典型化工机器基本(烟气轮机)

黄斌
2、进气机壳 进气机壳主要由机壳、导流锥及一级静叶组件组成。进气
机壳为不锈钢焊接件，导流锥为不锈钢铸件，并焊接在进气机 壳内。
一级静叶组件由一级静叶片和固定镶套组成一个组合件， 用螺栓紧固在进气锥端部。在进气机壳上设有可调式辅助挠性 支撑。可调式辅助挠性支撑的作用是支承进气机壳的重量，并 保证进气机壳轴向膨胀时中心不变，与排气机壳同心。导流锥 做成二次抛物线形，即飞机头形。导流锥的作用是导引烟气分 布均匀，全部烟气流向动静叶片。防止烟气粉尘对排气机壳的 冲击而降低速度损失能量。导流锥里面做成中空，导流锥底 （喇叭口）外径与轮盘外径尺寸应大致相等。
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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一、二级轮盘为实心结构，采用高温合金材料模锻并加工 而成，轮缘开有枞树形叶根榫槽与带枞树形叶根的动叶配合， 并用锁紧片将动叶锁紧固定在轮盘的榫槽内。并要保留0.10 ~ 0.25mm的热膨胀间隙。
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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。
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为了防止一、二级轮盘工作时超温而使其机械强度降低， 需要用蒸汽进行冷却。故在一级轮盘中加工有圆周均匀分布6 个轴向通孔。也称为平衡孔。这6个轴向通孔有二个功能，一 是冷却蒸汽通道，二是每个轮盘受到烟气压力差的平衡孔。转 子运行时，一路冷却蒸汽直接轴向喷在一级轮盘前侧，对一级 轮盘前表面进行冷却。冷却蒸汽并穿过这6个轴向通孔进入一 二级轮盘之间空腔内，对一级轮盘后表面和二级轮盘前表面进 行冷却。最后蒸汽从一二级轮盘外凸缘对接处之间的5mm间隙 中跑出，最后进入流道。冷却蒸汽量一般采用大于入口烟气压 力0.1Mpa压差控制。
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一、烟气轮机的分类和特点
1、按结构形式分为单级和双级烟气轮机。 静叶和轮盘上装有动叶的工作轮是组成烟气轮机的最基本
的工作单元，称为“级”。如果整台烟气轮机只有一个级，称 为
单级烟气轮机；如果整台烟气轮机包含有两个级，则称为两级 烟气轮机。两级烟气轮机的效率要比单级烟气轮机的要高。目 前，国内制造的两级烟气轮机的效率约为83%，而单级烟气轮 机的效率约为78%。
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。
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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、排气机壳、过渡机壳、进气机壳、转子六大 部分组成。 1
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导流锥顶对着进入烟气，而导流锥底对着一级轮盘。导流 锥内安置一条冷却轮盘蒸汽管子，该冷却蒸汽径向进入导流 锥，再转折成轴向喷射到一级轮盘上，然后蒸汽穿过一级轮盘 的6个轴向通孔（平衡孔）导引至冷却二级轮盘。
一级静叶组件安置在导流锥之后，它与机壳之间留有热膨 胀间隙。
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3、过渡机壳结构。 过渡机壳主要由过渡壳体、二级导流叶环组件、拉紧螺杆、
烟气在级内径向流动方式的称为径流式烟气轮机(或称向心 式)。径流式适宜用于小功率场合。但它存在着离心分离作用， 容易产生颗粒集中的倾向，入口压力损失较大。
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烟气轮机的结构除了要满足工质能量转换的要求外，还应 该适应高温（烟气入口温度一般为625~720℃)、高速（烟气 轮机的转速一般为5000~6500rpm）和高速催化剂粉尘气流冲 蚀的工艺要求。
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。
典型化工机器基本理论
——烟气轮机
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第一节
概述
烟气轮机是一种动力机械，在国民经济各部门已有广泛的 应用，目前已从航空部门扩展到发电、交通、石油化工和冶金 等部门。以工作介质命名的气轮机，有燃气轮机、烟气轮机、 废气轮机和尾气轮机等等。
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。
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。
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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。
二级静叶片叶根与叶根之间的贴合表面留有0.05mm安装 间隙(装配时, 叶片叶根与叶根之间的贴合表面放置0.05mm纸 片)。为防止漏气，即是防止烟气粉尘泄漏直接冲刷轮盘和防止 烟气粉尘从一二级轮盘外凸缘对接处之间的5mm间隙中进入凹 腔内，在二级导流叶环体内环上设置了二组固定Ni基合金气封 片或Ni基合金蜂窝密封。
压把和圆柱头螺钉组成。过渡机壳设计成垂直剖分二瓣结构或 垂直和水平剖分四瓣结构。而与之配合的二级导流叶环也相应 设计成垂直剖分二瓣结构或垂直和水平剖分四瓣结构。二级导 流叶环安放在过渡机壳内。二者之间保留有一定径向间隙，以 便于调整二级导流叶环体内径。二级导流叶环由调整螺栓径向 定位在过渡机壳上，利用这些调整拉紧螺栓可对一二级导流叶 环体的内径进行调整大小，从而达到调整一二级动叶与动叶环 体之间径向间隙，和达到调整二级导流叶环体内环上迷宫气封 与一二级轮盘凸缘之间径向间隙。