地炼会议资料课件

上海成航涡轮技术有限公司是民营股份制企业，是专业研制、设计、制造工业透平动力设备与成套机组的高新技术企业，主要产品为烟气轮机等工业透平动力机械设备与成套机组，我公司设计制造的烟气轮机具有节能高效，操作稳定性好，运行周期长，易损部件寿命长等特点。公司立足掌握核心技术的同时，为客户提供优质、可靠、及时的服务。经中石化科技成果鉴定，其产品和技术达到国际水平，国内领先。现为中石化、中石油网络一级供应商。上海成航涡轮技术有限公司是民营股份制企业，是专业研制、程信华：总设计师，研究员，原中国燃气涡轮研究院主任设计师，博士生导师，享受国家特殊津贴，从事航空叶轮机械气动设计40余年，获得多项国防科技成果奖和省部级奖，在国际、国内气动设计领域享有很高声誉。主持完成了多台新型烟气轮机的气动设计，取得业界好评。程信华：总设计师，研究员，原中国燃气涡轮研究院主任设计师，博一、现运行烟气轮机易出现的常见问题及分析二、新一代高效烟气轮机技术优势三、烟气轮机转子维修四、新技术烟气轮机应用业绩五、厂家分项介绍交流提纲一、现运行烟气轮机易出现的常见问题及分析交流提纲一、现运行烟气轮机易出现

的常见问题及分析一、现运行烟气轮机易出现

的常见问题及分析1、效率低单级机组效率仅仅60%左右；双级机组效率一般70%左右；分析：a、20余年前的气动设计技术已相对落后，不符合最新技术潮流。b、有限的基元叶型，不能满足烟气轮机复杂多变的运行工况。c、某厂系列化产品投入市场，没进行有针对的单独设计，使设计工况偏离实际运行工况。1、效率低单级机组效率仅仅60%左右；2、叶片、轮盘冲蚀严重叶片、轮盘冲蚀严重（尤其动叶根部），分析：a、气动设计不尽合理，内部流场局部流动不畅，引起气流堵塞和紊流，从而造成严重冲蚀。2、叶片、轮盘冲蚀严重叶片、轮盘冲蚀严重（尤其动叶根部），分b、叶型设计不合理，叶根部位叶栅稠度高，气流速度快，从而造成严重冲蚀。c、叶片加工工艺控制不严，表面质量存在缺陷，加剧叶片冲蚀速度，易造成叶片从根部断裂。b、叶型设计不合理，叶根部位叶栅稠度高，气流速度快，从而造成3、催化剂结垢分析：a、气动设计不合理，流速变化不均匀，涡轮内部出现气流分离，造成局部紊流，加剧催化剂结垢。b、再生烟气粉尘浓度大小、轮盘冷却蒸汽温度、催化剂化学成分等都会影响催化剂结垢速度。3、催化剂结垢分析：影响：a、叶顶催化剂结垢易引起动叶片顶部与动叶围带产生摩擦，造成振动过大停机。b、催化剂结垢严重易引起烟气轮机通流能力不足，造成气流堵塞，大大降低烟气轮机输出功率。影响：二、新一代高效烟气轮机

技术优势二、新一代高效烟气轮机

技术优势1、提高输出效率1.1、一对一柔性设计采集厂家现场实际工况参数，根据烟气轮机实际工况进行一对一的匹配设计，使烟气轮机的设计完全匹配实际工况。1、提高输出效率1.1、一对一柔性设计随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFD）的进步，CFD技术从上世纪90年代末期逐步在航空发动机、汽轮机等领域得到普及，使在烟机设计时采用全三维有粘气动计算成为可能，并得到了成功的应用。1.2、全三维有粘气动设计随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFD）的进步，复合弯扭静叶组件1.3、弯扭复合叶型的设计复合弯扭动叶片新叶型最大的特点在于动叶由原来的简单变截面扭转叶型变为弯扭复合叶型，静叶片由原来的等截面叶型变为弯扭复合叶型。使不同半径上静叶片出气角和动叶片进气角相匹配，在整个径向上形成合理气动攻角，减轻气流与叶片之间的摩擦，整个流道气流通畅，流速均匀，使烟气能量得以充分回收。复合弯扭静叶组件1.3、弯扭复合叶型的设计复合弯扭动叶片新叶2、解决冲蚀出口气流局部分离进口极大的正攻角通过计算：原叶形进口存在极大正攻角，出口气流出现局部分离，易产生紊流。2、解决冲蚀出口气流局部分离进口极大的正攻角通过计算：原叶形2.1、通过全新的气动设计，改变动静叶片叶形，使得内部气流流动顺畅，改善紊流，调整局部气流速度，从而解决冲蚀问题。改造后运行16个月改造前运行4个月注：上图为同机组同工况参数烟气轮机冲蚀对比图2.1、通过全新的气动设计，改变动静叶片叶形，使得内部气流2.2、弯扭复合静叶片的设计，解决因气流速度引起的冲蚀等截面叶片：吼道成扇形分布，叶根部位面积小，叶栅稠度高，气流速度快，造成冲蚀严重；叶顶部位面积大，气流速度慢，做功能力弱。弯扭复合叶片：叶根部门面积增大，减小气流速度，减小冲蚀；叶顶部位面积缩小，增加气流速度，增加做功能力，提高输出功率。46等截面静叶组件弯扭复合静叶组件2.2、弯扭复合静叶片的设计，解决因气流速度引起的冲蚀等截面马赫数：马赫数就是指某速度相对音速的倍数，一个马赫数就是一倍音速。弯扭复合静叶：马赫数小于1，属于亚音速运行。等截面静叶：马赫数最高达1.43，属于超音速运行。注：习惯将马赫数大于1.4造成的冲蚀称为灾难性冲蚀46等截面静叶根截面马赫数分布图弯扭复合静叶根截面马赫数分布图马赫数：马赫数就是指某速度相对音速的倍数，一个马赫数就是一倍3、减轻催化剂结垢通过调整气动设计，内部气流流动顺畅，减轻催化剂结垢。另外，气流流动顺畅能使催化剂均匀堆积，延缓机组振动值升高速度，延长运行周期。3、减轻催化剂结垢通过调整气动设计，内部气流流动顺三、烟气轮机转子维修三、烟气轮机转子维修再生烟气含固体颗粒，属于气固两相流，高速流动的气流易对叶片及轮盘形成冲蚀。目前国内对冲蚀坑的修复主要采用激光熔覆技术，我公司专业技术人员通过试验分析，认为采用同基体焊丝进行冷焊能达到更好的修复效果，并已成功为京博石化、恒源石化进行转子修复。再生烟气含固体颗粒，属于气固两相流，高速流动的气流易对

激光熔覆与冷焊技术对比：激光熔覆冷焊温度

最高速度变化可达1012℃/s间接性焊接，可控600℃以内稀释率最高可达5%

基本无稀释结合强度由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生气孔、裂纹等缺陷。

通过气体保护，能得到良好的焊接熔透性。打底预热后，焊接材质均匀。

化学元素

应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布，分析过渡层的情况是否为冶金结合。

运用同基体焊丝，其化学成分相同。

表面保护

氩气保护，防止表面氧化价格

比激光熔覆便宜10%以上激光熔覆与冷焊技术对比：激光熔覆冷焊温度最高速度国内某厂修复后交付使用转子照片：进气边根部存在较大面积、喷涂后深度>2mm的缺陷国内某厂修复后交付使用转子照片：进气边根部存在较大面积国内某厂修复后交付使用转子照片：叶片榫头面存在形状不规则，喷涂后深度>1.2mm缺陷国内某厂修复后交付使用转子照片：叶片榫头面存在形状不规恒源石化转子维修前后对比图：维修前叶顶冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前叶顶冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前进气边叶根冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前进气边叶根冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（叶顶）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（叶顶）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（进气边）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（进气边）四、新技术烟气轮机

应用业绩四、新技术烟气轮机

应用业绩运用先进气动设计技术对国内烟气轮机进行整机改造和动静叶片核心改造，目前已有4台机组投入运行，都取得了显著的成果；另外，有4台机组已签订生产合同，签订技术协议5家，出具功率评估报告、方案30余套。第一台已无故障运行4年。运用先进气动设计技术对国内烟气轮机进行整机改造和动静1、济南炼油厂10000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：通过设计解决了叶片冲蚀、降低了催化剂堆积速度，效率达到88%，烟气轮机输出功率提高1000kw/h，年节电效益达560万，机组连续运行时间相比原机组显著延长。1、济南炼油厂10000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶机组稳定运行16个月后正常检修照片机组稳定运行16个月后正常检修照片2、济南炼油厂10000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，进行整机更换；改造效果：烟机输出功率10472.03KW/H，烟机效率86.94％，相同工况下提高输出功率9.82％，年节电效益达660万，机组连续运行时间相比原机组显著延长。2、济南炼油厂10000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶3、淮安清江石化5000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：通过电机功率比较及校核计算，效率提高10%以上，电机耗功相比减小427kw/h,年节电效益达240万；机组连续运行时间相比原机组显著延长。3、淮安清江石化5000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶4、山东京博石化5000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：

电机电流由改造前280A降到220A，烟气轮机连续运行周期成倍增长,效益非常显著。4、山东京博石化5000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶五、厂家分项介绍五、厂家分项介绍中石化上海金山石化机组型号：YLII5000G存在问题：效率较低，一级静叶和一级动叶有一定程度结垢；改造方式：气动核心改造(双级)更换部件：一级静叶组件；一级动叶片；二级静叶组件；二级动叶片。预期效果：效率提高10%，输出功率提升500kw/h以上,年节电效益达280万，连续运行周期提高50%以上（已运现场准备装机）。机组详细设计参数见技术协议。中石化上海金山石化机组型号：YLII5000G中石化广州分公司机组型号：YL12000C；存在问题：效率较低，动静叶存在一定程度的结垢、冲蚀；改造方式：气动核心改造（单级）；更换部件：一级静叶组件；动叶片；预期效果：效率提高5%以上，输出功率提升500kw/h以上,年节电效益达280万，连续运行周期提高50%以上（已签订订购合同）；机组详细设计参数见技术协议。中石化广州分公司机组型号：YL12000C；山东齐旺达化工集团机组型号：YL7000G；存在问题：效率较低，存在一定程度冲蚀；改造方式：气动核心改造(单级)；更换部件：一级静叶组件、动叶片；预期效果：效率提高7%以上，输出功率提升500kw/h以上,年节电效益达280万，连续运行周期提高50%以上；机组详细设计参数见技术协议。山东齐旺达化工集团机组型号：YL7000G；山东海化集团石化分公司机组型号：YL8000F；存在问题：效率较低，存在一定程度的结垢和冲蚀；改造方式：气动核心改造（单级）；更换部件：一级静叶组件、动叶片；预期效果：输出功率提升560kw/h以上,年节电效益达313.6万，连续运行周期提高50%以上；机组详细设计参数见技术协议。山东海化集团石化分公司机组型号：YL8000F；青岛安邦炼化机组型号：YL5000B；存在问题：效率较低，存在严重冲蚀和结垢；改造方式：气动核心改造（单级）；更换部件：一级静叶组件、动叶片；预期效果：效率提高10%以上，输出功率提升600kw/h以上,年节电效益达336万，连续运行周期提高50%以上；机组详细设计参数见技术协议。青岛安邦炼化机组型号：YL5000B；上海成航涡轮技术有限公司是民营股份制企业，是专业研制、设计、制造工业透平动力设备与成套机组的高新技术企业，主要产品为烟气轮机等工业透平动力机械设备与成套机组，我公司设计制造的烟气轮机具有节能高效，操作稳定性好，运行周期长，易损部件寿命长等特点。公司立足掌握核心技术的同时，为客户提供优质、可靠、及时的服务。经中石化科技成果鉴定，其产品和技术达到国际水平，国内领先。现为中石化、中石油网络一级供应商。上海成航涡轮技术有限公司是民营股份制企业，是专业研制、程信华：总设计师，研究员，原中国燃气涡轮研究院主任设计师，博士生导师，享受国家特殊津贴，从事航空叶轮机械气动设计40余年，获得多项国防科技成果奖和省部级奖，在国际、国内气动设计领域享有很高声誉。主持完成了多台新型烟气轮机的气动设计，取得业界好评。程信华：总设计师，研究员，原中国燃气涡轮研究院主任设计师，博一、现运行烟气轮机易出现的常见问题及分析二、新一代高效烟气轮机技术优势三、烟气轮机转子维修四、新技术烟气轮机应用业绩五、厂家分项介绍交流提纲一、现运行烟气轮机易出现的常见问题及分析交流提纲一、现运行烟气轮机易出现

的常见问题及分析一、现运行烟气轮机易出现

的常见问题及分析1、效率低单级机组效率仅仅60%左右；双级机组效率一般70%左右；分析：a、20余年前的气动设计技术已相对落后，不符合最新技术潮流。b、有限的基元叶型，不能满足烟气轮机复杂多变的运行工况。c、某厂系列化产品投入市场，没进行有针对的单独设计，使设计工况偏离实际运行工况。1、效率低单级机组效率仅仅60%左右；2、叶片、轮盘冲蚀严重叶片、轮盘冲蚀严重（尤其动叶根部），分析：a、气动设计不尽合理，内部流场局部流动不畅，引起气流堵塞和紊流，从而造成严重冲蚀。2、叶片、轮盘冲蚀严重叶片、轮盘冲蚀严重（尤其动叶根部），分b、叶型设计不合理，叶根部位叶栅稠度高，气流速度快，从而造成严重冲蚀。c、叶片加工工艺控制不严，表面质量存在缺陷，加剧叶片冲蚀速度，易造成叶片从根部断裂。b、叶型设计不合理，叶根部位叶栅稠度高，气流速度快，从而造成3、催化剂结垢分析：a、气动设计不合理，流速变化不均匀，涡轮内部出现气流分离，造成局部紊流，加剧催化剂结垢。b、再生烟气粉尘浓度大小、轮盘冷却蒸汽温度、催化剂化学成分等都会影响催化剂结垢速度。3、催化剂结垢分析：影响：a、叶顶催化剂结垢易引起动叶片顶部与动叶围带产生摩擦，造成振动过大停机。b、催化剂结垢严重易引起烟气轮机通流能力不足，造成气流堵塞，大大降低烟气轮机输出功率。影响：二、新一代高效烟气轮机

技术优势二、新一代高效烟气轮机

技术优势1、提高输出效率1.1、一对一柔性设计采集厂家现场实际工况参数，根据烟气轮机实际工况进行一对一的匹配设计，使烟气轮机的设计完全匹配实际工况。1、提高输出效率1.1、一对一柔性设计随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFD）的进步，CFD技术从上世纪90年代末期逐步在航空发动机、汽轮机等领域得到普及，使在烟机设计时采用全三维有粘气动计算成为可能，并得到了成功的应用。1.2、全三维有粘气动设计随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFD）的进步，复合弯扭静叶组件1.3、弯扭复合叶型的设计复合弯扭动叶片新叶型最大的特点在于动叶由原来的简单变截面扭转叶型变为弯扭复合叶型，静叶片由原来的等截面叶型变为弯扭复合叶型。使不同半径上静叶片出气角和动叶片进气角相匹配，在整个径向上形成合理气动攻角，减轻气流与叶片之间的摩擦，整个流道气流通畅，流速均匀，使烟气能量得以充分回收。复合弯扭静叶组件1.3、弯扭复合叶型的设计复合弯扭动叶片新叶2、解决冲蚀出口气流局部分离进口极大的正攻角通过计算：原叶形进口存在极大正攻角，出口气流出现局部分离，易产生紊流。2、解决冲蚀出口气流局部分离进口极大的正攻角通过计算：原叶形2.1、通过全新的气动设计，改变动静叶片叶形，使得内部气流流动顺畅，改善紊流，调整局部气流速度，从而解决冲蚀问题。改造后运行16个月改造前运行4个月注：上图为同机组同工况参数烟气轮机冲蚀对比图2.1、通过全新的气动设计，改变动静叶片叶形，使得内部气流2.2、弯扭复合静叶片的设计，解决因气流速度引起的冲蚀等截面叶片：吼道成扇形分布，叶根部位面积小，叶栅稠度高，气流速度快，造成冲蚀严重；叶顶部位面积大，气流速度慢，做功能力弱。弯扭复合叶片：叶根部门面积增大，减小气流速度，减小冲蚀；叶顶部位面积缩小，增加气流速度，增加做功能力，提高输出功率。46等截面静叶组件弯扭复合静叶组件2.2、弯扭复合静叶片的设计，解决因气流速度引起的冲蚀等截面马赫数：马赫数就是指某速度相对音速的倍数，一个马赫数就是一倍音速。弯扭复合静叶：马赫数小于1，属于亚音速运行。等截面静叶：马赫数最高达1.43，属于超音速运行。注：习惯将马赫数大于1.4造成的冲蚀称为灾难性冲蚀46等截面静叶根截面马赫数分布图弯扭复合静叶根截面马赫数分布图马赫数：马赫数就是指某速度相对音速的倍数，一个马赫数就是一倍3、减轻催化剂结垢通过调整气动设计，内部气流流动顺畅，减轻催化剂结垢。另外，气流流动顺畅能使催化剂均匀堆积，延缓机组振动值升高速度，延长运行周期。3、减轻催化剂结垢通过调整气动设计，内部气流流动顺三、烟气轮机转子维修三、烟气轮机转子维修再生烟气含固体颗粒，属于气固两相流，高速流动的气流易对叶片及轮盘形成冲蚀。目前国内对冲蚀坑的修复主要采用激光熔覆技术，我公司专业技术人员通过试验分析，认为采用同基体焊丝进行冷焊能达到更好的修复效果，并已成功为京博石化、恒源石化进行转子修复。再生烟气含固体颗粒，属于气固两相流，高速流动的气流易对

激光熔覆与冷焊技术对比：激光熔覆冷焊温度

最高速度变化可达1012℃/s间接性焊接，可控600℃以内稀释率最高可达5%

基本无稀释结合强度由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生气孔、裂纹等缺陷。

通过气体保护，能得到良好的焊接熔透性。打底预热后，焊接材质均匀。

化学元素

应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布，分析过渡层的情况是否为冶金结合。

运用同基体焊丝，其化学成分相同。

表面保护

氩气保护，防止表面氧化价格

比激光熔覆便宜10%以上激光熔覆与冷焊技术对比：激光熔覆冷焊温度最高速度国内某厂修复后交付使用转子照片：进气边根部存在较大面积、喷涂后深度>2mm的缺陷国内某厂修复后交付使用转子照片：进气边根部存在较大面积国内某厂修复后交付使用转子照片：叶片榫头面存在形状不规则，喷涂后深度>1.2mm缺陷国内某厂修复后交付使用转子照片：叶片榫头面存在形状不规恒源石化转子维修前后对比图：维修前叶顶冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前叶顶冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前进气边叶根冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修前进气边叶根冲蚀恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（叶顶）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（叶顶）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（进气边）恒源石化转子维修前后对比图：维修后转子（进气边）四、新技术烟气轮机

应用业绩四、新技术烟气轮机

应用业绩运用先进气动设计技术对国内烟气轮机进行整机改造和动静叶片核心改造，目前已有4台机组投入运行，都取得了显著的成果；另外，有4台机组已签订生产合同，签订技术协议5家，出具功率评估报告、方案30余套。第一台已无故障运行4年。运用先进气动设计技术对国内烟气轮机进行整机改造和动静1、济南炼油厂10000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：通过设计解决了叶片冲蚀、降低了催化剂堆积速度，效率达到88%，烟气轮机输出功率提高1000kw/h，年节电效益达560万，机组连续运行时间相比原机组显著延长。1、济南炼油厂10000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶机组稳定运行16个月后正常检修照片机组稳定运行16个月后正常检修照片2、济南炼油厂10000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，进行整机更换；改造效果：烟机输出功率10472.03KW/H，烟机效率86.94％，相同工况下提高输出功率9.82％，年节电效益达660万，机组连续运行时间相比原机组显著延长。2、济南炼油厂10000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶3、淮安清江石化5000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：通过电机功率比较及校核计算，效率提高10%以上，电机耗功相比减小427kw/h,年节电效益达240万；机组连续运行时间相比原机组显著延长。3、淮安清江石化5000A型烟机改造改造方式：重新设计动静叶4、山东京博石化5000G型烟机改造改造方式：重新设计动静叶型，调整设计参数；改造效果：

电机电流由改造前280A降到220A，烟气轮机连续运行周期成倍增长,效益非常显著。4