机修教案-烟机组知识.ppt

1、烟机组基础知识,机修技术组,主要内容,1、烟机发展的历史情况 2、我国烟气能量回收机组的技术进展 3、机组设计及应用中的若干问题 4、综合考虑可靠性与经济性，改进设计 5、机组超速的设定，烟气轮机特殊状态下的保护,1、烟机发展的历史情况,主风机烟机机组是催化裂化装置中的关键设备，它的运行可靠性如何将直接影响到FCCU装置的长、安、稳的运行和经济效益。 我国催化裂化烟气能量回收机组的研究开发始于1973年，1978年第一套机组在抚顺石化公司石油二厂投用。 到1995年底国内已建和待建的FCCU上应用的烟机已达66套，设计总回收功率396.7MW，按照年操作8000小时计算，全年共回收功率31.7

2、亿KW.H的电能。,据不完全统计，国外烟机三大制造厂（美国DR、Elliott、德国GHH）公司自1963年至1997年工提供了95套烟机，总计回收功率950.21MW。其中DR公司56套，556MW； Elliott29套，321.37MW；GHH10套72.84MW。 由部分原DR公司和德国MANGHH组建的美国CONMEC公司1999年6月在美国德洲Valero Refining Company投产了世界上机型和功率最大的FCCU烟机。,型号 FEX142 功率 37300KW 级数 单级 温度 760 压比 3.4 转速 3600rpm 高度 6米 重量 31.75吨 MANGHH公司

3、1996与中国签定了中国YL型 气轮机的代理协议，共同开发海外市场。 我国无论是在机组的总套数、总回收功率还是应用水平都进入了世界前列。,2、我国烟气能量回收机组的技术进展,烟机的设计制造 机组配置 机组专用阀门和辅件 控制系统和辅助系统的配置,2.1烟机的设计制造,气固两相流气动设计 耐磨涂层 高温材料 机械设计 转子动力学 轴向进气、径向排气的烟机是国内外烟机的主流,2.1.1气固两相流气动设计,烟机集中在高温冷催化剂微粒的烟气流在叶片通道内的流动规律上,以求在较高效率下获得最长的耐磨使用寿命。 对象：控制气流速度及气固两相流中微粒分布的规律、叶片通道中气流方向的变化、二次流和涡流的影响规

4、律，减少固体颗粒对叶片型面的冲击、碰撞以及涡流处和叶片尾迹区的二次磨损。,2.1.2耐磨涂层,烟机叶片及通流部件的磨损主要是催化剂微粒的高速冲击和碰撞造成的。 在烟气及冷却蒸汽中某些腐蚀性成分也会对叶片和轮盘造成腐蚀、磨损。 为了减少和控制对叶片的磨损，除了合理控制气流速度，采用较大的反动度，叶片设计尽量使内弧平直，合理选择扭曲规律及增加进出气边厚度。,n静叶采用抗高温的铸造钴基铬、镍、钨合金。主要成分:,北京科技大学开发的国内合金涂层,X40 Cr 24%26% Ni 9.511.5% W、C、 Si C1 Cr 28%30% Ni 812% W、C、 Si、B 陶瓷涂层 C2 Cr 3C2

5、 Ni 、 Cr 围带内表面通常也喷涂碳化铬硬质合金。,2.1.3高温材料,用于烟机轮盘及动叶片的耐高温材料是国内外设计研究的重点 烟机转动部件在高温的设计寿命按10万小时考虑 国内初期用于烟机轮盘的材料GH34 随着操作温度、压力的提高，按照国际通用选材规定，逐步改为采用GH132、GH864,2.1.4机械结构设计,计算叶片、叶根及轮盘的最大应力和叶根榫槽危险截面应力 进气道、导流锥结构及计算 烟气及轴承箱的密封 高刚性的轴承箱结构 轮盘与轴的连接，传扭矩部分的设计和双级烟机轮盘腔的密封,机械结构设计,双级烟机二级静叶环的连接及拆卸 转子的抽出 排气壳和进气壳的连接 我国以兰州炼化总厂机械

6、厂YL型烟机为代表,双级烟机与单级相比存在问题,易损件比单级增加一倍，一次性投资和维修费用增加 双级转子动不平衡的敏感性远大于单级 一、二级轮盘间易进催化剂，在腔内积存成团，使转子失去平衡 二级轮盘槽附近经常被带有催化剂细粉的烟气涡流冲蚀 结构复杂，检修和安装难度增加。特别是由于热变形，二级静叶环很难复装,双级烟机与单级相比优点,焓降小，要求速度低，可降低叶片磨损 效率比单级高45%左右 从可靠性及经济性综合考虑，应该优先推荐选用单级烟机,叶片磨损的经验公式,E=kzv 2d 3a E磨损量 z催化剂浓度 K系数，粒子硬度、比重、叶片及涂层材质 v粒子速度 d粒子直径 a 冲击角系数,2.1.

7、5转子动力学,烟机转子重量大，在轴承设计、转子临界转速计算上应特别精确 刚性转子临界转速应大于最高连续转速的20% 挠性转子第一临界转速应低于最高临界转速的20%,2.2机组配置,根据各厂的汽电平衡条件，在夏、冬两季蒸汽平衡存在很大差别以及电网条件不能满足机组启动要求的场合，可考虑采用4机组配置 确定四机组配置后，应优先考虑将汽轮机放在低速端，风机尽量采用离心式，以简化控制系统 轴流机、双出轴汽轮机的四机组要求单机制造质量高，特别是汽轮机及调速系统 电机并网控制及发电限制等因素均应在设计中考虑,三机组配置的重点,电机/发电机容量的选择是设计阶段的重点 选用大启动力矩、低启动电流倍数的4级电动机

8、，将包括烟机在内的全机组启动。 电动机容量应考虑能达到100%风机负荷，烟机即使发生故障，装置处理量也不能受影响,2.3机组专用阀门和辅件,烟机入口高温闸阀、蝶阀、双动滑阀都是保证机组安全、平稳、高效运行的重要部件 电液执行机构广泛应用，缩短了行程时间，提高了控制精度。阀体的冷壁式设计及耐磨层技术的提高延长了使用寿命 泄漏要求达到ANSI CL6 全关时间要求0.51秒,3、机组设计和应用中的问题,烟机的设计流量 烟机级数的选择 烟机的运转率,3.1烟机的设计流量,烟机实际上是一个节流孔板装置 设计烟机流量应考虑以下的原则： 电液双动滑阀正常时全关，和高温蝶阀实行分程控制，紧急停机时可快开 三

9、旋的泄气量由临界喷嘴控制35% 烟机叶片通道因磨损而增大及计算的误差，烟气量可在减去35%,3.3烟机的运转率,DR公司30年的操作经验表明，烟机的主要故障是： 烟机超速引起壳体膨胀，严重磨损 叶顶摩擦造成叶片裂纹及断裂 叶片硫腐蚀 导流锥产生裂纹，法兰变形和螺栓断裂,国内影响烟机运转率的问题,叶片磨损严重，涂层大面积脱落 轮盘振动，因催化剂在围带上的沉积造成动静摩擦；动叶上催化剂的堆积 联轴节端轴承的振动 热态下对中不良 二级烟机轮盘间进催化剂 二级叶环变形,处理烟机振动的方法,在制造厂进行热循环试运 对转子进行高速动平衡试验 严格控制轮盘冷却蒸汽和密封蒸汽的参数和品质 合适的润滑油温度和压

10、力 加强三旋出口催化剂粒度和浓度监测 制订合理的找正曲线 加强对机组运转状态的监测，预测变化趋势,4、综合考虑可靠性与经济性，改进设计,优化联轴器的设计选型 振动在线监测 机组轴系扭转自振频率分析计算 FCC系统的动态模拟分析,4.1优化联轴器的设计选型,应选用带有背齿结构与防飞保护结构的膜片或膜盘式联轴器 设计数据表应明确对联轴器主要零部件的材料检验和无损探伤检验具体要求,并在安装前注意验收和验证 对在役的联轴器及零部件按要求定期进行无损探伤检验,4.2振动在线监测,在线监测系统是极其必要的,我们可以在恶性事故前发现、处理问题 判断机组是否安全运行，不仅要看机组振动值是否越过规定的极限，还要从各类谱分析机组故障特征以及相位的改变 不能怕因一次仪表元件及传感器的故障造成机组误动作，而摘除必要的连锁跳闸项目，如轴振动，轴位移等,4.3机组轴系扭转自振频率分析计算,旋转机械故障的主要原因之一的共振一直是引为关注的问题 机组轴系扭转自振频率分析计算是机组设计不可缺少的 轴系扭转临界转速至少应避开工作转速的10%,也应避免二倍频与临