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新钢155t/h干熄焦电站发电出力不足的分析与处理研究

陈式献，廖宏，唐剀

(新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001)

摘 要：结合新钢155t/h干熄焦发电的工艺流程，对干熄焦发电设备发电出力不足的原因进行了分析与处理。

关 键 词：CDQ；余热发电；发电出力不足；推力瓦温

1 概述

干法熄焦是目前国内外应用较广泛的一项节能技术，其英文名称为Coke Dry Quenching，简称CDQ。

干法熄焦技术是在干熄焦过程中，将红焦由干熄炉的顶部装入，低温惰性气体由循环风机进入干熄炉冷却段的红焦层进行热交换，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，吸收红焦潜热后温度升高的惰性气体从干熄炉环形烟道排出后再进入干熄焦余热锅炉进行换热，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机带动发电机进行发电，干熄焦余热锅炉进行热交换后冷却的惰性气体则重新进入循环风机并再次鼓入干熄炉。

新钢焦化厂155t/h干熄焦工程于2008年开工建设，是新钢推进低碳经济和节能减排的重点建设工程之一。该系统由干熄焦装置、干熄焦锅炉与发电系统、运焦系统、生产辅助设施组成。与传统的湿法熄焦相比，干法熄焦的显著特点是节能减排，即通过较为先进的干式熄焦技术，既提高了焦炭质量，达到控制污染，改善炼焦生产环境的目的，同时又回收了大量红焦显热，产生高压蒸汽用于发电，节约了能源。

新钢155t/h干熄焦电站项目在工艺方案选择上，采用了成熟、可靠、先进的技术，其生产工艺水平在节能、环保和自动化控制等方面为国内先进水平。

该系统汽轮机型号为C20－8.83/0.98，汽轮机为高压、双缸冲动式，进汽压力为8.83+0.196－0.294MPa，进汽温度为535+10－15℃，额定进汽量为81.1t/h。

2 发电能力不足原因分析

2．1 存在的问题

干熄焦发电的工艺流程是干熄焦锅炉产生的蒸汽带动汽轮机，部分蒸汽经过做功后降压至0.98MPa，抽出这部分低压蒸汽供生产使用，剩余蒸汽则排至汽轮机排汽室，通过凝汽器凝结成水，凝结水再由凝结水泵送至除盐水箱。汽轮机带动发电机发出的电能通过10kV电缆线路直接并网于新钢二总降。干熄焦发电的工艺流程示意图见图1。

新钢155t/h干熄焦电站于2009年8月建成投产。投产以来，该系统的设备一直存在着较多的问题，主要表现为机组运行时主推力瓦温度过高，轴承振动大，润滑油温度高，安全保护装置误动作和凝结水泵等辅机故障。为此，设备制造商与设备安装单位多次派出专家和检修人员，对机组进行过多次整改、检修，甚至重新设计和更换了机组的部分部件，但汽轮发电机组运行中主推力瓦温度过高和轴承振动大的问题一直没能得到解决。汽轮发电机组负荷达到12MW时，机组轴承主推力瓦温达95℃左右，轴承振动达81μm，推力瓦温与轴振动值均超出机组设定报警值，因此整套机组无法满负荷发电，发电能力只达到设计指标的60%，致使新钢焦化厂155t/h干熄焦装置产生的蒸汽无法全部消化，每天都有大量蒸汽被放散。

2．2 机组推力瓦温高的原因分析

汽轮发电机组的推力瓦温过高一直是困扰汽轮发电机稳定发电，满负荷发电及安全运行的难题。

推力瓦温过高或轴向推力过大，会导致机组产生保护停机。如果推力瓦块被磨损或烧坏，会使汽轮机通流部分发生碰撞、磨损等严重事故，所以推力瓦的正常工作是保障机组安全运行的重要条件之一。影响推力瓦块温度的因素很多，一般来说推力瓦块温度的高低反映了汽轮机组的设计、制造、安装水平及检修质量水平。

2．2．1 设备安装、检修质量的影响

1)机组安装、检修中轴承和轴颈的扬度不一致，会使工作瓦中某区域的瓦块温度偏高，当轴颈前扬值大于轴承前扬值较多时，会造成推力瓦上部温度比下部温度高。

2)轴承定位销配合紧力不合适，易导致组装时轴承体上、下部错位，使上、下推力瓦块承受的推力大小不同，从而造成上、下推力瓦温度不一样。

3)轴承球面安装紧力不合适，会使机组运行中轴承在推力作用下随轴定位能力变差，从而使推力瓦块所承受的推力不一致，造成部分瓦块温度高。

另外，推力瓦块的本体厚度差及安装原因等均可造成推力瓦温度高。

2．2．2 设备制造质量的影响

1)转子的制造质量差时会造成推力盘瓢偏值大，使运行时产生推力后各瓦块在同一时间所承受的推力差较大，运行中推力不断发生变化，会使油膜的建立不稳定，从而导致工作面瓦块温度高。

2)机组挡油环制造质量差时会造成瓦块随转子转动时挡油环不能自由活动，从而破坏了油膜的正常建立，使瓦块和推力盘间形成少油膜状态，最终导致推力瓦温高。

3)轴承球面座加工光洁度较差时也会造成推力瓦温高。

2．2．3 机组设计的影响

在机组设计时，计算的轴向推力大小、润滑油量、汽缸热量辐射、轴承结构形式和轴瓦油隙大小均会影响机组运行时的推力瓦温度。

3 改进措施

新钢第一动力厂于2011年8月2日对停止运行的汽轮发电机组进行了揭盖检查处理并于8月5日晚重新投入运行，针对推力瓦温度高的原因主要采取了以下措施：

1)对机组推力瓦间隙进行实测与调整，改进推力轴承进油口间隙，调整机组中心，确保轴颈扬度等参数满足设备要求；2)根据设备运行工况及机组膨胀变化情况，将推力背均匀磨去5μm，将推力瓦间隙调整为42μm，从而增大了进油间隙，提高了润滑油量。

4 效果

通过采取相应处理措施，机组运行负荷增加到17.2MW时，机组的主推力瓦温仅为74℃，轴振动为66μm，主推力瓦温及振动均在正常范围内。改造前后主推力瓦温度在不同工况下的温度变化见表1。该机组自2011年8月5日至2012年3月运行期间，各项运行参数均正常，只要焦化厂生产的蒸汽量充足，155t/h干熄焦电站发电机组就能够达到额定功率。