Co., Ltd.

Jiangsu Shagang Group Co., Ltd.

Lianfeng Steel (Zhangjiagang) Co., Ltd.

Changzhou Zhongtian Steel Group Co., Ltd.

Société du Groupe Gansu Jiugang

China Datang Group Corporation

China Resources Electric Power Holding Co., Ltd.

......

11.2 Expérience

Démantèlement et réparation de l’acier à rotor de 6 rotors en acier de Zhongtian Steel

Réparation du rotor no 10 de Zhongtian Iron and Steel Company par démantèlement et assemblage d’acier portant

Le rotor de Zhongtian Steel, qui démantèle et remplace les pales et répare le cylindre de roulement du rotor

Démontage de fer de groupe Shagang 2-TRT et remplacement d’un ensemble complet de pales dynamiques et statiques, revêtement laser de glande de rotor

Démontage du rotor huasheng du groupe Shagang de 7 tRT et remplacement d’un ensemble complet de lames dynamiques et statiques

Fabrication, assemblage et mise en service de la turbine à vapeur à pompe à huile coulissante de la CSIC

Tangshan Ruifeng Steel MPG9.7BPRT Rotor Bearing Cylinder Disassembly and Overhaul

Rotor Assemblage de Shagang First Coking 18MW Industrial Steam Turbine

Shandong Huantai Thermoelectric 25MW Haute Température et Haute pression Steam Turbine Rotor Démontage et lame d’assemblage

Démontage et réparation du rotor TRT dans Jinan Steel 3200 Blast Furnace

Démontage et assemblage du rotor de dernière étape de la turbine en acier Changqiang

Jiuquan Steel 3-TRT Rotor Dismantle and Replace Blades

Cartographie et fabrication de pales de démontage et d’assemblage pour le rotor TRT de " MAN Turbine " dans Benxi Steel

Optimisation du rotor à basse pression de Datang Baoding Turbine à vapeur 8-9-125MW

Optimisation de Jining Jinwei 50MW Combiné Cycle Steam Turbine

Optimisation de la turbine à vapeur à cycle combiné de 50 MW dans la centrale thermique de Beian

Reconstruction d’une turbine à vapeur de 100 MW dans la centrale électrique de Hulinhe

Optimisation de 25MW Steam Turbine Rotor Blade dans Lianfeng Steel

Optimisation de la pale de rotor de 3 BPRT dans Lianfeng Steel

Optimisation de la pale de rotor de 6 TRT dans Lianfeng Iron and Steel Company

Optimisation de la pale de rotor de 4 BPRT dans Lianfeng Steel

Optimisation de la pale de rotor de 7 TRT dans Lianfeng Iron and Steel Company

11.3 Photos connexes

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