单级烟气轮机说明书

单级烟气轮机说明书

兰州炼油化工机械厂

一、概述

烟气轮机是炼油厂催化裂化装置专用透平，再生烟气中的热能和压力能通过它膨胀做功，转变为机械能。烟气轮机输出的功率用来驱动主风机或电机，从而达到回收能量的目的。

催化裂化再生烟气中，含有一定数量的催化剂固体颗粒。根据气-固两相流动的特点，烟气轮机在设计上，除考虑热膨胀和高温强度外。特别注意了防止和减轻催化剂固体颗粒对通流部分的冲蚀和磨损。

单级烟气轮机为单级透平，采用轴向进气悬臂转子结构。

二、主要结构及系统

1.转子组件

转子组件由轮盘、动叶片和主轴等组成。轮盘与主轴之间以止口定位。热装后用拉杆螺栓联接，在考虑到轮盘和拉杆螺栓在工作时的热膨胀等因素，拉杆螺栓应有足够预紧力，并采用套筒传扭。

轮盘为实心结构，采用高温合金材料模锻并加工而成，轮缘开枞树形叶根槽，用以装入带枞树形叶根的动叶片，动叶片由高温合金精铸或模锻成型，叶身部分喷涂“长城一号”耐磨涂层。

2.进气机壳

它主要由进气锤组件、静叶组件组成，进气机壳为不锈钢焊接件，进气锤为不锈钢铸件并焊接在进气机壳内，静叶组件由静叶片、固定镶套和端面梳齿密封环（或蜂窝密封环）组成一个组合件，用螺栓紧固在进气锤端部，在进气壳体上设有可调式挠性辅助支撑。

3.过渡机壳

过渡机壳是一衬环。带有防冲蚀台阶结构。为减缓催化剂固体颗粒对通流边界的冲蚀和磨损，衬环内壁喷涂耐磨涂层。

4.排气机壳

由不锈钢焊接的排气机壳为整体形。它由进、出口法兰、扩压器及壳体组成，整个机壳用进口端法兰上的两个支耳及机体上的两个支耳支承在底座上，在支耳与底座间设有调整垫片，在进口端法兰的两个支耳和底座的支承面之间设置横向导键；在排气机壳的前端和后端设置纵向导键，以保证烟机在热态时壳体膨胀走向合理。

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，均为铸钢件。其上装有轴承和油封及测转速、测轴振动探头，并接有轴承润滑油进、出口管线。

轴承部件由两组径向轴承和一组止推轴承组成。固定在轴承箱内。径向轴承为四油叶滑动轴承或可倾瓦轴承，主止推轴承为八块的金氏伯里节油轴承或米契尔轴承。副止推轴承为金氏伯里节油轴承或米契尔轴承。在装配时，转子相对于机壳的对中与定位通过轴承箱底面下的调整垫片来调节，用螺栓和定位销固定在底座上。

6.轴封气路系统

1)轴密封气路系统

轴密封采用蒸汽和空气两段迷宫密封，蒸汽密封用蒸汽由系统蒸汽（1.0MPa 250℃）管网引出，通过节流孔板和压差控制阀组，注入气封体内的蒸汽密封段，空气密封采用非净化风空气，由系统非净化风空气（0.6MPa ，常温）管网引出，通过截止阀注入气封体内的空气密封段。

通过烟气与密封蒸汽的压差控制，实现轮盘与气封体之间的空腔蒸汽压力大于动叶后的烟气压力，使密封蒸汽进入烟气流道，通过手动控制密封空气管线上的截止阀，实现密封空气压力大于密封蒸汽压力，以防止蒸汽从轴端泄漏，密封空气一部分流入抽气空腔，和少量蒸汽一起，由抽气口抽出机外，另一部分经迷宫密封泄入大气。

2)轴承密封气路系统

轴承箱盖和轴承箱体的前端，设有轴承密封气路系统。该系统采用净化空气，由系统净化空气（0.6MPa ，常温）管网引出，通过手动控制密封空气管线上的截止阀，将密封空气注入轴承箱盖的空气密封段，以防止润滑油泄漏。

7.轮盘蒸汽冷却系统

烟机轮盘设有前后两路蒸汽冷却。前路冷却蒸汽通过管线引入机壳，由喇叭口喷射到轮盘中心，然后沿轮盘前表面作径向流动，冷却轮盘，最后通过端面气封进入动叶前烟气流道。后路冷却蒸汽即：轮盘后的轴端密封蒸汽进入机壳后，沿轮盘后侧面，作径向流动冷却，最后经端面气封流入动叶后烟气流道。

8.润滑油系统

烟机与风机及机组其它设备共用一个油站。润滑油进油总管分别进入前、后端径向轴承和推力轴承，回油经轴承箱和润滑油出口管流入机组回油管。润滑油为VG46号透平油。润滑油入口进轴承压力控制在1.5～1.8×105帕（表）。要求润滑油过滤精度为20μ。

9.监测系统

1)烟机本体所设监测系统

①轴振动、轴位移监测。

烟机的轴振动、轴位移监测采用美国本特利公司或技术协议中选型产品。

a、前、后轴振动在同一监测面上各设2个探头，分别安装在与轴承箱水平中互为45度的轴承箱盖上，以分别提供前、后轴承处X、Y方向上的轴承振动信号。

b、轴位移采用1或2个探头，安装在径向止推轴承座上，以提供推力盘处轴向位移信号。探头引线由轴承箱体引出后进入接线盒。

上述各种探头均有较大的调节范围，可通过专用仪器确定探头与轴的距离。

②轴转速监测

烟机的转速监测采用美国AIRPAX公司、本特利公司或技术协议中选型产品。3个或4个探头分别安装在轴承箱水平中分面互为45度和90度方向的轴承箱盖上，通过主轴上孔或凹坑以3取2表决形式提供轴转速信号。

③轴瓦温度监测

轴瓦温度采用预埋在瓦块内的WZPKPT100铂热电阻进行测量。常规前、后径向轴瓦分别在1块瓦上设置测点，主推力瓦在2块瓦上设置测点，副推力瓦在2块瓦上设置测点，测点数目根据技术协议可增加或减少。各热电阻引线由轴承座引出后，经轴承箱引线槽进入接线盒。

2)烟机配套管线所设监测系统

①轮盘温度监测

轮盘温度采用热电偶插入到轮盘前进行监测。监测温度的控制范围为593~623K，（320℃～350℃）可通过自动调节蒸汽管线上的调节阀开度通入适量的冷却蒸汽来实现。

②前、后轴承进油压力

进入前、后径向轴承的润滑油压力，采用就地压力表监测，可通过油压可调机构，手动控制在1.5～1.8×105帕（表）范围内。

③进、排油温度

进油温度由机组润滑油系统控制，进油温度为35～40℃。排油温度可由设在看窗上的温度计直接测量。

④支座回水温度可由设在回水管线上的温度计直接测量。

3)烟机配套就地仪表盘所设监测系统

该系统包括①轮盘冷却蒸汽压力；②排气机壳烟气压力；③蒸汽封入口压力；④空气封入口压力；⑤轴封抽气压力；⑥油封空气压力；⑦轴封蒸汽腔压力；⑧轴封空气腔压力。所采用的压力表分别安装在就地仪表盘上。

10.底座

底座为焊接件，支座排气机壳的两个支座用水冷却，以保证该机组的中心标高不变。

三、控制要求

1.烟气入口温度973K时报警。

2.烟机径向轴承温度353K报警，363K时人工停机。

3.烟机推力轴承温度363K报警，高于373K时人工停机。

4.润滑油压力低于0.588×105帕（表）时报警，辅助油泵自起动，低于0.392×105帕（表）时停机。

5.烟机振动（双振幅）大于0.08报警，大于0.10mm人工停机。

6.推力轴承轴向位移：0.25mm报警，0.4mm停机。

7.轮盘正常操作温度低于573K或高于623K报警。

8.轮盘冷却蒸汽的流量，降低到设计流量的80%报警。

超速7%报警，超速10%时联锁停机。

四、启动

1.烟机启动前应具备的条件

1)烟气轮机的安装应符合烟机安装找正要求及施工图的规定，检验合格，机组自保控制、监测仪表等完备齐全，并应符合设计要求，联锁系统继电回路设备完好动作准确。

2)眼汽轮机入口处的配套阀门及控制系统须经高温试验合格后，调节灵活，开关可靠。

3)烟气轮机进口烟气应符合下列要求：含尘浓度每标准立方米小于200毫克，烟气中催化剂颗粒大于10μ的应小于3%。

4)润滑系统试运，包括油泵的试运和油系统的循环冲洗等，其规定按总成设计单位和润滑油站制造厂的要求执行。

5)检查烟气轮机轮盘冷却蒸汽系统，机座冷却水系统以及轴封系统是否正常。

6)检查机组联锁控制系统是否处于完好状态。

2.机组启动时，烟气轮机的要求

烟气轮机在启动过程中有以下要求：

1)启动前应将轮盘冷却蒸汽阀门打开，同时打开机壳下部的排凝阀，放出存水见汽后关闭，静止暖机30分钟。

2)机组启动时，烟气轮机入口闸阀和入口蝶阀均处于关闭状态。轮盘前侧冷却蒸汽应调到正常冷却蒸汽量的4倍。

3)机组采用盘车机构盘车，盘车时，应检查烟机轴承、气封、转子叶片处有无异常声音，如发现异常，应停机解体检查。

4)机组启动，按总成设计单位的启动方案进行，在启动过程中应随时监视烟气轮机的轴振动、轴瓦温度和轴承、气封等部件处有无异常音响。

5)在电机并网以后，待装置开工正常，烟气的浓度、粒度符合要求时，方可通过开工旁路向烟气轮机进烟气，在烟气轮机空转时，应仔细监视烟气轮机各部热膨胀情况。当烟机出口温度大于823K时，应采取措施降低烟机入口烟气温度。

6)当烟气符合要求的条件后，开始先打开闸板阀，入口蝶阀关闭，仔细观察壳体升温情况，停留30分钟。

7)缓缓打开入口蝶阀，仔细观察壳体升温情况，要求壳体升温速度不超过100K/小时。

8)在开启蝶阀的过程中，应认真检查烟机轴振动、轴位移、轴瓦温度变化情况和烟机各部膨胀情况，监听转子部件的转动是否正常。

当烟机入口压力、温度、流量达到设计参数后，停止继续开启蝶阀。

五、运行

1.烟气轮机机组在正常运行中应定期巡回检查，经常通过看、听、摸等方法掌握机组的各部振动、声音以及温升等机械运行情况，发现问题及时处理，确保良好的运行状态。

2.为了保证正常运行，必须认真进行精确的记录，这不仅供日常检查工作的需要，而且可通过分析长期运行记录，及时发现机组运行中存在的各种问题。

3.当由于装置操作不当等原因而造成烟气含尘量大于设计要求时，应考虑将烟机入口蝶阀和入口闸板阀关闭，以防止催化剂固体颗粒对叶片造成严重磨损。此时，应加大轮盘冷却蒸汽量，以将因鼓风损失造成的大量热量带走。控制烟机出口温度不超过783K。

4.当烟机入口温度超温时，应及时采取措施，适当加大在轮盘冷却蒸汽量，同时认真记录超温时间值，以便重新核算轮盘、叶片的使用寿命。

六、停机

1.机组停机时，应先逐渐关小烟机入口蝶阀，减小烟机负荷。先减去40%额定负荷停留30分钟，再减去20%额定负荷，停留30分钟，再减去10%负荷，停留30分钟，然后关闭入口蝶阀，要求壳体降温速度不大于100K时，当不能满足上述要求时应适当延长停留时间。

2.将电机与电网解列。

3.关闭高温平板闸阀，同时加大轮盘冷却蒸汽，当烟机壳体温度降低到523K以下时，停止盘车，关闭冷却蒸汽阀门。

当轴承温度降低到313K时，停油泵。