烟气轮机的资料

烟气轮机的资料第1页/共73页第一节概述一、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。第2页/共73页第3页/共73页第4页/共73页第5页/共73页第6页/共73页第7页/共73页第8页/共73页第9页/共73页部件装配图第10页/共73页第11页/共73页第12页/共73页二、烟气轮机的结构型式与组成第13页/共73页第14页/共73页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。第15页/共73页1．转子组件第16页/共73页第17页/共73页动叶片和盘采用GH864锻件，并叶身喷涂了“长城一号”耐磨涂层。第18页/共73页第Ⅰ、Ⅱ级动叶的三维模型第19页/共73页2．进气机壳第20页/共73页第21页/共73页3．过渡机壳第22页/共73页第23页/共73页4．排气机壳第24页/共73页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。第25页/共73页第26页/共73页金斯伯雷止推轴承第27页/共73页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。第28页/共73页第29页/共73页蜂窝密封第30页/共73页7．轮盘蒸汽冷却系统第31页/共73页8．润滑油系统第32页/共73页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。第33页/共73页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。第34页/共73页烟气轮机：（1）制造厂兰炼机械厂（2）型号YLⅡ--10000B（3）进口流量（1760-2006）Nm3/min（4）进口压力0.3138MPa（绝）（5）进口温度700℃（6）出口压力0.1078MPa（绝）（7）出口温度539℃（8）压比3.038（9）绝热焓降266.975千焦/千克（10）介质再生烟气（11）烟气平均定压比热1.3787千焦/千克第35页/共73页（12）烟气分子量M29.089（13）烟气比热比1.2623（14）额定转速5703rpm（15）临界转速7500rpm（16）总效率不少于85％（17）功率8795KW（18）转向从烟机入口方向看为逆时针旋转（19）烟气组成％（体积）

CO2：13.71O2：1.74N2：71.61H2O：12.94（20）叶轮级数两级（21）轴密封型式多阶迷宫密封；蒸汽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第36页/共73页第二节烟气轮机级的工作原理一、级的工作过程

第37页/共73页第38页/共73页第39页/共73页第40页/共73页单、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.第41页/共73页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。第42页/共73页二、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。第43页/共73页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44页/共73页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。第45页/共73页烟机结垢原因分析（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。（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。

第46页/共73页烟机结垢原因分析（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。（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。

第47页/共73页减缓烟机结垢措施（1）减少催化剂破碎，降低平衡剂细粉。加强新鲜剂进厂监控，提高新鲜剂质量。加强原料切换管理及突发性事件处理，避免再生器超温。优化操作降低反再系统蒸汽用量。正常操作再生温度控制不超720℃，外取热器有一定的调节余地。（2）降低烟气水蒸汽含量。优化操作及进行汽提蒸汽改造，提高汽提效果。减少再生器、烟道中蒸汽用量。特阀阀道吹扫蒸汽能改尽量改用非净化风。第48页/共73页减缓烟机结垢措施（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。第49页/共73页减缓烟机结垢措施（4）加强原料性质控制，降低平衡剂中Ni、Fe、Ca金属含量。平衡剂中三种金属的总量应控制在10000μg/g以内。（5）烟机入口闸阀前增加排尘线至双动滑阀后，防止沉积的催化剂在开机时进入烟机。（6）调研结果显示，国内的在线粉尘监测仪暂无成功使用经验，只可反映粗劣趋势。每月应手动采样一次，作为操作调整依据。第50页/共73页第四节烟气轮机的主要性能参数(1)烟气进气温度；

(2)烟气进气压力；

(3)烟气排气压力；

(4)烟气进口质量流量它表示在单位时间内流进烟气轮机的烟气质量；

(5)压力比它是烟气轮机进气压力与排气压力的比值；

(6)转速n；

(7)效率η；

(8)输出功率(或称回收功率)N。第51页/共73页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。第52页/共73页第五节烟气能量回收机组的配置一、机组配置类型

能量回收烟气轮机机组的合理选择与配置，对确保催化裂化装置长周期平稳操作，取得较好的节能和经济效益有非常重要的关系。配置类型的选取同全厂的蒸汽、电力，平衡和电网的容量等情况有关。第53页/共73页1烟机+主风机+汽轮机(三机组)

2烟机+主风机+电动机/发电机(三机组)

3烟机+主风机+汽轮机+电动机/发电机(四机组)

4烟机+主风机+汽轮机+齿轮箱+电动机/发电机(四机组)

5主风机+汽轮机(或电动机)烟机+齿轮箱+发电机第54页/共73页烟机投用1)．投用具备的条件a)烟机需要在装置正常生产后才能投用。b)烟机已经试运合格，各自保，检测系统试过好用。烟机入口蝶阀、入口闸阀和旁路蝶阀经过开关试验好用，三分程控制系统试验好用且投用。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。

第55页/共73页投用烟机a)在电机并网后，待装置开工正常，烟气的粉尘浓度、粒度符合要求，把三旋出口至烟机入口烟道排凝放空阀全部打开脱液、脱尘，当烟机入口闸阀温度约600℃左右时，入口蝶阀处于关闭状态，打开DN1000烟道高温气动闸阀，仔细观察升温情况停留30分钟，便于烟机壳体和闸阀后烟道充分预热。b)与班长，反应岗位联系逐步开大烟机入口蝶阀，仔细观察烟机壳体升温情况，要求壳体升温速度不超过100℃/h。c)在开启蝶阀的过程中，应认真检查烟机振动、轴位移、轴瓦温度变化情况和烟机各部分的膨胀情况，监听转子部件的转动声音是否正常。d)当烟机入口温度、压力、流量达到设计参数后，继续开启蝶阀，并关闭烟机入口烟道全部排凝放空阀。e)随着烟机的投用，电动/发电机输出功率逐步减少，直至发电状态。当电机在耗电状态，功效表（kW.h）指示在“零”位左边“+”值；当电机在发电状态，功效表（kW.h）指示在“零”位右边“-”值。注意：应使功效表（kW.h）指示迅速通过“零”位置的临界值。f)按反应操作要求控制好蝶阀开度，如果三分程控制好用，操作需要时，转给反应岗位调节控制。第56页/共73页正常停机1)接到停机通知后，首先联系班长，反应岗位搞好压力控制。停机组时，汽轮机负荷先不变，先逐渐关小烟机入口蝶阀，减少烟机负荷，先减少40％额定负荷，并在此停留30分钟。2)再生器压力改为烟气不走烟机而改走旁路控制。3)烟机入口蝶阀关小，减去20％额定负荷停留20分钟，再减去10％额定负荷停留30分钟，然后逐步关闭烟机入口蝶阀。在降烟机负荷过程中注意入口壳体温降速率≯100℃/h。4)烟机入口温度小于500℃时关入口闸阀，并打开闸阀前烟道排凝放空阀，确保闸阀前烟道长期处于高温状态。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。第57页/共73页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。10)转速降至5000rpm时，电动盘车机构电机自动合闸，投入盘车。如果电动盘车机构不能自启动，则要手按“ON”启动盘车。11)各轴瓦温度降至30℃时，可以停机组盘车，这时可以停润滑油泵，润滑油系统停止运行。12)机组停机以后停烟机的轴封净化风和轴封蒸汽。13)机组停机后，所有的蒸汽管线必须放空排凝，排水之后关闭排凝阀。14)根据润滑油温度，适当调整润滑油的冷却水。第58页/共73页紧急停机1)联系班长及反应岗位。2)按紧急停机按钮停机。3)检查透平跳闸阀、烟机入口闸阀、烟机入口蝶阀、主风出口电动阀和出口阻尼单向阀是否关闭；主风机防喘振放空阀、烟气主旁路和小旁路蝶阀是否打开。4)其余按正常停机处理。第59页/共73页紧急停机条件1)润滑油压力低于0.25MPa，而不能联锁停机时。2)轴流压缩机振动值超过126μm，透平振动值超过112μm，烟机振动值超过100μm，人工停机。3)轴流压缩机及透平轴位移超过±0.4mm，烟机轴位移超过±0.6mm，而不能联锁停机时，人工停机。4)轴流压缩机及透平轴承温度大于100℃，烟机径向轴承温度超过90℃，烟机止推轴承大于100℃时，人工停机。5)机组转速达6273rpm，而不能联锁停机时。6)电机故障。7)润滑油液面低而无法补救时。8)机组某部发生冒烟，着火难以控制时。9)长时间停水、停电、停风、停中压蒸汽难以维持时。10)烟机冷却、轴封蒸汽中断15分钟以上，切出烟机空转仍出现异常时。第60页/共73页3烟气轮机的现场安装及维护烟气轮机是炼厂催化裂化装置核心机组——主风机组的关键设备，其运行质量的好坏不仅仅关系到装置能耗的高低，而且还影响到装置能否正常生产，因此，保证烟气轮机的正常运行成为各炼厂设备管理中的核心问题。YL型烟气轮机用户普遍反映开车顺利，运行平稳。但烟气轮机由于其工作环境及介质的特殊性，有些用户在运行过程中会出现这样那样的问题，如何保证烟气轮机长周期、无故障运行成为制造厂和炼厂共同关注的课题。第61页/共73页3.1正确的安装为了保证机组在运转中转子热态的要求，在冷态找正时必须考虑由于热膨胀、轴承间隙所引起的轴心变化，因此安装过程中应严格按照制造厂或机组总成单位提供的冷态找正曲线进行找正，并根据实际运行情况不断修正冷态找正曲线，以达到一个最佳值。安装时按照制造厂提供的检查报告复查各部分的间隙，如轴瓦间隙，叶顶间隙及汽封，油封间隙等并将复查结果认真做好纪录。正确的安装质量是保证烟机能够长期稳定运行的前提，否则烟机运行后容易出现动静摩擦，导致烟机效率下降甚至出现故障，损失是巨大的。第62页/共73页3.2催化剂烟气轮机的介质为再生器烧焦后产生的高温烟气，属气—固两相流，对动叶片及轮盘的冲蚀很大。由于催化剂的硬度特别高，仅次于金刚砂，因此烟气轮机正常运行必须保证烟气中催化剂粉尘含量严格控制在烟气轮机标准要求之下。烟气中催化剂粉尘的含量与动叶片及轮盘的磨损量并不是线性关系，而是随着烟气中催化剂粉尘含量的升高，动叶片及轮盘的磨损急剧增加。短时间内由于动叶片、轮盘严重磨损而停机就是由于烟气中催化剂粉尘含量严重超标引起的。因此，烟气中催化剂粉尘含量的控制在烟气轮机正常运行中处于首要地位。除总量控制外，催化剂粉尘粒度的大小也十分关键。烟气轮机技术标准中要求催化剂粉尘含量不能大于200mg/Nm3，其中大于10μ的不能超过3%。使用大比重高活性的催化剂，易产生催化剂在动静叶片、轮盘及动叶片上的沉积，从而破坏转子的动平衡。建议控制催化剂中Na的含量在0.9%以下，减少三旋前后的喷水及喷气量并使用雾化喷咀。第63页/共73页第64页/共73页目前许多用户安装使用了在线催化剂浓度和粒度仪格控制和监视烟气轮机入口烟气的催化剂浓度和粒度，为了保证机组的安全运行，建议每周一次人工采样分析烟气中催化剂浓度和粒度，同在线催化剂浓度和粒度仪结果进行对比分析，修正在线监测仪的偏差；分析催化剂浓度变化趋势，判断旋风分离器的效率和改善生产操作。第65页/共73页3.3烟气轮机的保温第66页/共73页为了避免类似事故的发生，应该从以下两个方面入手：a、在安装和检修时检查烟机进、出口管线的状态并及时调整。新机组安装时各厂检查的较为详细，但在日常检修过程中做的还不够，建议每一次检修时都应将进、出口管线打开检查，发现问题及时调整，以利于烟气轮机的安全运行。b、在运行过程中对烟机进、出口管线进行监控。检查烟气轮机及管线各部膨胀是否均匀，通过检查烟机壳体支耳与底座间是否有间隙来判断管线对烟气轮机的影响，根据检查的结果结合烟气轮机运行的情况确定烟机可以继续运行还是需停机调整。第67页/共73页3.6烟机的超温超温对烟气轮机有着很大的破坏作用。正常操作时，烟气温度一般为640～700℃.引起超温的主要原因是二次燃烧，二次燃烧的温度远远超过烟机的工作温度，并产生大幅度温度波