型烟气轮机的开发和应用YL方文兰州炼油化工机械厂730060摘要烟气轮机是炼油厂催化裂化装置能量回收系统的关键设备。我国继1978年开发研制成功3000kWYL型小功率烟气轮机之后,又相继开发成功了6000～18000kW大功率双级烟气轮机,在全国各炼油厂得到了广泛的应用。使用情况表明,YL型烟气轮机性能优良、运行平稳、节能效果十分显著。该文从设计、制造、运行三方面介绍了YL型烟气轮机的特点。关键词YL型烟气轮机开发与研制特点1前言利用烟气轮机回收高温烟气中的能量,是催化裂化工艺上的一个技术进步,也是一项重要的节能措施。烟气轮机是高温、高速大型旋转机械,使用条件十分苛刻,无论从设计上还是制造上难度都很大。早在70年代初期,机械厂会同中国石化集团北京设计院、中国科学院工程热物理研究所开始催化裂化装置高温烟气能量回收的试验研究工作。1976年4月第一台烟气轮机(功率3000kW)在兰州炼油化工总厂机械厂试制完成。1978年11月在抚顺石油二厂一次投运成功。到目前为止,已生产YL型单、双级烟气轮机69台,功率2000～19200kW。2大功率烟机的设计特点211气动设计叶片叶型关系到烟气轮机的效率。开发初期,是在原有的R250燃气轮机叶片的基础上进行部分模化,然后修正叶型,其设计效率为72%～74%(单级型烟气轮机),与国外烟机相比效率较低。在设计大功率烟气轮机时,经过大量的试验研究,决定采用双级型式的烟气轮机。采用双级烟气轮机,可降低气体流速,即降低叶片的磨损速率,其效率比单级烟机高8%～10%。另外,在新叶型设计过程中,对转速、轮盘直径、叶片高度、各级焓降比、动静叶出气212结构设计大功率烟气轮机仍采用轴向进气、径向排气、整体式排气机壳和转子悬臂支承结构,以确保烟气中催化剂颗粒均匀分布和增强机壳的承载能力。大圆弧齿叶根和倾斜榫齿改变了轮盘和叶片榫齿的应力状况,增大了安全裕度,确保了轮盘和叶片在大离心力的作用下长期稳定运行。轴输出端采用了无键联结技术,改变了轴端的应力状态。流道设计中,参照国外的经验设置了防冲蚀台阶。为了增加推力瓦块的承载能力,止推轴承设计为金斯伯利轴承。213材料选用随着炼油工艺技术的改进和提高,烟气的温度也越来越高。例如,重油催化裂化装置烟气轮机设计在较低的工作温度下使用。YL16000A型烟气轮机主轴和轮盘采用GH132铁基高温合金,叶片材料不变,可以用在670℃工作温度下。对于700℃或更高的工作温度的烟气轮机,例如为济南炼油厂生产型烟气轮机,轮盘和叶片均选用了YL110000AWaspaloy镍基高温合金。主轴用AISI4340合金,并收稿日期:1999212206作者简介:方文,工程师,1978年毕业于兰炼职工大学炼机专业,从事技术工作22年,现任兰州炼油化工机械厂技术科科长。获省新产品、新成果二等奖1项;获石化总公司科技进步三等奖1项;已发表论文3篇,参编行业标准1项。·31·第21卷第2期方文.YL型烟气轮机的开发和应用将叶片由铸造改为模锻。这和国外的用材水平完全一致。由于这些优良材料的选用,使机组运行的更可靠、更安全。3不断提高烟气轮机制造水平20多年来,特别是在大功率烟气轮机制造上,制造厂不断采用新工艺、新技术、改进加工工艺、完善试验手段、确保了烟气轮机的制造质量。311轮盘轮盘是烟气轮机的关键零件,轮盘性能的好坏与冶炼、开坯、锻压、热处理以及机加工方法都有密切关系。为此,试制小组制定了GH132大型轮盘的工艺路线:由上海炼钢五厂用电弧炉冶炼并经3次真空自耗,钢锭开坯后,由西南铝加工厂用3×104t水压机包套模锻成型,再由成都发动机公司进行热处理和机加工。为了研究大型盘件不同部位、不同方向的组织和性能,检验生产工艺路线的正确性,还对<732mm的大盘进行了解剖分析,做了各部位不同温度的拉伸、冲击、持久、蠕变、高低周疲劳等试验。试验结果表明,GH132盘件的性能达到了国际上同类产品的先进水平。Waspaloy高温合金是比GH132合金更高一级的钢种。经过近两年的努力,首批试制了8个<830mm盘件,其后又试制了<960mm盘件,经检验其性能指标完全符合要求。轮盘榫齿过去采用铣削成型,不易保证表面质量和齿面的压应力状态。GH132合金和Waspaloy合金轮盘榫齿改为拉削加工,提高了齿形精度和表面质量,从而保证了转子的装配质量。312动叶片...