任建勇 趙吉炳

（山鋼集團(tuán)日照分公司能源環(huán)保中心，山東日照276800）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)與社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)能源的需求量不斷增加。能源利用中，消費(fèi)不合理、浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題日益突出。中國(guó)是世界上焦炭第一生產(chǎn)大國(guó)，熄焦是焦炭生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的濕法熄焦用大量的水直接噴灑在熾熱的焦炭上使其冷卻，產(chǎn)生大量的粉塵等有毒氣體，嚴(yán)重污染大氣，腐蝕設(shè)備。干熄焦技術(shù)具有重大的節(jié)能環(huán)保意義，避免了濕法熄焦時(shí)急劇冷卻對(duì)焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響，降低了高爐焦比與煉鐵成本，完全節(jié)省了熄焦用水，還避免了對(duì)周圍設(shè)備的腐蝕及大氣污染。

1 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

干熄焦系統(tǒng)由干熄爐及其附屬設(shè)備、汽輪機(jī)及發(fā)電部分等組成，紅焦由焦罐臺(tái)車上圓形旋轉(zhuǎn)焦罐接受，在電機(jī)車牽引下移動(dòng)到干熄焦提升井架底部。焦罐下降與裝入料斗上料斗結(jié)合，焦罐下降至底部開(kāi)始裝入紅焦，在提升機(jī)牽引下原路返回至提升井架底部的空焦罐臺(tái)車上。

紅焦裝入干熄爐后進(jìn)入預(yù)存室，與循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換被冷卻后，由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。循環(huán)氣體經(jīng)干熄爐斜道區(qū)進(jìn)入環(huán)形煙道匯集后流出干熄爐，經(jīng)除塵器分離粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐加熱水產(chǎn)生一定過(guò)熱蒸汽，經(jīng)二次除塵器進(jìn)一步分離細(xì)顆粒焦粉后進(jìn)入給水預(yù)熱器換熱，溫度降至130℃繼續(xù)冷卻焦炭[1]。

干熄爐是干熄焦電站的重要裝置之一，干熄爐內(nèi)循環(huán)氣體與焦炭流動(dòng)問(wèn)題是干熄爐運(yùn)行的核心問(wèn)題。焦炭冷卻過(guò)程主要發(fā)生在干熄爐的冷卻段，從干熄爐底部130℃左右低溫惰性循環(huán)氣體向上流動(dòng)，被冷卻至200℃以下的焦炭從干熄爐底部排出。循環(huán)氣體溫度升高至900℃，從干熄爐斜道區(qū)進(jìn)入環(huán)形煙道匯集后流出干熄爐進(jìn)入余熱鍋爐。

2 延長(zhǎng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)間的方法

系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)是傳遞熱量的介質(zhì)，為使干熄爐內(nèi)熱量保證余熱鍋爐壓力，在1#、2#干熄焦應(yīng)采取迅速減小風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度，3#干熄焦采取減小液力耦合器開(kāi)度方法保持干熄爐內(nèi)熱量，以延長(zhǎng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。在降低負(fù)荷前提下利用循環(huán)風(fēng)量，減少進(jìn)入鍋爐內(nèi)的余熱，保持鍋爐蒸發(fā)量降至30 t/h，維持汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)電負(fù)荷在6 MW運(yùn)轉(zhuǎn)。

干熄焦系統(tǒng)有6處充N2點(diǎn)，3處密封冷卻處用充N2點(diǎn)常開(kāi)，循環(huán)風(fēng)機(jī)前后兩充N2點(diǎn)在系統(tǒng)可燃成分異常時(shí)打開(kāi)，干熄焦裝置停止作業(yè)時(shí)兩系統(tǒng)充N2閥立即關(guān)閉。經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)壓縮后N2會(huì)有溫升，穿過(guò)干熄爐下部低溫層時(shí)也會(huì)有溫升，這樣就減小了對(duì)循環(huán)氣體溫度的影響，有利于延長(zhǎng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

干熄焦工藝中，有導(dǎo)入空氣燃燒與補(bǔ)充N2稀釋兩種方法可控制循環(huán)氣體中可燃?xì)怏w成分濃度。空氣導(dǎo)入口導(dǎo)入空氣后會(huì)將循環(huán)氣體中可燃成分燒掉，并釋放大量熱量，這就提高了鍋爐入口溫度。干熄焦裝置停止作業(yè)時(shí)應(yīng)打開(kāi)空氣導(dǎo)入閥，到現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉旁通流量所有中栓，避免低溫循環(huán)氣體進(jìn)入環(huán)型煙道。在鍋爐入口溫度高時(shí)導(dǎo)入空氣后對(duì)鍋爐蒸發(fā)量影響較大，能在短時(shí)間內(nèi)提高鍋爐入口溫度，為延長(zhǎng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)提供有利的熱源供給。

給水預(yù)熱器功能為吸收利用循環(huán)氣體的熱量，減少除氧器所用熱量，利于降低干熄爐入口循環(huán)溫度，提高焦炭冷卻效果。正常生產(chǎn)時(shí)給水預(yù)熱器保持在85℃，在干熄焦裝置停止作業(yè)時(shí)，應(yīng)提高進(jìn)入給水預(yù)熱器水溫，用以提高干熄爐入口循環(huán)氣體的溫度至130℃以上，以提供更多蒸汽給汽輪機(jī)延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

3 不同運(yùn)行方式對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

采用不同的運(yùn)行方式，將使得凝汽器等輔助設(shè)備的工況不同，導(dǎo)致汽輪機(jī)組理想循環(huán)熱效率在不同運(yùn)行方式下有所不同，從而影響其經(jīng)濟(jì)性。

設(shè)滑壓與定壓兩種運(yùn)行方式的機(jī)組設(shè)計(jì)初溫、初壓等均相同，設(shè)熱后蒸汽溫度等于設(shè)計(jì)值，各機(jī)再熱壓損基本相等，則中壓缸的進(jìn)汽壓力相同。不同運(yùn)行方式中低壓缸熱力線相同，只需比較高壓缸的熱經(jīng)濟(jì)性。兩種不同運(yùn)行方式在變負(fù)荷下的主蒸汽溫度不同，使中低壓缸效率受影響。滑壓運(yùn)行機(jī)組蒸汽溫度不變，各負(fù)荷下的新汽容積流量基本不變，比焓降與內(nèi)效率不變。節(jié)流配汽定壓運(yùn)行方式的機(jī)組在部分負(fù)荷下?lián)p失較大節(jié)流，其具體差值與調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)計(jì)參與、噴嘴組個(gè)數(shù)等因素有關(guān)。

隨著蒸汽參數(shù)的提高，機(jī)組中給水泵耗功占主機(jī)功率比重也隨之增大。直流爐新汽壓力為250 ata時(shí)，給水泵耗功占比增加到4%。滑壓運(yùn)行給水泵在部分負(fù)荷下耗功減少，負(fù)荷由設(shè)計(jì)值下降。如負(fù)荷下降多，則采用滑壓運(yùn)行方式。初壓在超臨界壓力下，降到一定負(fù)荷，滑壓運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)。設(shè)計(jì)初壓低的機(jī)組，滑壓運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)負(fù)荷性更低。節(jié)流配汽定壓運(yùn)行方式機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性較低。

負(fù)荷低于50%的定壓運(yùn)行鍋爐，很難維持新溫度不變。負(fù)荷降低10%，則新汽溫度降10℃[2]，可在更低的負(fù)荷范圍維持新汽溫度少變。在低負(fù)荷時(shí)滑壓運(yùn)行方式可提高循環(huán)熱效率。

滑壓運(yùn)行方式機(jī)組高壓缸排汽焓值高。鍋爐結(jié)構(gòu)型式部分負(fù)荷下隨通氣量減少，再熱器吸收熱量減少，滑壓運(yùn)行方式可維持再熱汽溫不變。定壓噴嘴配汽機(jī)組再熱器中需吸收熱量多，再熱汽溫難以保證，負(fù)荷偏低時(shí)降低較多。再熱汽溫的降低會(huì)使低壓缸末幾級(jí)蒸汽濕度增大，影響汽輪機(jī)裝置循環(huán)熱效率，從而影響機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。

低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)采用不同運(yùn)行方式，其經(jīng)濟(jì)性影響因素包括鍋爐、凝汽器等主要輔機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)參數(shù)及負(fù)荷設(shè)備狀態(tài)等。在分析機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)綜合考慮多種因素，為了定量確定低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，應(yīng)分析汽輪機(jī)、各主要輔機(jī)及其系統(tǒng)變工況理論，進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)研究。

4 提高汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的措施

在汽輪機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)前，測(cè)試凝汽器真空嚴(yán)密性，保證真空系統(tǒng)可正常運(yùn)行。仔細(xì)檢查真空系統(tǒng)，及時(shí)解決出現(xiàn)的故障問(wèn)題。調(diào)整工作系統(tǒng)的供汽壓力，避免出現(xiàn)蒸汽泄漏現(xiàn)象。定期清洗凝汽膠球，提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，減少運(yùn)行中的能量消耗。確保真空系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。將射水池中的水溫保持在較低狀態(tài)，保證真空系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

汽輪機(jī)運(yùn)行中應(yīng)注意維持在允許的額定負(fù)荷范圍，避免加大汽輪機(jī)運(yùn)行中的能量損耗。盡量全部開(kāi)啟運(yùn)行中的汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥，從而在額定負(fù)荷內(nèi)減少蒸汽損失。滿足汽輪機(jī)的額定負(fù)荷工作是提高其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要措施，使用汽輪機(jī)前，應(yīng)詳細(xì)閱讀使用說(shuō)明，綜合汽輪機(jī)的使用規(guī)則，了解使用中的注意事項(xiàng)及額定負(fù)荷等情況，確保合規(guī)操作，以提高汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

通過(guò)水溫判斷回?zé)嵯到y(tǒng)的工作狀態(tài)，確保加熱器處于有水運(yùn)行狀態(tài)，以提高回?zé)嵯到y(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。對(duì)加熱器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行，對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，及時(shí)處理運(yùn)行故障，保證回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行。

要提高汽輪機(jī)使用管理人員的經(jīng)濟(jì)節(jié)能意識(shí)，建立完善的汽輪機(jī)生產(chǎn)管理制度，促使管理人員積極宣傳節(jié)能環(huán)保與經(jīng)濟(jì)理念。確保工作人員的使用維護(hù)工作規(guī)范，避免因不當(dāng)操作損壞設(shè)備，以提高汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。依據(jù)完善的生產(chǎn)管理制度，減少運(yùn)行投入成本，各崗位間加強(qiáng)溝通，及時(shí)合理調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)時(shí)監(jiān)控汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，確保汽輪機(jī)的運(yùn)行安全與經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了采用復(fù)合滑壓運(yùn)行方式的優(yōu)越性，比較研究了不同變負(fù)荷運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性及安全性的影響。汽輪機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)采用定壓運(yùn)行效率更優(yōu)；部分負(fù)荷下采用滑壓運(yùn)行，調(diào)節(jié)溫度與高壓缸排汽溫度變化較小，較定壓運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性有所提高，能夠有效減小汽輪機(jī)組的熱應(yīng)力，提高設(shè)備的運(yùn)行安全性。