煙氣輪機輪盤冷卻及動葉氣動磨損機理的數(shù)值研究.pdf

1、煙氣輪機是石化行業(yè)重要的能量回收設備，在重油催化裂化生產過程中占有重要地位，對于降低動力成本、節(jié)約能源、減少有害氣體排放等具有積極意義。煙氣輪機的工作原理與蒸汽輪機、燃氣輪機類似，利用重油催化裂化生產流程中的有毒有害廢氣（料）集中燃燒產生的溫度高達900-1000K的煙氣膨脹做功驅動壓氣機或發(fā)電機工作。
　　為了保證葉片、輪盤等關鍵部件有足夠的強度和壽命，除了使用耐高溫強度好的材料之外，還需采用較低溫度蒸汽對高溫部件進行冷卻，以降

2、低高溫部件的熱應力和表面溫度，確保機組運行安全。冷卻蒸汽完成冷卻工作后徑向匯入主流道由動葉排出，這將對煙氣主流造成強烈干擾，使葉柵流道內氣流流動十分復雜。煙氣輪機的工作介質煙氣是水蒸氣、氮氣、二氧化碳等多種組分的混合物，而且含有大量氧化鋁和氧化硅等硬質催化劑粒子，葉柵流道內漩渦、二次流裹挾固體顆粒反復撞擊、沖刷葉片，造成葉根和輪緣損傷嚴重，致使煙機動葉更換頻繁，事故頻發(fā)。然而，目前對煙氣輪機的研究尚未引起業(yè)內廣泛重視，其設計多為仿照蒸汽

3、輪機的?；O計，忽略了煙氣輪機中普遍存在的氣固兩相流動、冷卻蒸汽、二次流等的復雜流動，設計過于理想化。因此，研究煙氣輪機中的流場、溫度場、氣固兩相流動、葉片磨損等問題，對改善煙氣輪機設計，提高煙氣輪機使用壽命，確保機組安全運行，具有重要意義。
　　本文應用CFD技術，借助大型商用軟件CFX對某石化集團的煙氣輪機流動特性展開研究。采用流固耦合傳熱方法計算分析了冷卻蒸汽流量對動葉輪盤冷卻效果的影響，結合企業(yè)運行經驗，建議將流動降至0.

4、28Kg/s，以節(jié)約蒸汽用量，降低運行成本;對在有、無冷卻蒸汽條件下該煙氣輪機內部流場進行了模擬計算，結果表明冷卻蒸汽對煙氣主流干擾嚴重，造成噴嘴出口氣流不穩(wěn)定，特別是動葉葉根附近有強烈的渦旋和二次流動出現(xiàn)，與葉片的實際磨損位置吻合，確定葉片葉根和輪緣嚴重磨損的的原因;應用拉格朗日方法，選取顆粒軌道模型，模擬催化劑顆粒在葉柵流道內的流動行為，分析了動葉各個磨損區(qū)域的磨損機理;根據流場和氣固兩相流動的計算結果可知:葉柵中氣流的不良流動狀況