干熄焦發(fā)電熱力優(yōu)化綜合改造及應(yīng)用

河北張宣高科科技有限公司 馬薇

1 引言

5#、6#干熄焦發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要頻繁啟停機(jī)、調(diào)整負(fù)荷，由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，射水泵出力不夠，凝汽器達(dá)不到預(yù)定期望值，采用新技術(shù)新增一套水環(huán)真空系統(tǒng)，自編控制程序，完善調(diào)試真空泵連鎖控制程序，保障凝汽器的真空度。對(duì)循環(huán)水及冷卻水系統(tǒng)管道進(jìn)行改造，對(duì)涼水塔系統(tǒng)進(jìn)行輔備輪修等手段，提升設(shè)備真空，降低能耗，提高熱力系統(tǒng)綜合利用率。采用自創(chuàng)“隨動(dòng)式密封油擋裝置”消除軸封油脂泄漏，消除環(huán)境污染及火災(zāi)隱患。

2 技術(shù)方案

2.1 新型隨動(dòng)式密封油檔裝置

新型隨動(dòng)式油擋改變傳統(tǒng)固定齒片式油擋無(wú)法調(diào)整的局限性，突破了傳統(tǒng)油擋設(shè)計(jì)理念，將油擋分為內(nèi)、外環(huán)兩部分[1]。新型隨動(dòng)式密封油封如圖1所示，外環(huán)固定在傳統(tǒng)油擋位置，內(nèi)環(huán)在外環(huán)內(nèi)，同外環(huán)在軸向及徑向均存在一定間隙，通過(guò)底部的高強(qiáng)防磨彈簧支承用來(lái)抵消內(nèi)環(huán)的重量，保證內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)子始終保持同心同步。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)子之間形成一層一定剛度的油膜，油膜起到了良好的密封作用，形成一道沿軸向外漏油的有效屏障。在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子的軌跡為橢圓形狀，內(nèi)環(huán)可以隨著轉(zhuǎn)子的運(yùn)行而隨之運(yùn)動(dòng)，但內(nèi)環(huán)始終不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)環(huán)始終與轉(zhuǎn)子軸同心同步。

新型隨動(dòng)式密封油檔裝置的改造方法，具體工藝過(guò)程為：一是以設(shè)備實(shí)際尺寸為基礎(chǔ)，甄選高溫耐磨的內(nèi)環(huán)材料，最低可耐350℃，熱脹系數(shù)與金屬在一個(gè)量級(jí)內(nèi)，加工密封油封內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)尺寸按環(huán)寬為35～55mm，環(huán)厚為15～35mm。內(nèi)環(huán)直徑略大于密封處轉(zhuǎn)軸直徑以0～0.05mm 為準(zhǔn)，此材質(zhì)高溫下能夠保持較好的間隙，穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)內(nèi)環(huán)材料必須具有良好的自潤(rùn)滑性能，使用壽命長(zhǎng)，不損傷轉(zhuǎn)子軸。二是在隨動(dòng)密封油封內(nèi)環(huán)上部用M6-8 的螺紋，用以安裝支承固定彈簧，以保證在設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，內(nèi)環(huán)始終與轉(zhuǎn)子軸運(yùn)動(dòng)，保證不論設(shè)備在任何工況都能夠保持一定的間隙，促使密封油膜的形成。三是采用固定內(nèi)環(huán)的彈簧片，內(nèi)環(huán)下部的防磨彈簧能夠抵消內(nèi)環(huán)的一定重量，保證良好的隨軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證良好的間隙密封。此結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)固定齒片式油檔密封因無(wú)法調(diào)整，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸振幅大時(shí)造成磨損后無(wú)法補(bǔ)償而導(dǎo)致的間隙變大，進(jìn)而達(dá)不到密封要求，引起油脂泄漏的問(wèn)題。四是新型隨動(dòng)密封油檔裝置的外環(huán)將原油封“J”型拉別密封令片切除，并進(jìn)行銑削加工開(kāi)槽，銑削尺寸按槽寬略大于內(nèi)環(huán)0.5～0.7mm，槽深大于內(nèi)環(huán)厚度5～10mm。五是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、安裝維修方便，此新型隨動(dòng)式密封油檔具備長(zhǎng)期穩(wěn)定良好的密封效果。

2.2 干熄焦水環(huán)真空泵控制程序優(yōu)化

水環(huán)真空泵控制系統(tǒng)優(yōu)化解決了射水泵出力不足的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)真空泵的遠(yuǎn)程控制，完善真空泵的控制連鎖，保證凝汽器的真空度[2]。

控制程序優(yōu)化功能實(shí)現(xiàn)（程序控制系統(tǒng)編寫(xiě)調(diào)試由部?jī)?nèi)自控人員獨(dú)立完成）步驟為：一是機(jī)組投運(yùn)前判斷進(jìn)口氣動(dòng)閥關(guān)狀態(tài)（EV-ZK502A），首先啟動(dòng)真空泵（MZ-ZK704ST）運(yùn)行。二是真空泵遠(yuǎn)方、故障常規(guī)聯(lián)鎖（MZ-ZK704J、MZ-ZK704 F）。三是當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)（設(shè)定值為-85kPa，相對(duì)絕壓為15kPa）動(dòng)作（防止真空泵倒灌），進(jìn)口氣動(dòng)閥（YV-ZK602B）開(kāi)閥指令（YV-ZK602B），進(jìn)口氣動(dòng)閥開(kāi)狀態(tài)（EV-ZK502B）顯示。四是當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)PS-ZK201 動(dòng)作，啟動(dòng)廠內(nèi)備用真空泵運(yùn)行。五是機(jī)組停運(yùn)，發(fā)進(jìn)口氣動(dòng)閥關(guān)閥指令（YVZK602A），進(jìn)口氣動(dòng)閥關(guān)狀態(tài)（EV-ZK502A）顯示。六是汽水分離器液位（LT-ZK405）顯示（4～20mA 對(duì)應(yīng)0～300mm）。七是當(dāng)汽水分離器液位低信號(hào)（LT-ZK405A）來(lái)（70mm），汽水分離器補(bǔ)水電磁閥（YV-ZK606）帶電，當(dāng)汽水分離器液位高信號(hào)（LT-ZK405B）來(lái)（150mm），汽水分離器補(bǔ)水電磁閥（YV-ZK606）失電。敷設(shè)真空泵、壓力開(kāi)關(guān)、進(jìn)口氣動(dòng)閥、汽水分離器到控制柜的控制電纜，并將信號(hào)接到對(duì)應(yīng)控制通道。

編制控制程序?yàn)椋阂皇瞧蛛x器液位、真空泵電流顯示程序。汽水分離器液位、真空泵電流顯示如圖2所示。二是真空泵、進(jìn)口氣動(dòng)閥、補(bǔ)水電動(dòng)閥連鎖控制程序，包括進(jìn)口氣動(dòng)閥與壓力開(kāi)關(guān)、真空泵的連鎖控制程序，汽水分離器液位與補(bǔ)水電池閥的連鎖控制程序，以及報(bào)警程序等。連鎖控制程序如圖3所示。

圖2 汽水分離器液位、真空泵電流顯示

圖3 連鎖控制程序

真空泵畫(huà)面組態(tài)及編輯，真空泵操作畫(huà)面如圖4所示。畫(huà)面包括真空泵的連鎖投入切除按鈕、補(bǔ)水電池閥的投入切除按鈕、進(jìn)口電動(dòng)閥、真空泵、補(bǔ)水電池閥的遠(yuǎn)程控制按鈕、顯示真空泵電流和汽水分離器液位等。水環(huán)真空泵投運(yùn)以來(lái)，確保了凝汽器真空度，為機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了真空泵的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)連鎖控制程序的投入，精準(zhǔn)地控制了汽水分離器液位，凝汽器真空度得到了有效控制，降低了崗位人員頻繁操作啟停涉水泵的頻次，連鎖保護(hù)啟停功能，使任意一臺(tái)射水泵可以隨時(shí)自動(dòng)啟泵，避免了誤操作的可能，有效降低了崗位勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖4 真空泵操作畫(huà)面

2.3 干熄焦設(shè)備冷卻回水管道改造

5#、6#干熄焦循環(huán)水泵站工藝流程如圖5所示，由吸水池（+2m）至循環(huán)水泵進(jìn)口，出口至凝汽器進(jìn)口，凝汽器出口母管（DN800，壓力0.27MPa）分出6根DN400管道至涼水塔（+18m），經(jīng)涼水塔冷卻風(fēng)機(jī)冷卻后回歸吸水池[3]。干熄焦設(shè)備冷卻由吸水池經(jīng)冷卻泵至設(shè)備冷卻部位，冷卻后流至積水池，積水池水一部分經(jīng)提升泵（潛水泵）加壓后（DN200，壓力0.45MPa） 與凝汽器出口母管聯(lián)通。

圖5 5#、6#干熄焦循環(huán)水泵站工藝流程

循環(huán)水泵和冷卻泵相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 循環(huán)水泵和冷卻泵相關(guān)參數(shù)

經(jīng)相關(guān)參數(shù)分析，設(shè)備補(bǔ)水量過(guò)大原因是管道設(shè)計(jì)不合理，積水池內(nèi)部水量經(jīng)提升泵（P=F/S）作用后由于管道壓力原因和水位高度原因等造成提升泵供水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定供水量，造成積水池內(nèi)部水量無(wú)法回歸至吸水池而大量溢流。經(jīng)研究決定，對(duì)干熄焦設(shè)備冷卻回水管道進(jìn)行改造，連鎖控制程序如圖5所示。

圖5 連鎖控制程序

干熄焦設(shè)備冷卻回水管道改造完成后，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。改造前系統(tǒng)日補(bǔ)水量1800～2300t，改造后系統(tǒng)日補(bǔ)水量750～1300t，系統(tǒng)日節(jié)水1000～1100t。

2.4 干熄焦涼水塔系統(tǒng)檢修

涼水塔工作原理是將需要降溫的工業(yè)循環(huán)水以噴淋的形式以霧狀均勻淋到玻璃纖維填料上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)將安裝在塔頂?shù)妮S流冷卻風(fēng)機(jī)將設(shè)備周?chē)h(huán)境冷空氣以虹吸原理抽吸進(jìn)晾水塔內(nèi)，通過(guò)水與空氣的充分接觸換熱，再有冷卻風(fēng)機(jī)帶動(dòng)塔內(nèi)氣體流動(dòng)循環(huán)，將換熱后的熱氣流帶出，以達(dá)到降低水溫進(jìn)行冷卻的目的[4]。

5#、6#干熄焦發(fā)電系統(tǒng)涼水塔設(shè)備運(yùn)行情況為兩開(kāi)一備，設(shè)備使用多年，涼水塔管道腐蝕泄漏，填料、收水器老化損壞，噴頭堵塞、損壞缺失等情況存在，直接降低換熱冷卻面積，導(dǎo)致降溫效果差，影響設(shè)備的真空效果，增加設(shè)備能耗，造成設(shè)備運(yùn)行能源浪費(fèi)，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，為解決這一問(wèn)題，對(duì)涼水塔進(jìn)行備機(jī)輪修處理。采用此種形式的涼水塔冷卻，因塔體質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及安裝精度高的要求，同時(shí)節(jié)約施工費(fèi)用，使用安全，維護(hù)維修方便，運(yùn)行成本顯著降低。采用噴射噴淋增加換熱空間原理進(jìn)行冷卻，顯著降低填料結(jié)垢堵塞以及風(fēng)機(jī)損壞的可能概率，為設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定順行提供了保障。冷卻晾水塔內(nèi)熱水在霧態(tài)下與循環(huán)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行熱量交換，由于晾水塔內(nèi)風(fēng)阻小及合理的風(fēng)筒與風(fēng)葉角度設(shè)計(jì)，氣水比提高，晾水塔內(nèi)風(fēng)場(chǎng)分布合理循環(huán)，減少壁流等原因，使晾水塔的降溫效果明顯。噴霧裝置均勻地分布在塔內(nèi)，出水速度小，同時(shí)塔頂安裝有水霧收集裝置，在一定程度上減少飄水量，降低了大量的補(bǔ)水，節(jié)水的同時(shí)消除了冬季因飄水產(chǎn)生環(huán)境結(jié)冰安全隱患。

3 實(shí)施效果

張宣科技5#、6#干熄焦發(fā)電系統(tǒng)綜合提升及改造應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)施后，按系統(tǒng)日節(jié)水量1050t，水單價(jià)按3.45 元/m3計(jì)算，項(xiàng)目改造后年節(jié)水132.22 萬(wàn)元， 按電單價(jià)0.56 元/kWh, 蒸汽發(fā)電成本0.34元/kWh,計(jì)算年可創(chuàng)效227.33萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

張宣科技5#6#干熄焦發(fā)電系統(tǒng)綜合提升及改造應(yīng)用，降低了設(shè)備冷卻循環(huán)水的補(bǔ)水量，有效地利用了能源，節(jié)約了成本，降低了崗位人員頻繁操作啟停射水泵的頻次，避免了誤操作的可能。同時(shí)消除設(shè)備泄露安全隱患，避免環(huán)境污染，真空度顯著提高，設(shè)備能耗明顯降低，實(shí)現(xiàn)了資源高效利用和能源高效轉(zhuǎn)化，建立起能源循環(huán)利用的生產(chǎn)體系，提高自發(fā)電量，為全面推進(jìn)張宣科技資源綜合利用及節(jié)能降耗等方面作出了積極貢獻(xiàn)，對(duì)張宣科技轉(zhuǎn)型升級(jí)及高質(zhì)量發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。