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浅谈烟气轮机(图文)
浅谈烟气轮机(图文)论文导读：烟气轮机能量回收机组是催化裂化装置的核心设备，也是炼油厂节能效果最明显的大型机组。
机组的运行不但影响到装置的加工能力和长周期运行问题，而且直接关系着整个装置的能耗水平，提高烟气轮机效率对于降低装置能耗起着关键的作用。
关键词：效率，效益，催化剂我车间120万吨/年催化装置1#主风机采用三机组配制：烟气轮机+轴流风机+电动/发动机。
其中烟气轮机为兰炼石化机械厂制造的单级透平，采用轴向进气悬臂转子结构，其主要参数为：型号：YL10000B额定功率：110804W进口流量：2440Nm3/min第一临界转速：1300rpm转速：5814rpm跳闸转速：6190rpm烟气出口温度：≯490C烟机入口温度：665C烟机出口压力：0.098Мpa（ab）烟机入口压力：0.31Мpa（ab）影响烟气轮机效率的因素很多，但首要要素是机组本身及附件的平稳运行，我车间的烟气轮机从2004年4月装置开炉到9月份，整体运行状况较差，针对存在的问题，我们从各方面着手调查、分析和讨论，最终找到了问题的原因所在。
并在9月份的大检修期间制定和实施了相应的整改措施，取得了很好的效果见表1：表1效果对照序号存在问题原因分析整改措施1烟机入口法兰试漏垫片选用不当将薄齿垫换成陶瓷包垫操作方法不当：等试漏后进行紧固在暖机升温过程压力很低的情况下在300C和600C热紧两次2烟机入口法兰螺栓易松动螺栓预紧不够，冷、热变化时易松动给每道螺栓加蝶簧2个3轮盘冷却蒸汽量明知道给的太多，但不知该降到多少合适轮盘测热电偶因丝扣不合或未装到位，测量值为烟气温度，偏高更换热电偶丝扣短节，将热电偶安装到位4气密泄漏较大气密损坏更换气封5仪表穿线管易老化，引起仪表失灵穿线管选材不合适将塑料管换成金属软管机壳保温层薄，表面温度高加厚机壳保温层，降低表面温度6烟机转子振动很大，有时甚至超过高报警（80m），严重影响着烟机的安全运行有明显的油膜涡动特征后支撑总的间隙过大，大修时调整小后支撑总间隙其次，是其他因素影响烟机的效率，在同等工况下，电机电流越大烟机效率越低，反之则越高。
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（5）胶质粘连：在催化裂化反应过程中，一些难以裂解的重组份粘附在催 化剂微球和自然磨损产生的催化剂细粉外表面上，若再生效果差，则未完全 燃烧的催化剂中的油浆重组分在水蒸汽、油气等作用下，易引起催化剂细粉 粘连在烟机叶片、轮盘或管壁上，从而导致烟机负荷增加、磨损严重。
（6）不完全再生的操作方式，会使烟气中水蒸汽、SOX含量高，当烟气中 SOX浓度较高时，SOX与Ca离子发生了气-固反应生成低温熔融物CaSO更易 发生，加剧了催化剂粘连结垢。 47
烟气轮机
1
第一节概述
一、烟气轮机的应用 烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生 烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。
2
3
4
5
6
7
8
9
部 件 装 配 图
10
11
12
二、烟气轮机的结构型式与组成
13
14
烟气轮机的结构除要满足工质能量转换的要 求外，还应适应高温、高速和高速催化剂粉尘气 流冲蚀的工艺要求。
（22）径向轴承类型
四油叶滑动轴承
（23）止推轴承类型
金氏伯利轴承
36
第二节烟气轮机级的工作原理
一、级的工作过程
37
38
39
40
单、多级烟气轮机的优点
多级烟气轮机的特点在于回收效率高，合理 的设计可使效率达到88%左右，但是其缺点是 结构复杂、零件数量多,特别是增加了转动零 件,导致设计制造成本高、可靠性下降.
42
二、影响叶片冲蚀磨损的因素
1．微粒的浓度与颗粒尺寸 催化剂微粒的浓度对叶片的磨损影响是很大的。 国内外大量实践表明，含粉尘浓度是造成叶片磨 损的主要原因之一。
43
2．粉尘微粒和叶片的冲击速度(相对速度) 在影 响叶片磨损的诸因素中，微粒速度影响是相当大 的。一般认为，叶片冲蚀磨损；单位质量颗粒所 产生质量或容积的磨损量与微粒速度的2～3次 方成正比。 速度指数与材料的温度有关。在装置发生二次燃 烧时，除了降低叶片的持久寿命外，对叶片的磨 损也将造成严重后果。
（6）不完全再生的操作方式，会使烟气中水蒸汽、SOX含量高，当烟气中 SOX浓度较高时，SOX与Ca离子发生了气-固反应生成低温熔融物CaSO更易 发生，加剧了催化剂粘连结垢。 47
烟气轮机
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第一节概述
一、烟气轮机的应用 烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生 烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。
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8
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部 件 装 配 图
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二、烟气轮机的结构型式与组成
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烟气轮机的结构除要满足工质能量转换的要 求外，还应适应高温、高速和高速催化剂粉尘气 流冲蚀的工艺要求。
（22）径向轴承类型
四油叶滑动轴承
（23）止推轴承类型
金氏伯利轴承
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第二节烟气轮机级的工作原理
一、级的工作过程
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单、多级烟气轮机的优点
多级烟气轮机的特点在于回收效率高，合理 的设计可使效率达到88%左右，但是其缺点是 结构复杂、零件数量多,特别是增加了转动零 件,导致设计制造成本高、可靠性下降.
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二、影响叶片冲蚀磨损的因素
1．微粒的浓度与颗粒尺寸 催化剂微粒的浓度对叶片的磨损影响是很大的。 国内外大量实践表明，含粉尘浓度是造成叶片磨 损的主要原因之一。
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2．粉尘微粒和叶片的冲击速度(相对速度) 在影 响叶片磨损的诸因素中，微粒速度影响是相当大 的。一般认为，叶片冲蚀磨损；单位质量颗粒所 产生质量或容积的磨损量与微粒速度的2～3次 方成正比。 速度指数与材料的温度有关。在装置发生二次燃 烧时，除了降低叶片的持久寿命外，对叶片的磨 损也将造成严重后果。
第8章 船舶汽轮机和燃气轮机
第8章船舶汽轮机和燃气轮机涡轮机（也称透平）是以连续流动的蒸汽或燃气为工质，以叶片为主要工作部件，通过工质在叶片机构中膨胀将热能转换成机械功的旋转机械。
汽轮机和燃气轮机都是涡轮机，前者以蒸汽为工质，后者以燃气为工质，尽管两者所用的工质不一样，但都是属于旋转式热力发动机，其基本工作原理是一样的，都是利用高速流动的工质推动叶轮转动而对外输出机械功的。
涡轮机和往复式热力发动机相比，最突出的特点是运转平稳、单机功率大。
8.1 涡轮机概述涡轮机械按其使用的功用，通常可以分成两大类：1）用作产生动力的涡轮机，如蒸汽轮机、燃气轮机；2）消耗机械的涡轮机械，如各种泵、压缩机、风扇等涡轮机械。
上述每一大类，又可以按照流体通过机器的流道特征，再分成三类。
工作流体的流向与旋转轴基本平行的涡轮机械，称为轴流式涡轮机械；工作流体主要在与旋转轴垂直的平面上流动的涡轮机械，称为径流式涡轮机械；转子出口处径向与轴向速度分量兼有的涡轮机械，称为混流式涡轮机械，分别见图8-1 a)、b)、c)。
不论是涡轮机、泵、还是压缩机，都可以设计成轴流式、径流式或混流式。
图8-1涡轮机三种型式研究船用涡轮机的热力设计和工作特性，它的主要理论依据是热力学和气体动力学。
所运用的基本定律是质量守恒定律、动力学定律、能量守恒定律等基本定律，这些定律与气体的特定性质无关，适用于任何气体，是揭示涡轮机中工质流动及其能量转换的基本方程。
具体的研究包括：1）阐述涡轮机中能量转换以及工质流动所遵循的基本规律；2) 分析通流部分中的能量损失以及各种气动热力参数、几何参数对效率的影响；3) 气动热力设计和试验研究的理论和方法；4）分析非设计工况的工作特性。
但是，涡轮机通流部分中气体的运动是一种性质极为复杂的，同时又伴随能量传递和热交换的高温可压缩粘性气体的，三元不定常的流动过程。
在实际工程设计计算和试验研究中，通常假定气体在涡轮机中的流动，包括在静叶片内的绝对运动和动叶片内的相对运动，都是定常流动，在附面层外的主流区可以忽略粘性力的，与外界绝热的，轴对称流动。
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（2）原料油或其它途径引入的金属离子Ca、Fe、Ni沉积在催 化剂的表层，沉积在催化剂表层的金属离子在磨损的过程中脱 离催化剂母体形成细粉，并富集了大量的金属。这些细粉有很 强的吸收SOX和CO2的能力，形成低熔点共熔物，增加了烟机 催化剂粘连结垢的趋势。
（3）旋风系统故障造成分离效率下降，是造成烟气中催化剂 粉尘浓度过高从而导致烟机内催化剂结垢的主要原因。特别是 卧管式三旋存在着单管负荷分配不均，容易造成部分分离单管 负荷过大而发生单管内的结垢进而发生单管堵死，导致三旋的 分离效果下降。
（22）径向轴承类型
四油叶滑动轴承
（23）止推轴承类型
金氏伯利轴承
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第二节烟气轮机级的工作原理
一、级的工作过程
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单、多级烟气轮机的优点
多级烟气轮机的特点在于回收效率高，合理 的设计可使效率达到88%左右，但是其缺点是 结构复杂、零件数量多,特别是增加了转动零 件,导致设计制造成本高、可靠性下降.
单级的特点是结构简单、设计制造成本低、 可靠性高，但回收效率不理想，特别是高落 压比情况下，单级效率在70%左右。现有的烟 气轮机工作落压比在“3”左右，原单级结构 不能完全有效回收烟气压力能.
41
第三节烟气在级内流道中的流 动规律与对叶片磨损的影响
一、烟气在流道内的流动规律 带有固体微粒的气流进入烟气轮机时，在静叶和 动叶流道内除极细小微粒(一般指小于5μ的颗粒) 基本上随气流一起运动，造成比单纯气流有较大 的粘性作用和粘性损失外，一些较大的颗粒由于 惯性较大。
44
微粒速度取决于气体速度和粉尘颗 粒大小。因此，在设计上一般靠控制气 体速度来限制微粒速度，以减少叶片的 磨损。
（3）旋风系统故障造成分离效率下降，是造成烟气中催化剂 粉尘浓度过高从而导致烟机内催化剂结垢的主要原因。特别是 卧管式三旋存在着单管负荷分配不均，容易造成部分分离单管 负荷过大而发生单管内的结垢进而发生单管堵死，导致三旋的 分离效果下降。
（22）径向轴承类型
四油叶滑动轴承
（23）止推轴承类型
金氏伯利轴承
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第二节烟气轮机级的工作原理
一、级的工作过程
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单、多级烟气轮机的优点
多级烟气轮机的特点在于回收效率高，合理 的设计可使效率达到88%左右，但是其缺点是 结构复杂、零件数量多,特别是增加了转动零 件,导致设计制造成本高、可靠性下降.
单级的特点是结构简单、设计制造成本低、 可靠性高，但回收效率不理想，特别是高落 压比情况下，单级效率在70%左右。现有的烟 气轮机工作落压比在“3”左右，原单级结构 不能完全有效回收烟气压力能.
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第三节烟气在级内流道中的流 动规律与对叶片磨损的影响
一、烟气在流道内的流动规律 带有固体微粒的气流进入烟气轮机时，在静叶和 动叶流道内除极细小微粒(一般指小于5μ的颗粒) 基本上随气流一起运动，造成比单纯气流有较大 的粘性作用和粘性损失外，一些较大的颗粒由于 惯性较大。
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微粒速度取决于气体速度和粉尘颗 粒大小。因此，在设计上一般靠控制气 体速度来限制微粒速度，以减少叶片的 磨损。
燃汽轮机分系统介绍
1、启动和盘车系统
启动系统是区别于火电机组的重要特征之 一，为燃气轮机机组启动提供动力。一般 都采用起动机启动的方式：电动机启动、 压缩空气或者柴油机启动、发电机变频启 动。在燃机点火达到自持转速时，启动系 统自动脱开。此外，起动装置还可以“冷 拖”机组，对机组进行高速盘车。 盘车装置是机组在启动前或停机后使转子 转动，防止转子的弯曲变形。
2、液压油系统
液压油系统亦称遮断油系统，它是燃气轮 机基本的控制和保护系统，它连接于燃气 轮机控制盘和燃气轮机部件之间，用来控 制供给和切断机组的燃料。来自机组润滑 油系统的遮断油起着遮断的作用（燃机非 正常停机和危急停机），同时使液压信号 传递给燃料截止阀，实行正常的起动和停 机。当遮断油管路里的油被切断（泄油） 时，液体燃料截止阀或气体燃料速比截止 阀通过弹簧的返回力关阀。
6、冷却和密封系统
燃气轮机组有许多高温部件，这些零件在高温下长期工作， 必然会对其寿命有着很大的不利影响。为延长使用寿命， 改善工作条件，减少热应力、热变形，使燃气轮机组能长 期稳定工作，对机组采取冷却措施是非常必要的。机组的 冷却密封便是对主要的高温零部件进行空气冷却，对轴承 采取空气密封 。 冷却：为保证高温部件温度连续的工作，从压气机某级抽 气对透平喷嘴和其它高温部件进行冷却。 密封：在机组正常运行时，从压气机某级抽气槽道中抽出 的空气，经管道引至机组的1号轴承和2号轴承的油封处， 用以封住滑油而不致外漏，空气可通过排油管道随排油进 入油箱，最后可从排气管排入大气。
3.1 静叶
静叶持环
3.2 动叶
叶轮上的动叶
3.3 转子
压气机转子和透平转子铸成一体
二、燃气轮机的系统
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c2x > c1x >90°
c2u很小（接近轴向出气），而预旋c1u却很大
则c1u和u一起决定L的数值（L=ucu）。
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第三章 燃气涡轮
概述（功能、分类、基本结构等）； 轴流式燃气涡轮的工作原理； 轮周功、轮周效率、速度比； 多级涡轮； 涡轮特性； 燃气涡轮的冷却。
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3-1 轴流式燃气涡轮的工作原理
一、涡轮级的概念
一列静叶栅（或称喷嘴环）和其后面的一列动叶栅 共同构成的轴流式涡轮的一个级。
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喷嘴 0-1
燃气流过喷嘴后，压
静叶
力降低、温度下降，
流速c增加；
喷嘴相当于一个静止 喷管（减压增速）， 流道截面逐渐收敛。
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w1 = c1 – u1
w1 c12 u12 2c1u1 cos1
sin
1
c1
sin 1
w1
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动叶出口处 2-2 静叶
动叶栅通道收敛，气流流过 膨胀加速，则压力降低、 相对速度w2增加；且气流方 向改变、转折较大，出气角
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典型化工机器基本(烟气轮机)
在过渡机壳的剖分端面上，用圆柱头螺钉固紧压把将二级 导流叶环定位。
黄斌
二级导流叶环组件主要由二级导流叶环体、二级静叶片、 迷宫密封、销钉组成。二级导流叶环体内径锥度为11°47´24 〞，开有T型二级静叶环固定槽，二级静叶片靠外圆止口单片 用T型叶根固定在固定槽内。并用销钉对二级静叶片定位。T型 叶根与固定槽的配合径向间隙和侧间隙为0.02〜0.1mm。以便 于安装和静叶片热膨胀。
下左图和下右图分别是分别是我国制造的 YLII型两级轴流
式烟气轮机剖面图和 YLI型单级轴流式烟气轮机剖面图。
黄斌
二、烟气轮机的主要结构与系统的组成 以我国YLⅡ10000B型烟气轮机为例，来说明烟气轮机的主
要结构与系统的组成概况。 YLⅡ10000B型烟气轮机为双支点悬臂式烟气轮机。它主要
由底座、轴承箱、排气 1
黄斌
2、按照烟气在级内流动方向分为轴流式和径流式烟气轮机。 烟气在级 轴向流动方式的称为轴流式烟气轮机。通常所见
的大多数烟气轮机为轴流式，因为轴流式容许流过较大的工质 流量，结构上易做成多级型式，能够满足高膨胀比和大功率要 求，效率又较高。此外，轴向进气可使烟气进入烟机时能稳定 流动，以确保烟气中的催化剂颗粒均匀分布。
为了减少轮盘重量和冷却二级轮盘的需要，在一二级轮盘 外缘之间对接处，做成中空结构，形成了空腔。
转子的设计在结构上采取了防止催化剂在一二级轮盘之间 堆积的措施。即在一、二级轮盘外凸缘对接处之间，保留有 5mm间隙的蒸汽喷射孔，务必保证空腔内的蒸汽压力大于一二 级轮盘外侧的烟气压力。以阻止烟气粉尘落入空腔内。即使烟 气粉尘落入一二级轮盘之间内空腔，通过转子的转动，可把粉 尘从5mm间隙中抛出来。防止因催化剂在内凹面中堆积的不平 衡而引起转子振动。
黄斌
二级导流叶环组件主要由二级导流叶环体、二级静叶片、 迷宫密封、销钉组成。二级导流叶环体内径锥度为11°47´24 〞，开有T型二级静叶环固定槽，二级静叶片靠外圆止口单片 用T型叶根固定在固定槽内。并用销钉对二级静叶片定位。T型 叶根与固定槽的配合径向间隙和侧间隙为0.02〜0.1mm。以便 于安装和静叶片热膨胀。
下左图和下右图分别是分别是我国制造的 YLII型两级轴流
式烟气轮机剖面图和 YLI型单级轴流式烟气轮机剖面图。
黄斌
二、烟气轮机的主要结构与系统的组成 以我国YLⅡ10000B型烟气轮机为例，来说明烟气轮机的主
要结构与系统的组成概况。 YLⅡ10000B型烟气轮机为双支点悬臂式烟气轮机。它主要
由底座、轴承箱、排气 1
黄斌
2、按照烟气在级内流动方向分为轴流式和径流式烟气轮机。 烟气在级 轴向流动方式的称为轴流式烟气轮机。通常所见
的大多数烟气轮机为轴流式，因为轴流式容许流过较大的工质 流量，结构上易做成多级型式，能够满足高膨胀比和大功率要 求，效率又较高。此外，轴向进气可使烟气进入烟机时能稳定 流动，以确保烟气中的催化剂颗粒均匀分布。
为了减少轮盘重量和冷却二级轮盘的需要，在一二级轮盘 外缘之间对接处，做成中空结构，形成了空腔。
转子的设计在结构上采取了防止催化剂在一二级轮盘之间 堆积的措施。即在一、二级轮盘外凸缘对接处之间，保留有 5mm间隙的蒸汽喷射孔，务必保证空腔内的蒸汽压力大于一二 级轮盘外侧的烟气压力。以阻止烟气粉尘落入空腔内。即使烟 气粉尘落入一二级轮盘之间内空腔，通过转子的转动，可把粉 尘从5mm间隙中抛出来。防止因催化剂在内凹面中堆积的不平 衡而引起转子振动。
4.烟气轮机
c)烟气轮机进口烟气符合下列要求，烟气中催化剂颗粒大于 10μm的应小于3％，含尘浓度小于200mg/Nm3。 d)供给烟机的轮盘冷却蒸汽，不得中断，最大流量（开工）为 2.0t/h，正常流量为0.5t/h。 e)轴封给净化风量约20m3/h进密封腔，维持入机前压力为 0.21MPa。 f)轴封给上1.0MPa蒸汽约200Kg/h进密封腔，至排气管有少 量蒸汽冒出，维持入机前压力为0.14MPa。 g)当烟机出口温度大于120℃时，切掉水封，蒸汽排入烟道。 h)当烟机开始空转时，要对烟机的汽封、转子等有无异常进行 检查。
5) 烟机出口水封罐装水，罐前放空阀打开。 6) 烟机全部切出系统，加大烟机轮盘的冷却蒸汽，当烟机壳 体温度降到250℃以下，可以适当关小轮盘的冷却蒸汽。
7) 联系反应岗位，逐步将轴流压缩机切出系统，把可调静叶 关至最小位置，主风出口放空阀缓慢打开，出口电动阀同步 缓慢关闭。
8) 用流量控制器ETS302慢慢降低透平的负荷，直至透平的 蒸汽入口流量为25t/h，流量控制ETS302自动切换至速度控 制ETS301。 9) 联系各调度后，通知配电间、班长、按PB手动停机按钮， 机组降速。
烟气轮机
第一节概述
一、烟气轮机的应用 烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生 烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。
部 件 装 配 图
二、烟气轮机的结构型式与组成
烟气轮机的结构除要满足工质能量转换的要
求外，还应适应高温、高速和高速催化剂粉尘气 流冲蚀的工艺要求。
1．转子组件
减缓烟机结垢措施
（3）提高旋风分离器效率，降低烟机入口粉尘浓度。 正常操作时旋风分离器入口线速控制在设计范围内， 确保旋风分离器效率。与设计单位沟通，改大灰斗及 料腿。 对临界喷咀改造，临界喷咀泄气按5%靠，避免操作波 动时超负荷导致三旋单管堵塞。 对三旋单管或单管排尘口改造，避免操作波动时超负 荷导致三旋单管堵塞。 加强三旋压废剂管理，保证三旋排尘正常。
5) 烟机出口水封罐装水，罐前放空阀打开。 6) 烟机全部切出系统，加大烟机轮盘的冷却蒸汽，当烟机壳 体温度降到250℃以下，可以适当关小轮盘的冷却蒸汽。
7) 联系反应岗位，逐步将轴流压缩机切出系统，把可调静叶 关至最小位置，主风出口放空阀缓慢打开，出口电动阀同步 缓慢关闭。
8) 用流量控制器ETS302慢慢降低透平的负荷，直至透平的 蒸汽入口流量为25t/h，流量控制ETS302自动切换至速度控 制ETS301。 9) 联系各调度后，通知配电间、班长、按PB手动停机按钮， 机组降速。
烟气轮机
第一节概述
一、烟气轮机的应用 烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生 烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。
部 件 装 配 图
二、烟气轮机的结构型式与组成
烟气轮机的结构除要满足工质能量转换的要
求外，还应适应高温、高速和高速催化剂粉尘气 流冲蚀的工艺要求。
1．转子组件
减缓烟机结垢措施
（3）提高旋风分离器效率，降低烟机入口粉尘浓度。 正常操作时旋风分离器入口线速控制在设计范围内， 确保旋风分离器效率。与设计单位沟通，改大灰斗及 料腿。 对临界喷咀改造，临界喷咀泄气按5%靠，避免操作波 动时超负荷导致三旋单管堵塞。 对三旋单管或单管排尘口改造，避免操作波动时超负 荷导致三旋单管堵塞。 加强三旋压废剂管理，保证三旋排尘正常。
《蒸汽轮机 燃气轮机》课件2
现代燃气轮机的基本特点： • 在燃烧的过程中，燃烧室的压力近似不变， 称为定压加热过程。 • 做功的气体来自大气，最后排入大气，称为 开式循环。 • 通常称这个循环为布雷顿（Brayton）循环。 地面燃机的分类： 1. 重型、轻型和微型； 2. 简单循环和复合循环； 3. 单轴和多轴； 4. 工业用和舰船用；
汽轮机工作原理
汽轮机将蒸汽的 热能转变为机械 功通常是通过冲 动作用原理和反
动作用原理这两
种方式实现的。
汽轮机的特点
• 原动机有电动机、蒸汽机、内燃机、汽轮机等。目前炼化工装置中常用的是电动 机和汽轮机，汽轮机有如下优点： 1．汽轮机转速高，高速汽轮机转速在10000r／min以上，可直接与离心泵或离心压缩 机联结；电动机最高转速只能达到3000r／min,与离心泵或离心压缩机联结时，还 必须有增速设备。
2、燃气轮机发展史
• 早在18世纪，燃气轮机的理论和工作原理就已经建 立起来了，但直到1940左右才真正制造出来。主要 的原因在于高温材料方面的限制和各部件（压气机 、涡轮）效率偏低。 • 发展的历程。专利——试制——成功，三个阶段。
• 在1791年英国人John Barber 获得了第一个燃气轮机的 专利，尽管他没有真正制造一台燃气轮机，但是为将来 的发展奠定了基础。 • 在1872瑞士人Stole获得了一个燃气轮机的专利，他设计 的燃气轮机包括多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。 • 1895年,美国人 Charles提出了完整的燃气轮机的设计专 利。
蒸汽轮机 燃气轮机
从活塞机到轮机 蒸汽轮机
燃气轮机
一、从活塞机到轮机
工质在工作部分所做的功不能全部转到 发动机的曲轴上，成为有用功输出。其中有相 当大的一部分要消耗在转动装置上，这部分损 失叫做机械损失。
《燃汽轮机培训》课件
机械能
3
Four Basic Processes
Intake, Compression, Combustion, and Exhaust
压气机、燃烧室和涡轮
燃汽轮机的核心部分
燃汽轮机的结构
主要组成部分
压气机、燃烧室、涡轮和增压器
总装流程及各部位介绍
了解燃汽轮机各个组成部分的安装和功能
燃汽轮机的维护与保养
培养学员对燃汽轮机的全面 理解和应用能力
燃汽轮机的应用场景
广泛应用于发电、航空和船 舶等领域
燃汽轮机培训的收获和 实践
通过实践和案例学习提升技 能和知识
1
日常维护与保养
有效延长燃汽轮机的使用寿命 Nhomakorabea2
故障排除
解决燃汽轮机故障的常见方法
3
重要性及使用注意事项
保持燃汽轮机安全运行的关键要素
燃汽轮机的最新技术发展
最新技术进展
探索燃汽轮机领域的技术前沿
高效性能历史发展
了解燃汽轮机在效率方面的发展 历程
未来发展方向
展望燃汽轮机的未来发展趋势
总结
燃汽轮机培训的目标
《燃汽轮机培训》PPT课 件
本课程介绍燃汽轮机的原理、结构、工作原理、维护与保养，以及最新技术 发展。欢迎各位加入这场燃汽轮机的全面解析之旅！
什么是燃汽轮机？
燃汽轮机是一种使用燃烧燃料产生高压高温气体来驱动涡轮旋转，并通过涡 轮带动机械设备或发电机的热能装置。
燃汽轮机的工作原理
1
热力循环
2
通过热能转化，将燃料的化学能转化为
第7章 烟气轮机v300
广东石油化工学院
化工过程机器
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烟气轮机的发展
化工过程机器
➢兰州炼化总厂机械厂生产的第一台YLII型双级烟气 轮机（YLII6000型大功率双级烟气轮机）于1982年11 月11日在兰州炼油厂投入运行。
➢以后，烟气轮机陆续发展到各主要炼厂，最大功率 可达2×104KW。
➢国内西安航空发动机厂及哈尔滨汽轮机厂也可以生 产烟气轮机。
➢提高材料的性能：为保证烟气轮机长周期连续运行， 烟机部件的材料不仅要具有良好的高温机械性能，还 应有良好的抗低周疲劳性能和高温抗腐蚀性能。烟气 轮机主要部件的设计寿命通常为100，000小时。随着 新材料、新喷涂技术的出现，烟气轮机叶片从初期1 年左右寿命延长到3～5年。
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化工过程机器
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§7.1 概述
化工过程机器
➢烟气轮机(又称烟气透平)是以烟气为工质，将工质 的热能和压力能转变为机械能的原动机。
➢烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生烟气能 量回收系统中已得到广泛的应用，是应用于石油加工 企业催化裂化装置的关键节能设备。
➢烟气轮机以生产过程中产生的高温废烟气为介质， 膨胀输出轴功，驱动主风机或带动发电机发电，具有 显著的节能和环保效益。
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化工过程机器
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烟气轮机的发展
化工过程机器
➢美国在50年代初就着手研究能量回收技术，并于 1963年开始工业化。
➢近年来，由于再生器工艺参数的提高和重油、渣油 催化裂化工艺的开发，在装置上增设能量回收系统日 益普遍。
➢中国目前拥有催化裂化（FCC）装置规模约1.2亿吨， 大约160套装置，
➢工质中含有腐蚀性物质CO、CO2、SOX、NOX等，对 金属材料有腐蚀作用。
燃汽轮机培训PPT课件
第12页/共41页
2.1 9FA燃烧室火焰筒图片
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2.2 SIEMENSV94.2燃烧器燃烧室内部结构
专家在检查燃烧室
第14页/共41页
2.3 GE公司E级燃机燃烧室
火焰探测器
第15页/共41页
2.4 GE机组燃烧室的过渡段
第16页/共41页
2.5 GE燃烧室的燃料喷嘴
第17页/共41页
第27页/共41页
6、燃料系统 • 燃气轮机即可以使用气体作燃料，也可以使用液体作燃料。不同的机组有
不同的要求。我们以GE公司6B机组为例进行讲解。 • 本机组具备使用双燃料的功能。既可以燃用气体燃料，也可以燃用液体燃
料，但液体燃料即可使用轻柴油，也可以使用重油。在运行工程中可以根 据实际情况的需要进行燃料切换。主要讲解气体燃料：由用户提供的气体 燃料进入机组气体燃料系统时，首先经过气体燃料滤清器。其作用是用来 滤除气体燃料中夹带的大块的杂质。滤清器可以水平安装，也可垂直安装， 但排污口必须向下。滤清器必须定期排污，并取出滤芯进行清洗。气体燃 料组合阀是气体燃料系统中最关键的一个部件。组合阀系由两个独立的阀 （速比阀和控制阀）组成。气体燃料首先经过速比阀SRV，然后再经过控 制阀GCV去燃烧室。
一、燃气轮机的分类
燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、效率高及安装建设 周期短等特点，近些年大批量的燃机电厂陆续投产发电。 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型
工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命长，可以作为电厂调峰使 用。
航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业型燃气轮机相比体积较小， 重量较轻。
第30页/共41页
8、雾化空气系统
• 雾化空气主要用于燃烧液体燃料时将燃料雾化。在机组燃用液 体燃料时，为使燃烧的更完全，需使燃料雾化得更好。为此， 通入一股高压旋转的空气，进一步打碎液体燃料的微小颗粒， 使其充分雾化。
2.1 9FA燃烧室火焰筒图片
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2.2 SIEMENSV94.2燃烧器燃烧室内部结构
专家在检查燃烧室
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2.3 GE公司E级燃机燃烧室
火焰探测器
第15页/共41页
2.4 GE机组燃烧室的过渡段
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2.5 GE燃烧室的燃料喷嘴
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6、燃料系统 • 燃气轮机即可以使用气体作燃料，也可以使用液体作燃料。不同的机组有
不同的要求。我们以GE公司6B机组为例进行讲解。 • 本机组具备使用双燃料的功能。既可以燃用气体燃料，也可以燃用液体燃
料，但液体燃料即可使用轻柴油，也可以使用重油。在运行工程中可以根 据实际情况的需要进行燃料切换。主要讲解气体燃料：由用户提供的气体 燃料进入机组气体燃料系统时，首先经过气体燃料滤清器。其作用是用来 滤除气体燃料中夹带的大块的杂质。滤清器可以水平安装，也可垂直安装， 但排污口必须向下。滤清器必须定期排污，并取出滤芯进行清洗。气体燃 料组合阀是气体燃料系统中最关键的一个部件。组合阀系由两个独立的阀 （速比阀和控制阀）组成。气体燃料首先经过速比阀SRV，然后再经过控 制阀GCV去燃烧室。
一、燃气轮机的分类
燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、效率高及安装建设 周期短等特点，近些年大批量的燃机电厂陆续投产发电。 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型
工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命长，可以作为电厂调峰使 用。
航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业型燃气轮机相比体积较小， 重量较轻。
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8、雾化空气系统
• 雾化空气主要用于燃烧液体燃料时将燃料雾化。在机组燃用液 体燃料时，为使燃烧的更完全，需使燃料雾化得更好。为此， 通入一股高压旋转的空气，进一步打碎液体燃料的微小颗粒， 使其充分雾化。
烟气轮机
3．7 设计文件过于简单的问题
现在，作为工程设计文件也好，交工文件也好，供货商提 供的资料过于简单，以至于连预计的性能曲线也不提供了，更别 说Goodman图、Campbell图了。要提高烟气轮机的设计档次，规 范设计文件的内容，严格按照API标准提供设计文件是非常必要 的。
3．8 关于工程设计方面
4．2 将振动高高报警修改为停机问题
我们从国外引进压缩机组时。供货商将压缩机的轴振动、 轴瓦温度设置成高报警、高高停机。国内的各个炼油厂， 由于害怕误动作，害怕频繁停机造成装置的损失，往往 在设计阶段，就将轴振动、轴瓦温度修改成高报警和高 高报警。现在， 由于设计所采用的控制系统的完善， 误动作的概率在降低，而真实的振动高高和轴瓦温度高 高报警后，往往为保装置运行，机组带病进行操作，不 到万不得已，不愿意停车。实际上，这种拼设备的做法， 我们不敢苟同。大家知道，装置最核心的设备一旦出现 故障，造成的损失往往不是一时半会儿能够解决的，明 智的做法就是及时停车，尽快查明原因。因此，我们建 议在役的和正在进行设计的烟气轮机，均将轴振动和轴 瓦温度设计成高报警和高高停车
2.YL型烟气轮机发展
YL型烟气轮机发展可分成六个阶段， 即六个里程碑： ① 中国第一台3000kW 单级烟气轮机于1975年开始自主创新研制 与开发。于1978年在石油二厂成功投入运行。 ② 第一、第二台2000—3000kW双级烟气轮机在1981年自主创新 研制与开发．于1982年在兰州石化和独山子炼油厂成功投入运行。 ③ （6000～10x104)kW 双级烟气轮机在1985年开始自主创新研 制与开发．于1987年分别在大连石化、锦西石化、济南石化和茂 名石化投入运行。 ④ (1．5～2．0)×104kW 双级和单级烟气轮机在1995年开始自 主创新研发，分别于1997年在燕山石化和1998年在大庆油田石化 成功投入运行。 ⑤ 1．9xlO4kW双级烟气轮机（出口），1999年在苏丹喀士穆炼 油厂成功投入运行。 ⑥ 3-3×104kw 大型单级烟气轮机在2000年研制与开发，于2003 年兰州石化成功投入运行。
现在，作为工程设计文件也好，交工文件也好，供货商提 供的资料过于简单，以至于连预计的性能曲线也不提供了，更别 说Goodman图、Campbell图了。要提高烟气轮机的设计档次，规 范设计文件的内容，严格按照API标准提供设计文件是非常必要 的。
3．8 关于工程设计方面
4．2 将振动高高报警修改为停机问题
我们从国外引进压缩机组时。供货商将压缩机的轴振动、 轴瓦温度设置成高报警、高高停机。国内的各个炼油厂， 由于害怕误动作，害怕频繁停机造成装置的损失，往往 在设计阶段，就将轴振动、轴瓦温度修改成高报警和高 高报警。现在， 由于设计所采用的控制系统的完善， 误动作的概率在降低，而真实的振动高高和轴瓦温度高 高报警后，往往为保装置运行，机组带病进行操作，不 到万不得已，不愿意停车。实际上，这种拼设备的做法， 我们不敢苟同。大家知道，装置最核心的设备一旦出现 故障，造成的损失往往不是一时半会儿能够解决的，明 智的做法就是及时停车，尽快查明原因。因此，我们建 议在役的和正在进行设计的烟气轮机，均将轴振动和轴 瓦温度设计成高报警和高高停车
2.YL型烟气轮机发展
YL型烟气轮机发展可分成六个阶段， 即六个里程碑： ① 中国第一台3000kW 单级烟气轮机于1975年开始自主创新研制 与开发。于1978年在石油二厂成功投入运行。 ② 第一、第二台2000—3000kW双级烟气轮机在1981年自主创新 研制与开发．于1982年在兰州石化和独山子炼油厂成功投入运行。 ③ （6000～10x104)kW 双级烟气轮机在1985年开始自主创新研 制与开发．于1987年分别在大连石化、锦西石化、济南石化和茂 名石化投入运行。 ④ (1．5～2．0)×104kW 双级和单级烟气轮机在1995年开始自 主创新研发，分别于1997年在燕山石化和1998年在大庆油田石化 成功投入运行。 ⑤ 1．9xlO4kW双级烟气轮机（出口），1999年在苏丹喀士穆炼 油厂成功投入运行。 ⑥ 3-3×104kw 大型单级烟气轮机在2000年研制与开发，于2003 年兰州石化成功投入运行。
9E燃机轮机结构与原理 PPT
一、燃气轮机的组成
燃气轮机(Gas Turbine) 主要由压气机(pressor)
燃烧室(burstion) 燃气透平(Turbine)三大部分组成。
1
压气机
2
燃烧
室
3
透平
燃气轮机的组成与任务
二、燃气轮机的任务 燃气轮机是以空气与燃气作为工作介质
(即工质)将其热能转换为机械能的高速旋转 式动力机械。其任务就是将燃料的化学能转 变为燃气的热能,又将燃气的热能部分转变成 旋转机械能。燃气轮机及其外负荷通称为燃 气轮机装置或燃气轮机机组。 外负荷(压气机(升压站)、船舶飞机(螺旋桨)、 车辆飞机(发动机)及发电机等)。
9E燃机轮机结构与原理
燃气轮机装置
❖概述 ❖燃气轮机循环 ❖燃气轮机的结构与工作原理 ❖燃气轮机变工况 ❖燃气轮机的主要系统
第一章 概论
1、燃气轮机的组成与任务 2、燃气－蒸汽联合循环 3、燃气轮机的发展简史 4、我国燃气轮机技术的发展与应用 5、燃气轮机发电装置的分类与命名
燃气轮机的组成与任务
概述
概述
概述
概述
燃气轮机发电装置循环的主要性能指标 一、压缩比(增压比)
压缩比()指压气机出口的气体压力与进口气体 压力之比,表示工质被压缩的程度。
一般情况下,压气机进气压力即为大气压力。
概述
二、温比(循环的加热比) 温比()是指燃气轮机循环中所达到的最高温
度T3*与最低温度T1*之比。 T3*亦为燃气的初温,可定义如下: (1)燃烧室出口处燃气的温度 (2)燃气透平第一级喷嘴叶栅后燃气的温度 (3)以进入燃气透平的所有空气流量计算的平 均温度。 T3*是一个参考性的透平入口燃气温度,一般依 照试验测得的相关参数,进行燃烧系统热平衡计 算而得到。
12第12章烟气轮机20060811
气轮机最基本的工作单元。它主要由一列静叶片和一列动叶片组成。图 12－5
表示烟机某一级的热力参数变化情况，静叶片前截面(即级进口截面)用 0－0 表
示，静叶片和动叶片之间的截面用 1－1 表示，而动叶片后截面(即级出口截面)
用 2－2 表示。这三个截面通常称为级的特征截面，其气流参数分别注以下标 0、
带有固体微粒的气流进入烟气轮机时，在静叶和动叶流道内，细小微粒(一 般指小于 5μm 的颗粒)基本上随气流一起运动，造成比单纯气流有较大的粘性作 用和粘性损失，另外，一些较大的颗粒由于惯性较大，速度滞后于气体的速度， 其速度三角形与气体的速度三角形有明显的差别，如图 12－6 所示。
图 12－6 微粒大小对动叶前、 图 12－7 不同粒度的微粒在
（8）输出功率(或称回收功率)N。
*
N=GH 0 η
kw
输出功率估算时，效率η选取：单级烟气轮机取 0.78，两级烟气轮机取 0.83，
多级烟气轮机取 0.85。
图 12－10 某烟气轮机的性能曲线 图 12－10 为某台烟气轮机的性能曲线，它反映输出功率与烟气进口压力、 温度、质量流量间的关系。 12.5 我国 YLⅡ烟气轮机的主要结构与系统的组成 现以我国 YLⅡ10000B 型烟气轮机为例，说明烟气轮机的主要结构与系统的 组成概况。 YL10000II 型烟气轮机为双支点悬臂式烟气轮机。它主要由底座、轴承箱、 排气机壳、过渡机壳、进气机壳、转子六大部分组成。 1. 转子组件 转子总成主要由一、二级轮盘和一、二级动叶片及主轴等组成。一、二级轮 盘之间和两级轮盘与主轴之间，以止口定位，并热装在轴端。在考虑到轮盘和拉 紧螺栓工作时的热膨胀变形等因素后，由具有足够预紧力的拉紧螺栓将轮盘和主 轴联结固定，并用套筒传递扭矩。
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10．底座
底座为焊接件，支承排气机壳的两个支座用 水冷却，以保证机组的中心标高不变。
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烟气轮机：
（1）制造厂 （2）型号 （3）进口流量 （4）进口压力 （5）进口温度 （6）出口压力 （7）出口温度 （8）压比 （9）绝热焓降 （10）介质 （11）烟气平均定压比热
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金斯伯雷止推轴承
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6．轴封气路系统
为防止烟气和润滑油泄漏，一般设置两种密封系 统：(1)轴密封气路系统；(2)轴承密封气路系统。
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蜂窝密封
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7．轮盘蒸汽冷却系统
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8．润滑油系统
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9．监测系统
轴振动、轴位移和转速监测。轴承温度监测， 采用预埋在瓦块内的铂热电阻丝测量，监测前 后径向轴承和止推轴承温度。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1．转子组件
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17
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动叶片和盘采用GH864锻件，并叶身喷涂了“长城一号”耐磨涂层。
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第Ⅰ、Ⅱ级动叶的三维模型
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2．进气机壳
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3．过渡机壳
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4．排气机壳
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5．轴承箱及轴承
轴承箱系水平剖分结构，由箱体和箱盖组成，探 头，并接有轴承润滑油进、出口管线。其上装有 轴承、油封和测转速、测轴振动轴承部件由两个 径向轴承和一个轴向止推轴承组成。
速度指数与材料的温度有关。在装置发生二次燃 烧时，除了降低叶片的持久寿命外，对叶片的磨 损也将造成严重后果。
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微粒速度取决于气体速度和粉尘颗粒
大小。因此，在设计上一般靠控制气体 速度来限制微粒速度，以减少叶片的磨 损。
采用多级烟机，可大大地降低烟气速
度和粉尘微粒速度，从而有效地减小了 叶片的磨损。
5703rpm
（15）临界转速
7500rpm
（16）总效率
不少于85％
（17）功率
8795KW
（18）转向 针旋转
从烟机入口方向看为逆时
（19）烟气组成％（体积）
12.94
CO2：13.71 O2：1.74 N2：71.61 H2O：
（20）叶轮级数
两级
（21）轴密封型式
多阶迷宫密封；蒸汽
（5）胶质粘连：在催化裂化反应过程中，一些难以裂解的重组份粘附在催化 剂微球和自然磨损产生的催化剂细粉外表面上，若再生效果差，则未完全燃 烧的催化剂中的油浆重组分在水蒸汽、油气等作用下，易引起催化剂细粉粘 连在烟机叶片、轮盘或管壁上，从而导致烟机负荷增加、磨损严重。
（6）不完全再生的操作方式，会使烟气中水蒸汽、SOX含量高，当烟气中SOX
注入和净化风注入隔离，中间抽汽
（22）径向轴承类型
四油叶滑动轴承
（23）止推轴承类型
金氏伯利轴承
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第二节烟气轮机级的工作原理
一、级的工作过程
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单、多级烟气轮机的优点
多级烟气轮机的特点在于回收效率高，合理 的设计可使效率达到88%左右，但是其缺点 是结构复杂、零件数量多,特别是增加了转动 零件,导致设计制造成本高、可靠性下降.
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二、影响叶片冲蚀磨损的因素
1．微粒的浓度与颗粒尺寸 催化剂微粒的浓度对叶片的磨损影响是很大的。 国内外大量实践表明，含粉尘浓度是造成叶片磨 损的主要原因之一。
43
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2．粉尘微粒和叶片的冲击速度(相对速度) 在影 响叶片磨损的诸因素中，微粒速度影响是相当大 的。一般认为，叶片冲蚀磨损；单位质量颗粒所 产生质量或容积的磨损量与微粒速度的2～3次方 成正比。
单级的特点是结构简单、设计制造成本低、
可靠性高，但回收效率不理想，特别是高落 压比情况下，单级效率在70%左右。现有的 烟气轮机工作落压比在“3”左右，原单级结 构不能完全有效回收烟气压力能.
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第三节烟气在级内流道中的流 动规律与对叶片磨损的影响
一、烟气在流道内的流动规律
带有固体微粒的气流进入烟气轮机时，在静叶和 动叶流道内除极细小微粒(一般指小于5μ的颗粒) 基本上随气流一起运动，造成比单纯气流有较大 的粘性作用和粘性损失外，一些较大的颗粒由于 惯性较大。
兰炼机械厂
YLⅡ--10000B （1760-2006）Nm3/min 0.3138MPa（绝） 700℃ 0.1078MPa（绝） 539℃
3.038 266.975千焦/千克
再生烟气 1.3787千焦/千克
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（12）烟气分子量M
29.089
（13）烟气比热比
1.2623
（14）额定转速
烟气轮机
1
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第一节概述
一、烟气轮机的应用 烟气轮机在石油炼厂流化催化裂化装置再生 烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。
2
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8
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部 件 装 配 图
10
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二、烟气轮机的结构型式与组成
13
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烟气轮机的结构除要满足工质能量转换的要
求外，还应适应高温、高速和高速催化剂粉尘气 流冲蚀的工艺要求。
（3）旋风系统故障造成分离效率下降，是造成烟气中催化剂粉 尘浓度过高从而导致烟机内催化剂结垢的主要原因。特别是卧 管式三旋存在着单管负荷分配不均，容易造成部分分离单管负 荷过大而发生单管内的结垢进而发生单管堵死，导致三旋的分 离效果下降。
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烟机结垢原因分析
（4）静电吸附粘连：在催化裂化装置中，催化剂颗粒以10～20m/s的线速度 高速运行，颗粒之间或颗粒与管壁之间会产生剧烈的摩擦作用，从而产生静 电电荷，导致催化剂以静电的形式被吸附到烟机或管壁上。当催化裂化装置 高负荷运转时，磨损的催化剂细粉中的金属含量远远高于平衡剂，这些金属 离子加速了催化剂细粉的静电吸附作用，从而导致催化剂的静电粘连和堆积。 而当平衡剂中的金属铁含量超标时，在催化剂再生过程中，铁金属与烟气中 的硫会形成一种硫化亚铁Fe0.95S，该物质具有磁性，加速了催化剂的吸附和 粘连。
45
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烟机结垢原因分析
（1）烟机入口细粉浓度高为烟气轮机催化剂粘连结垢提供了物 质基础，是引起烟机结垢的根本原因。
（2）原料油或其它途径引入的金属离子Ca、Fe、Ni沉积在催化 剂的表层，沉积在催化剂表层的金属离子在磨损的过程中脱离 催化剂母体形成细粉，并富集了大量的金属。这些细粉有很强 的吸收SOX和CO2的能力，形成低熔点共熔物，增加了烟机催化 剂粘连结垢的趋势。