烟气轮机课件.ppt
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- 烟气 轮机 课件
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1、.1烟烟 气气 轮轮 机机.2第一节概述第一节概述 一、烟气轮机的应用一、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。烟气能量回收系统中已得到广泛的应用。.3.4.5.6.7.8.9.10部件装配图.11.12.13二、烟气轮机的结构型式与组成二、烟气轮机的结构型式与组成.14.15 烟气轮机的结构除要满足工质能量转换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。尘气流冲蚀的工艺要求。.161 1转子组件转子组件.17.
2、18动叶片和盘采用GH864锻件,并叶身喷涂了“长城一号”耐磨涂层。.19 第、级动叶的三维模型.202 2进气机壳进气机壳.21.223 3过渡机壳过渡机壳.23.244 4排气机壳排气机壳.255 5轴承箱及轴承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。径向轴承和一个轴向止推轴承组成。.26.27金斯伯雷止推轴承.286 6轴封气路系统轴封
3、气路系统为防止烟气和润滑油泄漏,一般设置两种密封系为防止烟气和润滑油泄漏,一般设置两种密封系统:统:(1)(1)轴密封气路系统;轴密封气路系统;(2)(2)轴承密封气路系统。轴承密封气路系统。.29.30蜂窝密封.317 7轮盘蒸汽冷却系统轮盘蒸汽冷却系统.328 8润滑油系统润滑油系统.339 9监测系统监测系统轴振动、轴位移和转速监测。轴承温度监测,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。前后径向轴承和止推轴承温度。.341010底座底座 底座为焊接件,支承排气机壳的两个支座用底座为焊接
4、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。水冷却,以保证机组的中心标高不变。.35烟气轮机:烟气轮机:(1 1)制造厂)制造厂 兰炼兰炼机械厂机械厂(2 2)型号)型号 YL-YL-10000B-10000B(3 3)进口流量)进口流量 (1760-20061760-2006)Nm3/minNm3/min(4 4)进口压力)进口压力 0.3138MPa0.3138MPa(绝)(绝)(5 5)进口温度)进口温度 700700(6 6)出口压力)出口压力 0.1078MPa0.1078MPa(绝)(绝)(7 7)出口温度)出口温度 539539(8 8)压比)压比 3.0383
5、.038(9 9)绝热焓降)绝热焓降 266.975266.975千焦千焦/千克千克(1010)介质)介质 再再生烟气生烟气(1111)烟气平均定压比热)烟气平均定压比热 1.37871.3787千焦千焦/千克千克.36(1212)烟气分子量)烟气分子量M M 29.08929.089(1313)烟气比热比)烟气比热比 1.26231.2623(1414)额定转速)额定转速 5703rpm5703rpm(1515)临界转速)临界转速 7500rpm7500rpm(1616)总效率)总效率 不不少于少于8585(1717)功率)功率 8795KW8795KW(1818)转向)转向 从烟从烟机入口
6、方向看为逆时针旋转机入口方向看为逆时针旋转(1919)烟气组成(体积)烟气组成(体积)CO2CO2:13.71 O213.71 O2:1.74 N21.74 N2:71.61 H2O71.61 H2O:12.9412.94(2020)叶轮级数)叶轮级数 两两级级(2121)轴密封型式)轴密封型式 多阶多阶迷宫密封;蒸汽注入和净化风注入隔离,中间抽汽迷宫密封;蒸汽注入和净化风注入隔离,中间抽汽(2222)径向轴承类型)径向轴承类型 四油四油叶滑动轴承叶滑动轴承(2323)止推轴承类型)止推轴承类型 金氏金氏伯利轴承伯利轴承.37第二节烟气轮机级的工作原理第二节烟气轮机级的工作原理一、级的工作过程
7、一、级的工作过程.38.39.40.41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.42第三节烟气在级内流道中的流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动规律与对叶片磨损的影响一、烟气在流道内的流动规律一、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
8、和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动叶流道内除极细小微粒(一般指小于一般指小于5 5的颗粒的颗粒)基本上随气流一起运动,造成比单纯气流有较大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的粘性作用和粘性损失外,一些较大的颗粒由于惯性较大。惯性较大。.43二、影响叶片冲蚀磨损的因素二、影响叶片冲蚀磨损的因素1 1微粒的浓度与颗粒尺寸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。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
9、因之一。损的主要原因之一。.442 2粉尘微粒和叶片的冲击速度粉尘微粒和叶片的冲击速度(相对速度相对速度)在影在影响叶片磨损的诸因素中,微粒速度影响是相当大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产生质量或容积的磨损量与微粒速度的2 23 3次方次方成正比。成正比。速度指数与材料的温度有关。在装置发生二次燃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。损也将造成严重后果。.45
10、 微粒速度取决于气体速度和粉尘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,以减少叶片气体速度来限制微粒速度,以减少叶片的磨损。的磨损。采用多级烟机,可大大地降低烟采用多级烟机,可大大地降低烟气速度和粉尘微粒速度,从而有效地减气速度和粉尘微粒速度,从而有效地减小了叶片的磨损。小了叶片的磨损。.46烟机结垢原因分析烟机结垢原因分析(1 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。质基础,是引起烟机结垢的根本原因。(2 2)原料油或
11、其它途径引入的金属离子)原料油或其它途径引入的金属离子CaCa、FeFe、NiNi沉积在催化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的吸收SOSOX X和和COCO2 2的能力,形成低熔点共熔物,增加了烟机催化的能力,形成低熔点共熔物,增加了烟机催化剂粘连结垢的趋势。剂粘连结垢的趋势。(3 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)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
12、从而导致烟机内催化剂结垢的主要原因。特别是卧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。离效果下降。.47烟机结垢原因分析烟机结垢原因分析(4 4)静电吸附粘连静电吸附粘连:在催化裂化装置中,催化剂颗粒以:在催化裂化装置中,催化剂颗粒以101020m/s20m/s的线速度的线速度高速运行,颗粒之间或颗粒与管壁之间会产生剧烈的摩擦作用,从而产生静高速运行,颗粒之
13、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。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的硫
14、会形成一种硫化亚铁硫化亚铁FeFe0.950.95S S,该物质具有磁性,该物质具有磁性,加速了催化剂的吸附和,加速了催化剂的吸附和粘连。粘连。(5 5)胶质粘连: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
15、。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 6)不完全再生的操作方式,会使烟气中水蒸汽、)不完全再生的操作方式,会使烟气中水蒸汽、SOSOX X含量高,当烟气中含量高,当烟气中SOSOX X浓度较高时,浓度较高时,SOSOX X与与CaCa离子发生了气离子发生了气-固反应生成低温熔融物固反应生成低温熔融物CaSOCaSO更易发生,更易发生,加剧了催化剂粘连结垢。加剧了催化剂粘连结垢。.48减缓烟机结垢措施减缓烟机结垢措施(1 1)减少催化剂破碎,降低平衡剂细粉。)减少催化剂破碎,降低平衡剂细粉。u加强新鲜剂进厂监控,提高新鲜剂质量。加强新鲜剂进厂监控,提高新鲜剂质量。u
16、加强原料切换管理及突发性事件处理,避免再生器超温。加强原料切换管理及突发性事件处理,避免再生器超温。u优化操作降低反再系统蒸汽用量。优化操作降低反再系统蒸汽用量。u正常操作再生温度控制不超正常操作再生温度控制不超720720,外取热器有一定的调节余,外取热器有一定的调节余地。地。(2 2)降低烟气水蒸汽含量。)降低烟气水蒸汽含量。u优化操作及进行汽提蒸汽改造,提高汽提效果。优化操作及进行汽提蒸汽改造,提高汽提效果。u减少再生器、烟道中蒸汽用量。减少再生器、烟道中蒸汽用量。u特阀阀道吹扫蒸汽能改尽量改用非净化风。特阀阀道吹扫蒸汽能改尽量改用非净化风。.49减缓烟机结垢措施减缓烟机结垢措施(3 3
17、)提高旋风分离器效率,降低烟机入口粉尘浓度。提高旋风分离器效率,降低烟机入口粉尘浓度。u正常操作时旋风分离器入口线速控制在设计范围内,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,改大灰斗及确保旋风分离器效率。与设计单位沟通,改大灰斗及料腿。料腿。u对临界喷咀改造,临界喷咀泄气按对临界喷咀改造,临界喷咀泄气按5%5%靠,避免操作波靠,避免操作波动时超负荷导致三旋单管堵塞。动时超负荷导致三旋单管堵塞。u对三旋单管或单管排尘口改造,避免操作波动时超负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。荷导致三旋单管堵塞。u加强三旋压废剂管理,保证三
18、旋排尘正常。加强三旋压废剂管理,保证三旋排尘正常。.50减缓烟机结垢措施减缓烟机结垢措施(4 4)加强原料性质控制,降低平衡剂中)加强原料性质控制,降低平衡剂中NiNi、FeFe、CaCa金金属含量。属含量。平衡剂中三种金属的总量应控制在平衡剂中三种金属的总量应控制在10000g/g10000g/g以内以内。(5 5)烟机入口闸阀前增加排尘线至双动滑阀后,防止)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。沉积的催化剂在开机时进入烟机。(6 6)调研结果显示,国内的)调研结果显示,国内的在线粉尘监测仪暂无成功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
19、采样一次,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。作为操作调整依据。.51第四节烟气轮机的主要性能参数第四节烟气轮机的主要性能参数(1)(1)烟气进气温度;烟气进气温度;(2)(2)烟气进气压力;烟气进气压力;(3)(3)烟气排气压力;烟气排气压力;(4)(4)烟气进口质量流量烟气进口质量流量 它表示在单位时间内它表示在单位时间内流进烟气轮机的烟气质量;流进烟气轮机的烟气质量;(5)(5)压力比压力比 它是烟气轮机进气压力与排气压它是烟气轮机进气压力与排气压力的比值;力的比值;(6)(6)转速转速n n;(7)(7)效率效率;(8)(8)输出功率输出功率(或称回收功率
20、或称回收功率)N N。.52 烟气轮机的性能曲线,它反映输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、质量流量出功率与烟气进口压力、温度、质量流量间的关系。间的关系。.53第五节烟气能量回收机组的配置第五节烟气能量回收机组的配置一、机组配置类型一、机组配置类型能量回收烟气轮机机组的合理选择与配置,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。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。
21、和电网的容量等情况有关。.541 1烟机烟机+主风机主风机+汽轮机汽轮机(三机组三机组)2 2烟机烟机+主风机主风机+电动机电动机/发电机发电机(三机三机组组)3 3烟机烟机+主风机主风机+汽轮机汽轮机+电动机电动机/发电发电机机(四机组四机组)4 4烟机烟机+主风机主风机+汽轮机汽轮机+齿轮箱齿轮箱+电动电动机机/发电机发电机(四机组四机组)5 5主风机主风机+汽轮机汽轮机(或电动机或电动机)烟机烟机+齿轮箱齿轮箱+发电机发电机.55烟机投用烟机投用1)1)投用具备的条件投用具备的条件a)a)烟机需要在装置正常生产后才能投用。烟机需要在装置正常生产后才能投用。b)b)烟机已经试运合格,各自保
22、,检测系统试过好用。烟机入口烟机已经试运合格,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。统试验好用且投用。c)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烟气轮机进口烟气符合下列要求,烟气中催化剂颗粒大于10m10m的应小于的应小于3 3,含尘浓度小于,含尘浓度小于200mg/Nm3200mg/Nm3。d)d)供给烟机的轮盘冷却蒸汽,不得中断,最大流量(开工)为供给烟机的轮盘冷却蒸汽,不得中断,最大流量(开工)为2.0t/h2.0t/h,正常流量为,正常流量为0.5t
23、/h0.5t/h。e)e)轴封给净化风量约轴封给净化风量约20m3/h20m3/h进密封腔,维持入机前压力为进密封腔,维持入机前压力为0.21MPa0.21MPa。f)f)轴封给上轴封给上1.0MPa1.0MPa蒸汽约蒸汽约200Kg/h200Kg/h进密封腔,至排气管有少量进密封腔,至排气管有少量蒸汽冒出,维持入机前压力为蒸汽冒出,维持入机前压力为0.14MPa0.14MPa。g)g)当烟机出口温度大于当烟机出口温度大于120120时,切掉水封,蒸汽排入烟道。时,切掉水封,蒸汽排入烟道。h)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当烟机开始空转时,要对烟机的汽封、转子等有无异
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