干熄焦发电热力优化综合改造及应用

河北张宣高科科技有限公司 马薇

1 引言

5#、6#干熄焦发电系统设备根据实际生产需要频繁启停机、调整负荷，由于设备运行时间较长，射水泵出力不够，凝汽器达不到预定期望值，采用新技术新增一套水环真空系统，自编控制程序，完善调试真空泵连锁控制程序，保障凝汽器的真空度。对循环水及冷却水系统管道进行改造，对凉水塔系统进行辅备轮修等手段，提升设备真空，降低能耗，提高热力系统综合利用率。采用自创“随动式密封油挡装置”消除轴封油脂泄漏，消除环境污染及火灾隐患。

2 技术方案

2.1 新型随动式密封油档装置

新型随动式油挡改变传统固定齿片式油挡无法调整的局限性，突破了传统油挡设计理念，将油挡分为内、外环两部分[1]。新型随动式密封油封如图1所示，外环固定在传统油挡位置，内环在外环内，同外环在轴向及径向均存在一定间隙，通过底部的高强防磨弹簧支承用来抵消内环的重量，保证内环与转子始终保持同心同步。当转子转动时，内环与转子之间形成一层一定刚度的油膜，油膜起到了良好的密封作用，形成一道沿轴向外漏油的有效屏障。在运行过程中转子的轨迹为椭圆形状，内环可以随着转子的运行而随之运动，但内环始终不转动，内环始终与转子轴同心同步。

新型随动式密封油档装置的改造方法，具体工艺过程为：一是以设备实际尺寸为基础，甄选高温耐磨的内环材料，最低可耐350℃，热胀系数与金属在一个量级内，加工密封油封内环，内环尺寸按环宽为35～55mm，环厚为15～35mm。内环直径略大于密封处转轴直径以0～0.05mm 为准，此材质高温下能够保持较好的间隙，稳定性强，同时内环材料必须具有良好的自润滑性能，使用寿命长，不损伤转子轴。二是在随动密封油封内环上部用M6-8 的螺纹，用以安装支承固定弹簧，以保证在设备高速旋转过程中，内环始终与转子轴运动，保证不论设备在任何工况都能够保持一定的间隙，促使密封油膜的形成。三是采用固定内环的弹簧片，内环下部的防磨弹簧能够抵消内环的一定重量，保证良好的随轴运动，同时保证良好的间隙密封。此结构解决了传统固定齿片式油档密封因无法调整，当转子轴振幅大时造成磨损后无法补偿而导致的间隙变大，进而达不到密封要求，引起油脂泄漏的问题。四是新型随动密封油档装置的外环将原油封“J”型拉别密封令片切除，并进行铣削加工开槽，铣削尺寸按槽宽略大于内环0.5～0.7mm，槽深大于内环厚度5～10mm。五是结构比较简单、安装维修方便，此新型随动式密封油档具备长期稳定良好的密封效果。

2.2 干熄焦水环真空泵控制程序优化

水环真空泵控制系统优化解决了射水泵出力不足的问题，同时实现真空泵的远程控制，完善真空泵的控制连锁，保证凝汽器的真空度[2]。

控制程序优化功能实现（程序控制系统编写调试由部内自控人员独立完成）步骤为：一是机组投运前判断进口气动阀关状态（EV-ZK502A），首先启动真空泵（MZ-ZK704ST）运行。二是真空泵远方、故障常规联锁（MZ-ZK704J、MZ-ZK704 F）。三是当压力开关（设定值为-85kPa，相对绝压为15kPa）动作（防止真空泵倒灌），进口气动阀（YV-ZK602B）开阀指令（YV-ZK602B），进口气动阀开状态（EV-ZK502B）显示。四是当压力开关PS-ZK201 动作，启动厂内备用真空泵运行。五是机组停运，发进口气动阀关阀指令（YVZK602A），进口气动阀关状态（EV-ZK502A）显示。六是汽水分离器液位（LT-ZK405）显示（4～20mA 对应0～300mm）。七是当汽水分离器液位低信号（LT-ZK405A）来（70mm），汽水分离器补水电磁阀（YV-ZK606）带电，当汽水分离器液位高信号（LT-ZK405B）来（150mm），汽水分离器补水电磁阀（YV-ZK606）失电。敷设真空泵、压力开关、进口气动阀、汽水分离器到控制柜的控制电缆，并将信号接到对应控制通道。

编制控制程序为：一是汽水分离器液位、真空泵电流显示程序。汽水分离器液位、真空泵电流显示如图2所示。二是真空泵、进口气动阀、补水电动阀连锁控制程序，包括进口气动阀与压力开关、真空泵的连锁控制程序，汽水分离器液位与补水电池阀的连锁控制程序，以及报警程序等。连锁控制程序如图3所示。

图2 汽水分离器液位、真空泵电流显示

图3 连锁控制程序

真空泵画面组态及编辑，真空泵操作画面如图4所示。画面包括真空泵的连锁投入切除按钮、补水电池阀的投入切除按钮、进口电动阀、真空泵、补水电池阀的远程控制按钮、显示真空泵电流和汽水分离器液位等。水环真空泵投运以来，确保了凝汽器真空度，为机组经济运行提供了基础，实现了真空泵的远程控制，同时连锁控制程序的投入，精准地控制了汽水分离器液位，凝汽器真空度得到了有效控制，降低了岗位人员频繁操作启停涉水泵的频次，连锁保护启停功能，使任意一台射水泵可以随时自动启泵，避免了误操作的可能，有效降低了岗位劳动强度。

图4 真空泵操作画面

2.3 干熄焦设备冷却回水管道改造

5#、6#干熄焦循环水泵站工艺流程如图5所示，由吸水池（+2m）至循环水泵进口，出口至凝汽器进口，凝汽器出口母管（DN800，压力0.27MPa）分出6根DN400管道至凉水塔（+18m），经凉水塔冷却风机冷却后回归吸水池[3]。干熄焦设备冷却由吸水池经冷却泵至设备冷却部位，冷却后流至积水池，积水池水一部分经提升泵（潜水泵）加压后（DN200，压力0.45MPa） 与凝汽器出口母管联通。

图5 5#、6#干熄焦循环水泵站工艺流程

循环水泵和冷却泵相关参数见表1。

表1 循环水泵和冷却泵相关参数

经相关参数分析，设备补水量过大原因是管道设计不合理，积水池内部水量经提升泵（P=F/S）作用后由于管道压力原因和水位高度原因等造成提升泵供水量远远小于额定供水量，造成积水池内部水量无法回归至吸水池而大量溢流。经研究决定，对干熄焦设备冷却回水管道进行改造，连锁控制程序如图5所示。

图5 连锁控制程序

干熄焦设备冷却回水管道改造完成后，设备运转正常。改造前系统日补水量1800～2300t，改造后系统日补水量750～1300t，系统日节水1000～1100t。

2.4 干熄焦凉水塔系统检修

凉水塔工作原理是将需要降温的工业循环水以喷淋的形式以雾状均匀淋到玻璃纤维填料上，通过驱动电机将安装在塔顶的轴流冷却风机将设备周围环境冷空气以虹吸原理抽吸进晾水塔内，通过水与空气的充分接触换热，再有冷却风机带动塔内气体流动循环，将换热后的热气流带出，以达到降低水温进行冷却的目的[4]。

5#、6#干熄焦发电系统凉水塔设备运行情况为两开一备，设备使用多年，凉水塔管道腐蚀泄漏，填料、收水器老化损坏，喷头堵塞、损坏缺失等情况存在，直接降低换热冷却面积，导致降温效果差，影响设备的真空效果，增加设备能耗，造成设备运行能源浪费，运行不经济，为解决这一问题，对凉水塔进行备机轮修处理。采用此种形式的凉水塔冷却，因塔体质量小，结构简单，减少对基础的设计及安装精度高的要求，同时节约施工费用，使用安全，维护维修方便，运行成本显著降低。采用喷射喷淋增加换热空间原理进行冷却，显著降低填料结垢堵塞以及风机损坏的可能概率，为设备长期稳定顺行提供了保障。冷却晾水塔内热水在雾态下与循环进风进行热量交换，由于晾水塔内风阻小及合理的风筒与风叶角度设计，气水比提高，晾水塔内风场分布合理循环，减少壁流等原因，使晾水塔的降温效果明显。喷雾装置均匀地分布在塔内，出水速度小，同时塔顶安装有水雾收集装置，在一定程度上减少飘水量，降低了大量的补水，节水的同时消除了冬季因飘水产生环境结冰安全隐患。

3 实施效果

张宣科技5#、6#干熄焦发电系统综合提升及改造应用项目实施后，按系统日节水量1050t，水单价按3.45 元/m3计算，项目改造后年节水132.22 万元， 按电单价0.56 元/kWh, 蒸汽发电成本0.34元/kWh,计算年可创效227.33万元。

4 结语

张宣科技5#6#干熄焦发电系统综合提升及改造应用，降低了设备冷却循环水的补水量，有效地利用了能源，节约了成本，降低了岗位人员频繁操作启停射水泵的频次，避免了误操作的可能。同时消除设备泄露安全隐患，避免环境污染，真空度显著提高，设备能耗明显降低，实现了资源高效利用和能源高效转化，建立起能源循环利用的生产体系，提高自发电量，为全面推进张宣科技资源综合利用及节能降耗等方面作出了积极贡献，对张宣科技转型升级及高质量发展起到积极的推动作用。