高爐透平機濕式改干式后新定修模式的研究與應用

董玉

（河北鋼鐵集團唐山分公司，河北 唐山 063000）

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

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

（2）總結TRT啟機過程中透平機組溫度變化趨勢，確定透平機暖機所需要的最短時間。

（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氣消耗，減少檢修次數和時間，增加發電量。

（4）制定修改干式TRT的維修技術標準、點檢標準和維修作業標準。

1 立項背景

（1）國內外現狀：近年來，高爐煤氣干法除塵凈化技術得到了廣泛的應用和推廣，一些大型爐容的高爐相繼采用了干法除塵凈化技術。高爐煤氣干法除塵凈化技術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3#3200m3高爐除塵系統由濕法除塵改為干法布袋除塵，對應的3#TRT也相應的由濕式改為干式。

（2）存在問題：高爐除塵系統改造后，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致透平機本體溫度較改造前有明顯的提高，直接影響到透平機啟機時間和停機檢修時間。

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

2 總體思路

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

（2）總結TRT啟機過程中透平機組溫度變化趨勢，確定透平機暖機所需要的最短時間。

（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勢。

（4）借鑒南區干式TRT的定修經驗，同時在北區干式TRT機組定修過程中分析、積累經驗，總結出一套適合北區濕式改干式后TRT的定修模式。

（5）制定修改干式TRT的維修技術標準、點檢標準和維修作業標準。

3 技術方案與創新成果

3.1 減少TRT機組停機后透平機冷卻時間

（1）3#高爐除塵系統改造后，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致透平機本體溫度較改造前有明顯的提高，直接影響到透平機啟機時的暖機時間和停機后機組冷卻時間。

透平機停機后機組溫度變化趨勢。2017年10月10日，3#TRT隨三高爐定修，06:00停機，10:30分開始檢修，11日20:40分檢修完畢，11日22:40啟機，12日02:36并網發電，檢修共計30小時左右。

（2）為縮短透平機機組冷卻時間，先后采取了多項措施，均取得了顯著效果。①待機組氮氣吹掃完成后，繼續通入氮氣冷卻，使得從機組停機到透平機揭蓋所需時間減少到7個小時。②待機組氮氣吹掃完成后，打開進出口管道人孔門，接通軸流風機向透平機內吹入空氣，使得從機組停機到透平機揭蓋所需時間減少到6個小時。透平機揭蓋后在轉子兩端接通軸流風機，使得機組冷卻到可以拆除上承缸、上調節缸或進入機殼內部作業所需時間縮減到12個小時。③通過改造，在TRT進出口管道人孔門上增加一組氮氣管道。需要控制氮氣輸入量，在透平機機殼溫度100℃以上時，減少氮氣輸入量，避免機組快速冷卻導致變形。在透平機機殼溫度100℃以下時，增大氮氣輸入量，加快機組冷卻速度，使得從機組停機到透平機揭蓋所需時間減少到4個小時，到可以拆除上承缸、上調節缸或進入機殼內部作業所需時間縮減到8個小時。

3.2 確定TRT機組啟機過程中透平機暖機所需最短時間

入口高爐煤氣溫度的提升直接影響到透平機啟機時的暖機時間。改造前濕式TRT在檢修結束后，首先通入氮氣置換出機殼內部空氣，再引入煤氣直接啟機升速沖臨界，整個過程需要1個小時。改為干式TRT在檢修結束后，仍是先通入氮氣置換出機殼內部空氣，再引入煤氣啟機升速。不同的是在升速階段引入暖機過程，使轉速穩定在1000r/min左右，控制轉速，進行暖機，觀察機組在此轉速下振動值有無明顯變化及各輔助系統情況。暖機時間視停機時間長短、主軸和機殼溫度而定，通常需要4個小時。

3.3 新的軸端密封形式在TRT機組上的應用

原濕式TRT機組應用的軸端密封形式（見圖1）是拉別令密封+碳環密封+N2密封組合軸封技術，即內部（里側）為拉別令氣封（J形齒密封及梳齒密封的一種），外部（外側）為碳環密封。密封氮氣從①②（氮氣入口）以大于被密封煤氣0.02～0.03MPa的壓力進行封堵。

其軸端密封存在如下問題：①密封效果差，泄漏（嚴重）超標。②密封齒易磨損、損壞，密封失效或密封效果變差。③易產生不平衡氣流激振。④碳環密封：出現碳環碎裂、拉簧卡槽、碳環硬化磨傷軸（套），碳環密封安裝技術要求高，碳環后面拉簧的作用易使轉子產生振動，不利轉子的啟動和運行。⑤氮氣用量大。⑥密封軸（套）磨損。⑦碳環密封的碳環更換頻繁，1年更換1～2次以上。⑧檢修工期長。

圖1 機組密封改造前結構示意圖

為了改善軸端密封存在的問題，經與陜鼓研究討論后，決定在干式透平機上采用成都愛迪電力設備有限公司生產的新型軸端密封。TRT新型軸端密封形式為：蜂窩密封+氣膜密封+N2密封，見圖2。圖中氣膜密封的優點非接觸式密封，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年內不用換備件。③密封氮氣用量大大降低。④新型密封組件易安裝，并且改造后在以后更換備件時很簡單容易。

3.4 總結制定新的定修模式，修改維修技術標準、點檢標準和維修作業標準

圖2 TRT新型軸端密封示意圖

由于干式TRT與濕式TRT設備結構有所差別，我們借鑒唐鋼其它干式TRT的定修經驗，同時在北區干式TRT機組定修過程中分析、積累經驗，總結出一套適合北區濕式改干式后TRT的定修模式，修改適用干式TRT的維修技術標準、點檢標準和維修作業標準。利用此種定修模式，確保了機組穩定可靠運行，提高點檢、檢修質量和縮短檢修作業時間。該項目自開始組織實施至全部完成并投入生產，經過近23個月的生產實踐，TRT機組安全高效穩定運行。新的定修模式及維修技術標準、點檢標準和維修作業標準的應用，確保動力部北區TRT檢修順利完成，科學合理的壓縮檢修時間，減少發電損耗。

4 實施效果

通過該項目的實施并在實際中的成功應用，為干式TRT的點檢維修作業提供理論依據和執行標準，也為其他大型高爐配套TRT濕法改干法提供了一個成功范例。唐鋼能源科技公司北區干式3#TRT機組定修過程中分析、積累經驗，總結出一套適合北區濕式改干式后TRT的定修模式，修改適用干式TRT的維修技術標準、點檢標準和維修作業標準，確保了機組穩定可靠運行，提高點檢、檢修質量和縮短檢修作業時間。通過采用新型密封形式降低材料備件和密封氮氣消耗，減少檢修次數和時間，增加發電量。