高爐透平機(jī)濕式改干式后新定修模式的研究與應(yīng)用

董玉

（河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司，河北 唐山 063000）

由于唐鋼能源科技公司北區(qū)3#高爐除塵系統(tǒng)由濕法改為干法，3#TRT也相應(yīng)的由濕式改為干式。

（1）總結(jié)透平機(jī)停機(jī)后機(jī)組溫度變化趨勢，確定機(jī)組溫度降到具備檢修條件所需要的最短時(shí)間，提出并制定減少機(jī)組冷卻時(shí)間的具體措施。

（2）總結(jié)TRT啟機(jī)過程中透平機(jī)組溫度變化趨勢，確定透平機(jī)暖機(jī)所需要的最短時(shí)間。

（3）改造后TRT采用新型軸端密封形式，與原有密封形式相比降低材料備件和密封氮?dú)庀?，減少檢修次數(shù)和時(shí)間，增加發(fā)電量。

（4）制定修改干式TRT的維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1 立項(xiàng)背景

（1）國內(nèi)外現(xiàn)狀：近年來，高爐煤氣干法除塵凈化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，一些大型爐容的高爐相繼采用了干法除塵凈化技術(shù)。高爐煤氣干法除塵凈化技術(shù)相對于過去的濕法除塵凈化效率高、更為重要的是可以將TRT的發(fā)電量大幅提高，增加能量的回收利用，降低噸鐵的能源消耗。為此煉鐵部北區(qū)3#3200m3高爐除塵系統(tǒng)由濕法除塵改為干法布袋除塵，對應(yīng)的3#TRT也相應(yīng)的由濕式改為干式。

（2）存在問題：高爐除塵系統(tǒng)改造后，TRT入口高爐煤氣溫度、壓力、流量較濕法除塵大幅升高，3#TRT改造前入口高爐煤氣溫度65℃、壓力200kPa，改為干式后入口高爐煤氣溫度提高到145℃、壓力提高到220kPa。入口高爐煤氣溫度的提升導(dǎo)致透平機(jī)本體溫度較改造前有明顯的提高，直接影響到透平機(jī)啟機(jī)時(shí)間和停機(jī)檢修時(shí)間。

（3）目的意義：確保TRT由濕式改干式后機(jī)組安全高效穩(wěn)定運(yùn)行，重新探索制定出一套適合干式機(jī)組定修模式，確保TRT檢修順利完成，科學(xué)合理的壓縮檢修時(shí)間，減少發(fā)電損耗。

2 總體思路

（1）總結(jié)透平機(jī)停機(jī)后機(jī)組溫度變化趨勢，確定機(jī)組檢修需要的最短時(shí)間，提出并制定減少機(jī)組冷卻時(shí)間的具體措施。

（2）總結(jié)TRT啟機(jī)過程中透平機(jī)組溫度變化趨勢，確定透平機(jī)暖機(jī)所需要的最短時(shí)間。

（3）改造后TRT采用新型軸端密封形式，與原有密封形式相比具有顯著優(yōu)勢。

（4）借鑒南區(qū)干式TRT的定修經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在北區(qū)干式TRT機(jī)組定修過程中分析、積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套適合北區(qū)濕式改干式后TRT的定修模式。

（5）制定修改干式TRT的維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 技術(shù)方案與創(chuàng)新成果

3.1 減少TRT機(jī)組停機(jī)后透平機(jī)冷卻時(shí)間

（1）3#高爐除塵系統(tǒng)改造后，3#TRT入口高爐煤氣溫度、壓力、流量較濕法除塵大幅升高。3#TRT改造前入口高爐煤氣溫度65℃、壓力200kPa，改為干式后入口高爐煤氣溫度提高到145℃、壓力提高到220kPa。入口高爐煤氣溫度的提升導(dǎo)致透平機(jī)本體溫度較改造前有明顯的提高，直接影響到透平機(jī)啟機(jī)時(shí)的暖機(jī)時(shí)間和停機(jī)后機(jī)組冷卻時(shí)間。

透平機(jī)停機(jī)后機(jī)組溫度變化趨勢。2017年10月10日，3#TRT隨三高爐定修，06:00停機(jī)，10:30分開始檢修，11日20:40分檢修完畢，11日22:40啟機(jī)，12日02:36并網(wǎng)發(fā)電，檢修共計(jì)30小時(shí)左右。

（2）為縮短透平機(jī)機(jī)組冷卻時(shí)間，先后采取了多項(xiàng)措施，均取得了顯著效果。①待機(jī)組氮?dú)獯祾咄瓿珊?，繼續(xù)通入氮?dú)饫鋮s，使得從機(jī)組停機(jī)到透平機(jī)揭蓋所需時(shí)間減少到7個(gè)小時(shí)。②待機(jī)組氮?dú)獯祾咄瓿珊螅蜷_進(jìn)出口管道人孔門，接通軸流風(fēng)機(jī)向透平機(jī)內(nèi)吹入空氣，使得從機(jī)組停機(jī)到透平機(jī)揭蓋所需時(shí)間減少到6個(gè)小時(shí)。透平機(jī)揭蓋后在轉(zhuǎn)子兩端接通軸流風(fēng)機(jī)，使得機(jī)組冷卻到可以拆除上承缸、上調(diào)節(jié)缸或進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)部作業(yè)所需時(shí)間縮減到12個(gè)小時(shí)。③通過改造，在TRT進(jìn)出口管道人孔門上增加一組氮?dú)夤艿?。需要控制氮?dú)廨斎肓?，在透平機(jī)機(jī)殼溫度100℃以上時(shí)，減少氮?dú)廨斎肓?，避免機(jī)組快速冷卻導(dǎo)致變形。在透平機(jī)機(jī)殼溫度100℃以下時(shí)，增大氮?dú)廨斎肓?，加快機(jī)組冷卻速度，使得從機(jī)組停機(jī)到透平機(jī)揭蓋所需時(shí)間減少到4個(gè)小時(shí)，到可以拆除上承缸、上調(diào)節(jié)缸或進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)部作業(yè)所需時(shí)間縮減到8個(gè)小時(shí)。

3.2 確定TRT機(jī)組啟機(jī)過程中透平機(jī)暖機(jī)所需最短時(shí)間

入口高爐煤氣溫度的提升直接影響到透平機(jī)啟機(jī)時(shí)的暖機(jī)時(shí)間。改造前濕式TRT在檢修結(jié)束后，首先通入氮?dú)庵脫Q出機(jī)殼內(nèi)部空氣，再引入煤氣直接啟機(jī)升速沖臨界，整個(gè)過程需要1個(gè)小時(shí)。改為干式TRT在檢修結(jié)束后，仍是先通入氮?dú)庵脫Q出機(jī)殼內(nèi)部空氣，再引入煤氣啟機(jī)升速。不同的是在升速階段引入暖機(jī)過程，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1000r/min左右，控制轉(zhuǎn)速，進(jìn)行暖機(jī)，觀察機(jī)組在此轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值有無明顯變化及各輔助系統(tǒng)情況。暖機(jī)時(shí)間視停機(jī)時(shí)間長短、主軸和機(jī)殼溫度而定，通常需要4個(gè)小時(shí)。

3.3 新的軸端密封形式在TRT機(jī)組上的應(yīng)用

原濕式TRT機(jī)組應(yīng)用的軸端密封形式（見圖1）是拉別令密封+碳環(huán)密封+N2密封組合軸封技術(shù)，即內(nèi)部（里側(cè)）為拉別令氣封（J形齒密封及梳齒密封的一種），外部（外側(cè)）為碳環(huán)密封。密封氮?dú)鈴蘑佗冢ǖ獨(dú)馊肟冢┮源笥诒幻芊饷簹?.02～0.03MPa的壓力進(jìn)行封堵。

其軸端密封存在如下問題：①密封效果差，泄漏（嚴(yán)重）超標(biāo)。②密封齒易磨損、損壞，密封失效或密封效果變差。③易產(chǎn)生不平衡氣流激振。④碳環(huán)密封：出現(xiàn)碳環(huán)碎裂、拉簧卡槽、碳環(huán)硬化磨傷軸（套），碳環(huán)密封安裝技術(shù)要求高，碳環(huán)后面拉簧的作用易使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)，不利轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)和運(yùn)行。⑤氮?dú)庥昧看?。⑥密封軸（套）磨損。⑦碳環(huán)密封的碳環(huán)更換頻繁，1年更換1～2次以上。⑧檢修工期長。

圖1 機(jī)組密封改造前結(jié)構(gòu)示意圖

為了改善軸端密封存在的問題，經(jīng)與陜鼓研究討論后，決定在干式透平機(jī)上采用成都愛迪電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的新型軸端密封。TRT新型軸端密封形式為：蜂窩密封+氣膜密封+N2密封，見圖2。圖中氣膜密封的優(yōu)點(diǎn)非接觸式密封，使用壽命長，借助N2形成氣膜，密封效果好，安裝上方便。①煤氣泄漏大大減少。②新型密封壽命長，3年內(nèi)不用換備件。③密封氮?dú)庥昧看蟠蠼档?。④新型密封組件易安裝，并且改造后在以后更換備件時(shí)很簡單容易。

3.4 總結(jié)制定新的定修模式，修改維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 TRT新型軸端密封示意圖

由于干式TRT與濕式TRT設(shè)備結(jié)構(gòu)有所差別，我們借鑒唐鋼其它干式TRT的定修經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在北區(qū)干式TRT機(jī)組定修過程中分析、積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套適合北區(qū)濕式改干式后TRT的定修模式，修改適用干式TRT的維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。利用此種定修模式，確保了機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高點(diǎn)檢、檢修質(zhì)量和縮短檢修作業(yè)時(shí)間。該項(xiàng)目自開始組織實(shí)施至全部完成并投入生產(chǎn)，經(jīng)過近23個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，TRT機(jī)組安全高效穩(wěn)定運(yùn)行。新的定修模式及維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，確保動(dòng)力部北區(qū)TRT檢修順利完成，科學(xué)合理的壓縮檢修時(shí)間，減少發(fā)電損耗。

4 實(shí)施效果

通過該項(xiàng)目的實(shí)施并在實(shí)際中的成功應(yīng)用，為干式TRT的點(diǎn)檢維修作業(yè)提供理論依據(jù)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，也為其他大型高爐配套TRT濕法改干法提供了一個(gè)成功范例。唐鋼能源科技公司北區(qū)干式3#TRT機(jī)組定修過程中分析、積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套適合北區(qū)濕式改干式后TRT的定修模式，修改適用干式TRT的維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保了機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高點(diǎn)檢、檢修質(zhì)量和縮短檢修作業(yè)時(shí)間。通過采用新型密封形式降低材料備件和密封氮?dú)庀?，減少檢修次數(shù)和時(shí)間，增加發(fā)電量。