高炉透平机湿式改干式后新定修模式的研究与应用

董玉

（河北钢铁集团唐山分公司，河北 唐山 063000）

由于唐钢能源科技公司北区3#高炉除尘系统由湿法改为干法，3#TRT也相应的由湿式改为干式。

（1）总结透平机停机后机组温度变化趋势，确定机组温度降到具备检修条件所需要的最短时间，提出并制定减少机组冷却时间的具体措施。

（2）总结TRT启机过程中透平机组温度变化趋势，确定透平机暖机所需要的最短时间。

（3）改造后TRT采用新型轴端密封形式，与原有密封形式相比降低材料备件和密封氮气消耗，减少检修次数和时间，增加发电量。

（4）制定修改干式TRT的维修技术标准、点检标准和维修作业标准。

1 立项背景

（1）国内外现状：近年来，高炉煤气干法除尘净化技术得到了广泛的应用和推广，一些大型炉容的高炉相继采用了干法除尘净化技术。高炉煤气干法除尘净化技术相对于过去的湿法除尘净化效率高、更为重要的是可以将TRT的发电量大幅提高，增加能量的回收利用，降低吨铁的能源消耗。为此炼铁部北区3#3200m3高炉除尘系统由湿法除尘改为干法布袋除尘，对应的3#TRT也相应的由湿式改为干式。

（2）存在问题：高炉除尘系统改造后，TRT入口高炉煤气温度、压力、流量较湿法除尘大幅升高，3#TRT改造前入口高炉煤气温度65℃、压力200kPa，改为干式后入口高炉煤气温度提高到145℃、压力提高到220kPa。入口高炉煤气温度的提升导致透平机本体温度较改造前有明显的提高，直接影响到透平机启机时间和停机检修时间。

（3）目的意义：确保TRT由湿式改干式后机组安全高效稳定运行，重新探索制定出一套适合干式机组定修模式，确保TRT检修顺利完成，科学合理的压缩检修时间，减少发电损耗。

2 总体思路

（1）总结透平机停机后机组温度变化趋势，确定机组检修需要的最短时间，提出并制定减少机组冷却时间的具体措施。

（2）总结TRT启机过程中透平机组温度变化趋势，确定透平机暖机所需要的最短时间。

（3）改造后TRT采用新型轴端密封形式，与原有密封形式相比具有显著优势。

（4）借鉴南区干式TRT的定修经验，同时在北区干式TRT机组定修过程中分析、积累经验，总结出一套适合北区湿式改干式后TRT的定修模式。

（5）制定修改干式TRT的维修技术标准、点检标准和维修作业标准。

3 技术方案与创新成果

3.1 减少TRT机组停机后透平机冷却时间

（1）3#高炉除尘系统改造后，3#TRT入口高炉煤气温度、压力、流量较湿法除尘大幅升高。3#TRT改造前入口高炉煤气温度65℃、压力200kPa，改为干式后入口高炉煤气温度提高到145℃、压力提高到220kPa。入口高炉煤气温度的提升导致透平机本体温度较改造前有明显的提高，直接影响到透平机启机时的暖机时间和停机后机组冷却时间。

透平机停机后机组温度变化趋势。2017年10月10日，3#TRT随三高炉定修，06:00停机，10:30分开始检修，11日20:40分检修完毕，11日22:40启机，12日02:36并网发电，检修共计30小时左右。

（2）为缩短透平机机组冷却时间，先后采取了多项措施，均取得了显著效果。①待机组氮气吹扫完成后，继续通入氮气冷却，使得从机组停机到透平机揭盖所需时间减少到7个小时。②待机组氮气吹扫完成后，打开进出口管道人孔门，接通轴流风机向透平机内吹入空气，使得从机组停机到透平机揭盖所需时间减少到6个小时。透平机揭盖后在转子两端接通轴流风机，使得机组冷却到可以拆除上承缸、上调节缸或进入机壳内部作业所需时间缩减到12个小时。③通过改造，在TRT进出口管道人孔门上增加一组氮气管道。需要控制氮气输入量，在透平机机壳温度100℃以上时，减少氮气输入量，避免机组快速冷却导致变形。在透平机机壳温度100℃以下时，增大氮气输入量，加快机组冷却速度，使得从机组停机到透平机揭盖所需时间减少到4个小时，到可以拆除上承缸、上调节缸或进入机壳内部作业所需时间缩减到8个小时。

3.2 确定TRT机组启机过程中透平机暖机所需最短时间

入口高炉煤气温度的提升直接影响到透平机启机时的暖机时间。改造前湿式TRT在检修结束后，首先通入氮气置换出机壳内部空气，再引入煤气直接启机升速冲临界，整个过程需要1个小时。改为干式TRT在检修结束后，仍是先通入氮气置换出机壳内部空气，再引入煤气启机升速。不同的是在升速阶段引入暖机过程，使转速稳定在1000r/min左右，控制转速，进行暖机，观察机组在此转速下振动值有无明显变化及各辅助系统情况。暖机时间视停机时间长短、主轴和机壳温度而定，通常需要4个小时。

3.3 新的轴端密封形式在TRT机组上的应用

原湿式TRT机组应用的轴端密封形式（见图1）是拉别令密封+碳环密封+N2密封组合轴封技术，即内部（里侧）为拉别令气封（J形齿密封及梳齿密封的一种），外部（外侧）为碳环密封。密封氮气从①②（氮气入口）以大于被密封煤气0.02～0.03MPa的压力进行封堵。

其轴端密封存在如下问题：①密封效果差，泄漏（严重）超标。②密封齿易磨损、损坏，密封失效或密封效果变差。③易产生不平衡气流激振。④碳环密封：出现碳环碎裂、拉簧卡槽、碳环硬化磨伤轴（套），碳环密封安装技术要求高，碳环后面拉簧的作用易使转子产生振动，不利转子的启动和运行。⑤氮气用量大。⑥密封轴（套）磨损。⑦碳环密封的碳环更换频繁，1年更换1～2次以上。⑧检修工期长。

图1 机组密封改造前结构示意图

为了改善轴端密封存在的问题，经与陕鼓研究讨论后，决定在干式透平机上采用成都爱迪电力设备有限公司生产的新型轴端密封。TRT新型轴端密封形式为：蜂窝密封+气膜密封+N2密封，见图2。图中气膜密封的优点非接触式密封，使用寿命长，借助N2形成气膜，密封效果好，安装上方便。①煤气泄漏大大减少。②新型密封寿命长，3年内不用换备件。③密封氮气用量大大降低。④新型密封组件易安装，并且改造后在以后更换备件时很简单容易。

3.4 总结制定新的定修模式，修改维修技术标准、点检标准和维修作业标准

图2 TRT新型轴端密封示意图

由于干式TRT与湿式TRT设备结构有所差别，我们借鉴唐钢其它干式TRT的定修经验，同时在北区干式TRT机组定修过程中分析、积累经验，总结出一套适合北区湿式改干式后TRT的定修模式，修改适用干式TRT的维修技术标准、点检标准和维修作业标准。利用此种定修模式，确保了机组稳定可靠运行，提高点检、检修质量和缩短检修作业时间。该项目自开始组织实施至全部完成并投入生产，经过近23个月的生产实践，TRT机组安全高效稳定运行。新的定修模式及维修技术标准、点检标准和维修作业标准的应用，确保动力部北区TRT检修顺利完成，科学合理的压缩检修时间，减少发电损耗。

4 实施效果

通过该项目的实施并在实际中的成功应用，为干式TRT的点检维修作业提供理论依据和执行标准，也为其他大型高炉配套TRT湿法改干法提供了一个成功范例。唐钢能源科技公司北区干式3#TRT机组定修过程中分析、积累经验，总结出一套适合北区湿式改干式后TRT的定修模式，修改适用干式TRT的维修技术标准、点检标准和维修作业标准，确保了机组稳定可靠运行，提高点检、检修质量和缩短检修作业时间。通过采用新型密封形式降低材料备件和密封氮气消耗，减少检修次数和时间，增加发电量。