煙氣輪機課件

煙氣輪機1第一節(jié)概述一、煙氣輪機的應(yīng)用

煙氣輪機在石油煉廠流化催化裂化裝置再生煙氣能量回收系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用。23456789部件裝配圖101112二、煙氣輪機的結(jié)構(gòu)型式與組成1314煙氣輪機的結(jié)構(gòu)除要滿足工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的要求外，還應(yīng)適應(yīng)高溫、高速和高速催化劑粉塵氣流沖蝕的工藝要求。151．轉(zhuǎn)子組件1617動葉片和盤采用GH864鍛件，并葉身噴涂了“長城一號”耐磨涂層。18第Ⅰ、Ⅱ級動葉的三維模型192．進氣機殼20213．過渡機殼22234．排氣機殼245．軸承箱及軸承軸承箱系水平剖分結(jié)構(gòu)，由箱體和箱蓋組成，探頭，并接有軸承潤滑油進、出口管線。其上裝有軸承、油封和測轉(zhuǎn)速、測軸振動軸承部件由兩個徑向軸承和一個軸向止推軸承組成。2526金斯伯雷止推軸承276．軸封氣路系統(tǒng)為防止煙氣和潤滑油泄漏，一般設(shè)置兩種密封系統(tǒng)：(1)軸密封氣路系統(tǒng)；(2)軸承密封氣路系統(tǒng)。2829蜂窩密封307．輪盤蒸汽冷卻系統(tǒng)318．潤滑油系統(tǒng)329．監(jiān)測系統(tǒng)軸振動、軸位移和轉(zhuǎn)速監(jiān)測。軸承溫度監(jiān)測，采用預(yù)埋在瓦塊內(nèi)的鉑熱電阻絲測量，監(jiān)測前后徑向軸承和止推軸承溫度。3310．底座底座為焊接件，支承排氣機殼的兩個支座用水冷卻，以保證機組的中心標(biāo)高不變。34煙氣輪機：（1）制造廠蘭煉機械廠（2）型號YLⅡ--10000B（3）進口流量（1760-2006）Nm3/min（4）進口壓力0.3138MPa（絕）（5）進口溫度700℃（6）出口壓力0.1078MPa（絕）（7）出口溫度539℃（8）壓比3.038（9）絕熱焓降266.975千焦/千克（10）介質(zhì)再生煙氣（11）煙氣平均定壓比熱1.3787千焦/千克35（12）煙氣分子量M29.089（13）煙氣比熱比1.2623（14）額定轉(zhuǎn)速5703rpm（15）臨界轉(zhuǎn)速7500rpm（16）總效率不少于85％（17）功率8795KW（18）轉(zhuǎn)向從煙機入口方向看為逆時針旋轉(zhuǎn)（19）煙氣組成％（體積）

CO2：13.71O2：1.74N2：71.61H2O：12.94（20）葉輪級數(shù)兩級（21）軸密封型式多階迷宮密封；蒸汽注入和凈化風(fēng)注入隔離，中間抽汽（22）徑向軸承類型四油葉滑動軸承（23）止推軸承類型金氏伯利軸承36第二節(jié)煙氣輪機級的工作原理一、級的工作過程

37383940單、多級煙氣輪機的優(yōu)點多級煙氣輪機的特點在于回收效率高，合理的設(shè)計可使效率達到88%左右，但是其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)量多,特別是增加了轉(zhuǎn)動零件,導(dǎo)致設(shè)計制造成本高、可靠性下降.單級的特點是結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計制造成本低、可靠性高，但回收效率不理想，特別是高落壓比情況下，單級效率在70%左右?，F(xiàn)有的煙氣輪機工作落壓比在“3”左右，原單級結(jié)構(gòu)不能完全有效回收煙氣壓力能.41第三節(jié)煙氣在級內(nèi)流道中的流動規(guī)律與對葉片磨損的影響一、煙氣在流道內(nèi)的流動規(guī)律

帶有固體微粒的氣流進入煙氣輪機時，在靜葉和動葉流道內(nèi)除極細(xì)小微粒(一般指小于5μ的顆粒)基本上隨氣流一起運動，造成比單純氣流有較大的粘性作用和粘性損失外，一些較大的顆粒由于慣性較大。42二、影響葉片沖蝕磨損的因素1．微粒的濃度與顆粒尺寸

催化劑微粒的濃度對葉片的磨損影響是很大的。

國內(nèi)外大量實踐表明，含粉塵濃度是造成葉片磨損的主要原因之一。432．粉塵微粒和葉片的沖擊速度(相對速度)在影響葉片磨損的諸因素中，微粒速度影響是相當(dāng)大的。一般認(rèn)為，葉片沖蝕磨損；單位質(zhì)量顆粒所產(chǎn)生質(zhì)量或容積的磨損量與微粒速度的2～3次方成正比。

速度指數(shù)與材料的溫度有關(guān)。在裝置發(fā)生二次燃燒時，除了降低葉片的持久壽命外，對葉片的磨損也將造成嚴(yán)重后果。44微粒速度取決于氣體速度和粉塵顆粒大小。因此，在設(shè)計上一般靠控制氣體速度來限制微粒速度，以減少葉片的磨損。

采用多級煙機，可大大地降低煙氣速度和粉塵微粒速度，從而有效地減小了葉片的磨損。45煙機結(jié)垢原因分析（1）煙機入口細(xì)粉濃度高為煙氣輪機催化劑粘連結(jié)垢提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，是引起煙機結(jié)垢的根本原因。（2）原料油或其它途徑引入的金屬離子Ca、Fe、Ni沉積在催化劑的表層，沉積在催化劑表層的金屬離子在磨損的過程中脫離催化劑母體形成細(xì)粉，并富集了大量的金屬。這些細(xì)粉有很強的吸收SOX和CO2的能力，形成低熔點共熔物，增加了煙機催化劑粘連結(jié)垢的趨勢。（3）旋風(fēng)系統(tǒng)故障造成分離效率下降，是造成煙氣中催化劑粉塵濃度過高從而導(dǎo)致煙機內(nèi)催化劑結(jié)垢的主要原因。特別是臥管式三旋存在著單管負(fù)荷分配不均，容易造成部分分離單管負(fù)荷過大而發(fā)生單管內(nèi)的結(jié)垢進而發(fā)生單管堵死，導(dǎo)致三旋的分離效果下降。

46煙機結(jié)垢原因分析（4）靜電吸附粘連：在催化裂化裝置中，催化劑顆粒以10～20m/s的線速度高速運行，顆粒之間或顆粒與管壁之間會產(chǎn)生劇烈的摩擦作用，從而產(chǎn)生靜電電荷，導(dǎo)致催化劑以靜電的形式被吸附到煙機或管壁上。當(dāng)催化裂化裝置高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，磨損的催化劑細(xì)粉中的金屬含量遠遠高于平衡劑，這些金屬離子加速了催化劑細(xì)粉的靜電吸附作用，從而導(dǎo)致催化劑的靜電粘連和堆積。而當(dāng)平衡劑中的金屬鐵含量超標(biāo)時，在催化劑再生過程中，鐵金屬與煙氣中的硫會形成一種硫化亞鐵Fe0.95S，該物質(zhì)具有磁性，加速了催化劑的吸附和粘連。（5）膠質(zhì)粘連：在催化裂化反應(yīng)過程中，一些難以裂解的重組份粘附在催化劑微球和自然磨損產(chǎn)生的催化劑細(xì)粉外表面上，若再生效果差，則未完全燃燒的催化劑中的油漿重組分在水蒸汽、油氣等作用下，易引起催化劑細(xì)粉粘連在煙機葉片、輪盤或管壁上，從而導(dǎo)致煙機負(fù)荷增加、磨損嚴(yán)重。（6）不完全再生的操作方式，會使煙氣中水蒸汽、SOX含量高，當(dāng)煙氣中SOX濃度較高時，SOX與Ca離子發(fā)生了氣-固反應(yīng)生成低溫熔融物CaSO更易發(fā)生，加劇了催化劑粘連結(jié)垢。

47減緩煙機結(jié)垢措施（1）減少催化劑破碎，降低平衡劑細(xì)粉。加強新鮮劑進廠監(jiān)控，提高新鮮劑質(zhì)量。加強原料切換管理及突發(fā)性事件處理，避免再生器超溫。優(yōu)化操作降低反再系統(tǒng)蒸汽用量。正常操作再生溫度控制不超720℃，外取熱器有一定的調(diào)節(jié)余地。（2）降低煙氣水蒸汽含量。優(yōu)化操作及進行汽提蒸汽改造，提高汽提效果。減少再生器、煙道中蒸汽用量。特閥閥道吹掃蒸汽能改盡量改用非凈化風(fēng)。48減緩煙機結(jié)垢措施（3）提高旋風(fēng)分離器效率，降低煙機入口粉塵濃度。正常操作時旋風(fēng)分離器入口線速控制在設(shè)計范圍內(nèi)，確保旋風(fēng)分離器效率。與設(shè)計單位溝通，改大灰斗及料腿。對臨界噴咀改造，臨界噴咀泄氣按5%靠，避免操作波動時超負(fù)荷導(dǎo)致三旋單管堵塞。對三旋單管或單管排塵口改造，避免操作波動時超負(fù)荷導(dǎo)致三旋單管堵塞。加強三旋壓廢劑管理，保證三旋排塵正常。49減緩煙機結(jié)垢措施（4）加強原料性質(zhì)控制，降低平衡劑中Ni、Fe、Ca金屬含量。平衡劑中三種金屬的總量應(yīng)控制在10000μg/g以內(nèi)。（5）煙機入口閘閥前增加排塵線至雙動滑閥后，防止沉積的催化劑在開機時進入煙機。（6）調(diào)研結(jié)果顯示，國內(nèi)的在線粉塵監(jiān)測儀暫無成功使用經(jīng)驗，只可反映粗劣趨勢。每月應(yīng)手動采樣一次，作為操作調(diào)整依據(jù)。50第四節(jié)煙氣輪機的主要性能參數(shù)(1)煙氣進氣溫度；

(2)煙氣進氣壓力；

(3)煙氣排氣壓力；

(4)煙氣進口質(zhì)量流量它表示在單位時間內(nèi)流進煙氣輪機的煙氣質(zhì)量；

(5)壓力比它是煙氣輪機進氣壓力與排氣壓力的比值；

(6)轉(zhuǎn)速n；

(7)效率η；

(8)輸出功率(或稱回收功率)N。51煙氣輪機的性能曲線，它反映輸出功率與煙氣進口壓力、溫度、質(zhì)量流量間的關(guān)系。52第五節(jié)煙氣能量回收機組的配置一、機組配置類型

能量回收煙氣輪機機組的合理選擇與配置，對確保催化裂化裝置長周期平穩(wěn)操作，取得較好的節(jié)能和經(jīng)濟效益有非常重要的關(guān)系。配置類型的選取同全廠的蒸汽、電力，平衡和電網(wǎng)的容量等情況有關(guān)。53

1煙機+主風(fēng)機+汽輪機(三機組)

2煙機+主風(fēng)機+電動機/發(fā)電機(三機組)

3煙機+主風(fēng)機+汽輪機+電動機/發(fā)電機(四機組)

4煙機+主風(fēng)機+汽輪機+齒輪箱+電動機/發(fā)電機(四機組)

5主風(fēng)機+汽輪機(或電動機)煙機+齒輪箱+發(fā)電機54煙機投用1)．投用具備的條件a)煙機需要在裝置正常生產(chǎn)后才能投用。b)煙機已經(jīng)試運合格，各自保，檢測系統(tǒng)試過好用。煙機入口蝶閥、入口閘閥和旁路蝶閥經(jīng)過開關(guān)試驗好用，三分程控制系統(tǒng)試驗好用且投用。c)煙氣輪機進口煙氣符合下列要求，煙氣中催化劑顆粒大于10μm的應(yīng)小于3％，含塵濃度小于200mg/Nm3。d)供給煙機的輪盤冷卻蒸汽，不得中斷，最大流量（開工）為2.0t/h，正常流量為0.5t/h。e)軸封給凈化風(fēng)量約20m3/h進密封腔，維持入機前壓力為0.21MPa。f)軸封給上1.0MPa蒸汽約200Kg/h進密封腔，至排氣管有少量蒸汽冒出，維持入機前壓力為0.14MPa。g)當(dāng)煙機出口溫度大于120℃時，切掉水封，蒸汽排入煙道。h)當(dāng)煙機開始空轉(zhuǎn)時，要對煙機的汽封、轉(zhuǎn)子等有無異常進行檢查。

55投用煙機a)在電機并網(wǎng)后，待裝置開工正常，煙氣的粉塵濃度、粒度符合要求，把三旋出口至煙機入口煙道排凝放空閥全部打開脫液、脫塵，當(dāng)煙機入口閘閥溫度約600℃左右時，入口蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)，打開DN1000煙道高溫氣動閘閥，仔細(xì)觀察升溫情況停留30分鐘，便于煙機殼體和閘閥后煙道充分預(yù)熱。b)與班長，反應(yīng)崗位聯(lián)系逐步開大煙機入口蝶閥，仔細(xì)觀察煙機殼體升溫情況，要求殼體升溫速度不超過100℃/h。c)在開啟蝶閥的過程中，應(yīng)認(rèn)真檢查煙機振動、軸位移、軸瓦溫度變化情況和煙機各部分的膨脹情況，監(jiān)聽轉(zhuǎn)子部件的轉(zhuǎn)動聲音是否正常。d)當(dāng)煙機入口溫度、壓力、流量達到設(shè)計參數(shù)后，繼續(xù)開啟蝶閥，并關(guān)閉煙機入口煙道全部排凝放空閥。e)隨著煙機的投用，電動/發(fā)電機輸出功率逐步減少，直至發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)電機在耗電狀態(tài)，功效表（kW.h）指示在“零”位左邊“+”值；當(dāng)電機在發(fā)電狀態(tài)，功效表（kW.h）指示在“零”位右邊“-”值。注意：應(yīng)使功效表（kW.h）指示迅速通過“零”位置的臨界值。f)按反應(yīng)操作要求控制好蝶閥開度，如果三分程控制好用，操作需要時，轉(zhuǎn)給反應(yīng)崗位調(diào)節(jié)控制。56正常停機1)接到停機通知后，首先聯(lián)系班長，反應(yīng)崗位搞好壓力控制。停機組時，汽輪機負(fù)荷先不變，先逐漸關(guān)小煙機入口蝶閥，減少煙機負(fù)荷，先減少40％額定負(fù)荷，并在此停留30分鐘。2)再生器壓力改為煙氣不走煙機而改走旁路控制。3)煙機入口蝶閥關(guān)小，減去20％額定負(fù)荷停留20分鐘，再減去10％額定負(fù)荷停留30分鐘，然后逐步關(guān)閉煙機入口蝶閥。在降煙機負(fù)荷過程中注意入口殼體溫降速率≯100℃/h。4)煙機入口溫度小于500℃時關(guān)入口閘閥，并打開閘閥前煙道排凝放空閥，確保閘閥前煙道長期處于高溫狀態(tài)。5)煙機出口水封罐裝水，罐前放空閥打開。6)煙機全部切出系統(tǒng)，加大煙機輪盤的冷卻蒸汽，當(dāng)煙機殼體溫度降到250℃以下，可以適當(dāng)關(guān)小輪盤的冷卻蒸汽。577)聯(lián)系反應(yīng)崗位，逐步將軸流壓縮機切出系統(tǒng)，把可調(diào)靜葉關(guān)至最小位置，主風(fēng)出口放空閥緩慢打開，出口電動閥同步緩慢關(guān)閉。8)用流量控制器ETS302慢慢降低透平的負(fù)荷，直至透平的蒸汽入口流量為25t/h，流量控制ETS302自動切換至速度控制ETS301。9)聯(lián)系各調(diào)度后，通知配電間、班長、按PB手動停機按鈕，機組降速。10)轉(zhuǎn)速降至5000rpm時，電動盤車機構(gòu)電機自動合閘，投入盤車。如果電動盤車機構(gòu)不能自啟動，則要手按“ON”啟動盤車。11)各軸瓦溫度降至30℃時，可以停機組盤車，這時可以停潤滑油泵，潤滑油系統(tǒng)停止運行。12)機組停機以后停煙機的軸封凈化風(fēng)和軸封蒸汽。13)機組停機后，所有的蒸汽管線必須放空排凝，排水之后關(guān)閉排凝閥。14)根據(jù)潤滑油溫度，適當(dāng)調(diào)整潤滑油的冷卻水。58緊急停機1)聯(lián)系班長及反應(yīng)崗位。2)按緊急停機按鈕停機。3)檢查透平跳閘閥、煙機入口閘閥、煙機入口蝶閥、主風(fēng)出口電動閥和出口阻尼單向閥是否關(guān)閉；主風(fēng)機防喘振放空閥、煙氣主旁路和小旁路蝶閥是否打開。4)其余按正常停機處理。59緊急停機條件1)潤滑油壓力低于0.25MPa，而不能聯(lián)鎖停機時。2)軸流壓縮機振動值超過126μm，透平振動值超過112μm，煙機振動值超過100μm，人工停機。3)軸流壓縮機及透平軸位移超過±0.4mm，煙機軸位移超過±0.6mm，而不能聯(lián)鎖停機時，人工停機。4)軸流壓縮機及透平軸承溫度大于100℃，煙機徑向軸承溫度超過90℃，煙機止推軸承大于100℃時，人工停機。5)機組轉(zhuǎn)速達6273rpm，而不能聯(lián)鎖停機時。6)電機故障。7)潤滑油液面低而無法補救時。8)機組某部發(fā)生冒煙，著火難以控制時。9)長時間停水、停電、停風(fēng)、停中壓蒸汽難以維持時。10)煙機冷卻、軸封蒸汽中斷15分鐘以上，切出煙機空轉(zhuǎn)仍出現(xiàn)異常時。603煙氣輪機的現(xiàn)場安裝及維護煙氣輪機是煉廠催化裂化裝置核心機組——主風(fēng)機組的關(guān)鍵設(shè)備，其運行質(zhì)量的好壞不僅僅關(guān)系到裝置能耗的高低，而且還影響到裝置能否正常生產(chǎn)，因此，保證煙氣輪機的正常運行成為各煉廠設(shè)備管理中的核心問題。YL型煙氣輪機用戶普遍反映開車順利，運行平穩(wěn)。但煙氣輪機由于其工作環(huán)境及介質(zhì)的特殊性，有些用戶在運行過程中會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如何保證煙氣輪機長周期、無故障運行成為制造廠和煉廠共同關(guān)注的課題。613.1正確的安裝為了保證機組在運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子熱態(tài)的要求，在冷態(tài)找正時必須考慮由于熱膨脹、軸承間隙所引起的軸心變化，因此安裝過程中應(yīng)嚴(yán)格按照制造廠或機組總成單位提供的冷態(tài)找正曲線進行找正，并根據(jù)實際運行情況不斷修正冷態(tài)找正曲線，以達到一個最佳值。安裝時按照制造廠提供的檢查報告復(fù)查各部分的間隙，如軸瓦間隙，葉頂間隙及汽封，油封間隙等并將復(fù)查結(jié)果認(rèn)真做好紀(jì)錄。正確的安裝質(zhì)量是保證煙機能夠長期穩(wěn)定運行的前提，否則煙機運行后容易出現(xiàn)動靜摩擦，導(dǎo)致煙機效率下降甚至出現(xiàn)故障，損失是巨大的。623.2催化劑煙氣輪機的介質(zhì)為再生器燒焦后產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，屬氣—固兩相流，對動葉片及輪盤的沖蝕很大。由于催化劑的硬度特別高，僅次于金剛砂，因此煙氣輪機正常運行必須保證煙氣中催化劑粉塵含量嚴(yán)格控制在煙氣輪機標(biāo)準(zhǔn)要求之下。煙氣中催化劑粉塵的含量與動葉片及輪盤的磨損量并不是線性關(guān)系，而是隨著煙氣中催化劑粉塵含量的升高，動葉片及輪盤的磨損急劇增加。短時間內(nèi)由于動葉片、輪盤嚴(yán)重磨損而停機就是由于煙氣中催化劑粉塵含量嚴(yán)重超標(biāo)引起的。因此，煙氣中催化劑粉塵含量的控制在煙氣輪機正常運行中處于首要地位。除總量控制外，催化劑粉塵粒度的大小也十分關(guān)鍵。煙氣輪機技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中要求催化劑粉塵含量不能大于200mg/Nm3，其中大于10μ的不能超過3%。使用大比重高活性的催化劑，易產(chǎn)生催化劑在動靜葉片、輪盤及動葉片上的沉積，從而破壞轉(zhuǎn)子的動平衡。建議控制催化劑中Na的含量在0.9%以下，減少三旋前后的噴水及噴氣量并使用霧化噴咀。6364目前許多用戶安裝使用了在線催化劑濃度和粒度儀格控制和監(jiān)視煙氣輪機入口煙氣的催化劑濃度和粒度，為了保證機組的安全運行，建議每周一次人工采樣分析煙氣中催化劑濃度和粒度，同在線催化劑濃度和粒度儀結(jié)果進行對比分析，修正在線監(jiān)測儀的偏差；分析催化劑濃度變化趨勢，判斷旋風(fēng)分離器的效率和改善生產(chǎn)操作。653.3煙氣輪機的保溫66為了避免類似事故的發(fā)生，應(yīng)該從以下兩個方面入手：a、在安裝和檢修時檢查煙機進、出口管線的狀態(tài)并及時調(diào)整。新機組安裝時各廠檢查的較為詳細(xì)，但在日常檢修過程中做的還不夠，建議每一次檢修時都應(yīng)將進、出口管線打開檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，以利于煙氣輪機的安全運行。b、在運行過程中對煙機進、出口管線進行監(jiān)控。檢查煙氣輪機及管線各部膨脹是否均勻，通過檢查煙機殼體支耳與底座間是否有間隙來判斷管線對煙氣輪機的影響，根據(jù)檢查的結(jié)果結(jié)合煙氣輪機運行的情況確定煙機可以繼續(xù)運行還是需停機調(diào)整。673.6煙機的超溫超溫對煙氣輪機有著很大的破壞作用。正常操作時，煙氣溫度一般為640～700℃.引起超溫的主要原因是二次燃燒，二次燃燒的溫度遠遠超過煙機的工作溫度，并產(chǎn)生大幅度溫度波動，使得煙機輪盤