烟气轮机学习烟气轮机培训技术新型高效烟汽轮机交流课件.ppt

1、新型高效烟气轮机技术交流成都市成航发工艺有限公司成都市成航发工艺有限公司一、公司简介一、公司简介二、公司业绩二、公司业绩三、烟气轮机故障原因分析三、烟气轮机故障原因分析四、新型高效烟气轮机设计思路四、新型高效烟气轮机设计思路五、典型成功案例经济效益分析五、典型成功案例经济效益分析六、项目运作工作方案六、项目运作工作方案 七、具体工作、产品、设备展示七、具体工作、产品、设备展示交流提纲交流提纲 成都市成航发工艺有限公司，是一家集工业透平动力设备及机组成套的市场、研发、设计、加工制造和售后服务于一体的高新技术企业，主要产品为石化企业催化裂化装置烟气轮机、蒸汽轮机等透平机械。成航发工艺有限公司设计制

2、造的新型高效烟气轮机经中石化科技开发部科技成果鉴定达到国际先进、国内领先水平。成发集团冶金处成发集团工艺处成发集团涡轮研究所上世纪90年代抽调部分人员组成成都市成航发工艺有限公司2005年骨干人员改制成都盛航动力设备有限公司2011年底成都市工业企业外迁，金堂工业园购地，新成立公司至 今 经过多年来烟气轮机的配件定制以及整机制造工作，成航发工艺有限公司在烟气轮机的设计、工艺、加工和安装调试等方面积累了丰富的经验，同时通过不断的创新和积累，使气动、结构设计方面的技术更为先进和成熟可靠。以烟气轮机的气动设计为核心，以成熟的工艺为基础，以强大的加工制造能力为保证，成航发工艺有限公司逐步将产品延伸到动

3、力透平领域的其他行业，如压缩机、化工尾气回收透平等。1994-2005年，成发集团涡轮研究所即成航发工艺有限公司前身，先后为全国各地炼油厂提供了100余项烟气轮机配件制造、修理等业务。如为独山子石化、乌鲁木齐石化、上海炼油厂、九江炼油厂、延安炼油厂、安庆石化、广州石化、大连西太平洋炼油厂、燕山石化、济南炼油厂等厂家提供的进口烟机国产化和国产YL系列烟机的转子制造、一、二级静叶组件制造、动叶制造以及其他零部件的制造修理等。业绩表如下：序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注1上海炼油厂TH85-2轮盘、动叶片1998年转子国产化制造2上海炼油厂TH85-2拉杆螺栓1995年制造3上海炼油厂

4、YL-3000转子转子运行周期理化检测4济南炼油厂YL-10000A 转子1994年修理5济南炼油厂YL-10000A一级静叶环组件1994年制造6安庆炼油厂YL-8000B 转子2000年转子修理7安庆炼油厂YL-8000B气封、油封2001年制造8镇海炼油厂YL-4000E 转子1996年运行周期理化检测9九江炼油厂E-138转子主轴2000年国产化制造10九江炼油厂YL-10000J一级静叶组件2002年制造11广石化炼油厂YL-6000B 一、二级静叶组件1994年修理12广石化炼油厂YL-6000B 一、二级静叶组件1995年制造13广石化炼油厂E-132叶片护罩1992年制造14乌

5、石化炼油厂YL-4000D转子1994年修理15乌石化炼油厂YL-4000D转子1995年制造16乌石化炼油厂YL-4000D一级静叶组件1995年制造17乌石化炼油厂YL-4000D二级静叶组件1995年修理18乌石化炼油厂YL-4000D 一、二级动叶片1995年制造19乌石化炼油厂YL-4000D衬环2002年9月制造20乌石化炼油厂YL-10000D一级静叶组件2002年制造21乌石化炼油厂YL-10000D一级静叶组件2002年4月制造烟气轮机配件制造与修理业绩表烟气轮机配件制造与修理业绩表序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注22乌石化炼油厂YL-10000D衬环2002年

6、9月制造23茂名炼油厂YL-10000B转子1995年修理、轴瓦制造24茂名炼油厂YL-10000B二级静叶组件1995年修理25抚顺石油二厂E-232转子2000年转子国产化制造26抚顺石油二厂E-232烟气轮机转子2001年转子修理更换二级盘27大连石油七厂YL-6000A烟气轮机转子1993年修理28大连石油七厂E-232拉杆螺栓1998年制造29大连石油七厂YL-10000I烟气轮机转子2000年修理30石家庄炼油厂GHH动叶片、静叶片、填块、过桥1997年10月国产化制造31石家庄炼油厂GHH烟气轮机转子1996年换件修理32新疆独山子炼油厂YL-2000烟机改造YL2000改YL3

7、0001993年制造33新疆独山子炼油厂YL-2000、级气封2002年8月制造34新疆独山子炼油厂YL-4000C烟气轮机转子1994年修理35新疆独山子炼油厂YL-4000C烟气轮机转子1995年制造36新疆独山子炼油厂YL-4000C一、二级动叶片2001年制造37新疆独山子炼油厂YL-4000C烟气轮机转子1997年转子修理配级轮盘38榆林炼油厂YL-6000B烟气轮机转子2001年12月制造39榆林炼油厂YL-6000B一级静叶组件2001年制造40榆林炼油厂YL-6000B、级气封2001年制造41燕山石化炼油厂GHH动叶片、静叶片、填块、过桥2001年国产化制造序号使用单位烟机型

8、号配件名称制造与修理日期备注42燕山石化炼油厂YL-18000A蜂窝密封件1997年制造43兰炼机械厂YL-4000B动叶片修理2001年修理挂肩44兰炼机械厂YL-8000D一、二级动叶片2002年修理挂肩45兰炼机械厂YL-4000动叶片2002年4月修理挂肩46兰炼机械厂YL-8000B蜂窝密封件1997年制造47延安炼油厂YL-8000H烟气轮机转子2000年制造48大连西太平洋石化公司YL-10000C烟气轮机转子2002年9月换件修理49大连西太平洋石化公司YL-10000C一、二级动叶片2002年制造50大连西太平洋石化公司YL-10000C、级气封、空气封2002年制造51大连

9、西太平洋石化公司炼油厂YL-10000C一级静叶组件固定螺栓，连接螺栓制造2002年12月52大连西太平洋石化公司炼油厂YL-10000C烟气轮机转子组件，二级静叶组件制造2003年53中石油股份有限公司上海高桥分公司AG070/11R 风机可调静叶片制造2003年54青岛炼油厂YL-7000A一级静叶组件制造2003年55大连西太平洋石化公司炼油厂YL-10000C双头螺栓制造2003年56大连西太平洋石化公司炼油厂YL-10000C一级静叶组件制造2003年4月57新疆独山子炼油厂YL-2000气封组件制造2003年5月序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注58上海高桥炼油厂AG0

10、70/11R风机动叶片制造2003年6月59新疆独山子炼油厂YL-2000一、二级动叶片制造2004年4月60新疆独山子炼油厂YL-2000、级气封片制造2004年4月61大连西太平洋石化公司炼油厂AVT-12W-6电机齿形皮带轮2004年62大连西太平洋石化公司炼油厂YL-10000C一级静叶组件制造2004年63兰州长城公司YL-4000F轮盘制造2004年64大连西太平洋石化公司炼油厂YL-4000B烟气轮机转子修理、动叶片制造2004年65中石油股份有限公司上海高桥分公司TH85-2烟气轮机转子修理，盘、轴制造2004年 2005年，涡轮研究所从成发集团整体脱离，骨干成员成立成航发工艺

11、有限公司，继续提供旧型烟气轮机备件的同时。在张兴佳总经理和程信华总设计师的带领下，开始从事新型高效烟气轮机的设计研发工作，并取得了很大的成效，获得社会的广泛认可，主要项目如下：项目1:中石化济南炼油厂YL10-JNA烟气轮机整机制造使用单位 中石化济南炼油厂型 号 YL10-JNA（原型号：YL10000A）项目周期 2007年4月2008年1月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，采用新型机组结构形式（转子结构、密封形式）进行整机制造。双级轮盘之间结垢，振动高，烟机运行时间短，一般一年检修2次以上。机组效率低(77%)。烟气轮机输出功率提升约1000kw运行16个月检修，叶

12、片基本无磨损。至今未非计划停机，经中石化科技开发部成果鉴定，机组达到国内领先、国际先进水平。附标定报告。整机制造项目2:中石化济南炼油厂YL10000G烟气轮机气动改造使用单位 中石化济南炼油厂型 号 YL10000G（原型号：YL10000G）项目周期 2008年10月2009年5月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，更换转子、一、二级静叶组件双级轮盘之间存在结垢，机组振动高，达到80以上，烟机运行时间短，一般一年检修2次以上。机组效率低(78%)。三机组多发电500kw以上，烟气轮机效率达到88%。运行一年以后拆检，叶片无明显磨损。至今未非计划停工。附标定报告。气动核心

13、改造(双级)项目3:中石化济南炼油厂GT10000G烟气轮机整机制造使用单位 中石化济南炼油厂型 号 GT10000G（原型号：YL10000G）项目周期 2009年8月2010年4月改造内容改造前存在问题改造效果备注整机制造原烟机核心改造以后，输出功率大幅度提升，但是因机组投产已经十余年，壳体及基础部件变形老化，机组振动偏高。节能效果同项目2，机组运行稳定，振动值从80降至60以下，后降至50以下.至今未非计划停机。项目2所更换部件作为备件使用。整机制造项目4:淮安清江石化有限责任公司GT5000A烟气轮机整机改造使用单位 淮安清江石化有限责任公司型 号 GT5000A（原型号：YL5000

14、A）项目周期 2010年3月2010年9月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用一级半结构，更换转子、静叶组件、进气锥、挠性辅助支撑、过渡壳体、排气壳体、气封组件、整流叶片原机效率较低，输出功率约3800kw，回收效率约70%。烟气轮机输出功率至少提升400kw,效率提升10%以上，已稳定运行1年。2011年11月装置再生器故障检修，拆检烟机，叶片完好无损。附标定报告。气动整机改造(一级半)项目5:中石油独山子炼油厂GT4000F烟气轮机气动改造使用单位 中石油独山子炼油厂型 号 GT4000F（原型号：YL4000F）项目周期 2011年4月2011年9月改造内容改造前存在问题改造效果备注采

15、用新型叶片设计技术，更换动叶片、静叶组件。机组效率低，约为66%。叶片冲蚀厉害，一年更换一次全新动叶片。因同期三旋改造致使三旋出口压力比改造前降低15kpa，锅炉改造后锅炉入口压力比改造前增大4kpa，我公司改造的烟气轮机虽然已经偏离了设计点，但是功耗水平仍和改造前的烟机持平；效率比原机组提升至少5%。附改造情况说明。气动核心改造（单级）项目6:中石化石家庄炼油厂YL8000B烟气轮机结构改造使用单位 中石化石家庄炼油厂型 号 YL8000B（原型号：YL8000B）项目周期 2011年1月2011年4月改造内容改造前存在问题改造效果备注更改转子、二级静叶组件结构及密封形式。双级转子轮盘间催化

16、剂堆积厉害，机组振动值逐步升高，4个月检修1次。从2011年4月至今振动值一般稳定在40以下，消除催化剂堆积故障，至今稳定运行。结构改造（双级）项目7:中石化石家庄炼油厂GTD60B烟气轮机气动整机改造使用单位 中石化石家庄炼油厂型 号 GTD60B（原型号：YLD6000B）项目周期 2011年8月2012年2月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用一级半结构，更换动叶、静叶组件、进气锥、挠性辅助支撑、过渡壳体、排气壳体、气封组件、整流叶片。机组效率低，烟机回收效率约70%。烟气轮机输出功率提升700kw以上，回收效率提升10%，三机组进入发电状态。振动平稳，前后轴均不到20。气动整机改造(

17、一级半)项目8:中石化荆门炼油厂GTD50A烟气轮机气动改造使用单位 中石化荆门炼油厂型 号 GTD50A（原型号：YLD5000A）项目周期 2011年9月2012年3月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，更换转子、静叶组件。机组效率低，烟机回收效率约为70%在制，2012年3月底交付。预计输出功率提升500kw/H。气动核心改造（单级）项目9:山东恒源石化YL7000F烟气轮机气动改造使用单位 山东恒源石化型 号 GT7000F（原型号：YL7000F）项目周期 2011年8月2012年3月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，更换动叶片、静叶组件。动

18、叶根部冲蚀，机组效率低，烟机回收效率不到70%在制，2012年4月初交付。预计输出功率提升500kw/H以上。气动核心改造（单级）项目10:山东京博石化GT5000G烟气轮机气动改造使用单位 山东京博石化型 号 GT5000G（原型号：YL5000G）项目周期 2010年8月2011年1月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，更换动叶片、静叶组件。机组效率低，催化剂结垢厉害，一般情况下一月一停，最短20天之内连续停机三次。有效延缓催化剂结垢，第一次开机运行82天，第二次运行1个月，第三次运行75天，最短保证一个月以上。催化工况条件比较恶劣。气动核心改造（单级）项目11:中石化

19、金山炼油厂YL5000G烟气轮机气动改造使用单位 中石化金山炼油厂型 号 GT5000G（原型号：YL5000G）项目周期 2011年6月2011年12月改造内容改造前存在问题改造效果备注采用新型叶片设计技术，更换动叶片、静叶组件。机组效率低，催化剂结垢严重，一般4个月检修1次。电机耗功电流从200余安降至150安，烟机输出功率提升500kw以上。气动核心改造（双级）序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注1天津炼油厂TP4-60动叶片制造2005年2吉化炼油厂YL-14000A一级静叶组件制造2005年3济南炼油厂YLII-10000G烟气轮机转子改造2005年4济南炼油厂YLII-1

20、0000G二级静叶组件修理2005年5上海高桥炼油厂AG070/11R风机转子理化检测2005年6上海高桥炼油厂E-138烟气轮机转子理化检测2005年7上海高桥炼油厂E-138内壳体制造2005年8大连西太平洋炼.油厂YLII-10000C烟气轮机转子检测修复2005年9济南炼油厂YLII-10000A烟气轮机转子改造2005年10上海高桥烁油厂E-138一、二、三级气封，油封，制造2005年11大连西太平洋炼油厂YL-4000B烟气轮机转子修理，动叶片制造2005年12济南炼油厂YLII-10000G蜂蜗密封环制造2005年13济南炼油厂YLII-10000A蜂蜗密封环制造2005年 除了

21、进行新型高效烟气轮机的整机设计制造和气动核心改造以外，我公司仍然从事旧型烟气轮机备件的定制和维修工作。序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注14岳阳大陆激光技术有限公司（安庆）YL-8000B动叶片制造2005年15上海金山石化YLII-5000A动叶片制造2005年16独山子炼油厂YL-4000F烟气轮机转子制造2006年17济南烁油厂ELLIOT燕气透平机转子制造2006年18济南烁油厂YLII-10000A动叶片制造2006年19济南烁油厂YLII-10000A主轴制造2006年20济南烁油厂YLII-10000A转子修复2007年二级盘制造21济南烁油厂YLII-10000G气

22、封组件制造2007年22济南烁油厂YLII-10000G径向轴瓦及主、付推力瓦轴承制造2007年23济南烁油厂YLII-10000G油封、阻油环、双耳及双孔止动垫片2007年24济南烁油厂YLII-10000G动叶片制造2007年25济南炼油厂YLII-10000G蜂蜗蜜蜂封环制造2007年26独山子炼油厂YL4000H烟机转子修复动叶片及拉杆螺栓制造2008年27乌鲁木齐乌石化C1-113空压机透平入口导叶制造2008年28乌鲁木齐石化C1-113压缩机导叶体组合件制造2008年序号使用单位烟机型号配件名称制造与修理日期备注29上海高桥炼油厂P164HHGGS/P164-23-03P164H

23、HGGS/P164-21-04活塞，活塞杆制造2008年30兰州长城公司Y L 7 0 0 0 YL11000烟机轮盘制造2008年31兰炼机械厂Y L 8 0 0 0-YL10000烟机轮盘制造2008年32独山子炼油厂YL-4000F动叶片制造2008年33济南炼油厂YLII-10000G烟机转子修复2008年34济南炼油厂YLII10-JNA备用转子制造2009年35济南炼油厂GTII10000G过渡衬环制造2010年36济南炼油厂GTII10000G气封组件制造2010年37上海高桥石化TH85-2转子理化检测2011年38淮安清江石化GT5000A动叶片备件制造2011年39淮安清江

24、石化GT5000A气封组件、油封备件制造2011年自自19781978年我国自行研制的首台烟气轮机投入年我国自行研制的首台烟气轮机投入运行以来，国内已生产交付了运行以来，国内已生产交付了170170多台各型烟机。多台各型烟机。烟气轮机这一炼油重大装备已基本实现国产，创烟气轮机这一炼油重大装备已基本实现国产，创造了巨大的经济和社会效益。造了巨大的经济和社会效益。烟气轮机是炼厂催化裂化装置的烟气轮机是炼厂催化裂化装置的“心脏心脏”主风机组的关键设备，又是机组中能量回收系统主风机组的关键设备，又是机组中能量回收系统的重点单机，一旦出现故障而停机，将造成重大的重点单机，一旦出现故障而停机，将造成重大经

25、济损失，确保烟机经济损失，确保烟机“安、稳、长、满、优安、稳、长、满、优”的的运转对各炼油厂具有重大的意义。运转对各炼油厂具有重大的意义。虽然烟气轮机实现了国产化和系列化的发展虽然烟气轮机实现了国产化和系列化的发展，但是，因当时设计制造条件限制及炼厂运行维，但是，因当时设计制造条件限制及炼厂运行维护水平高低等原因，护水平高低等原因，国内烟机普遍存在效率低、国内烟机普遍存在效率低、叶片冲蚀、催化剂结垢等问题。叶片冲蚀、催化剂结垢等问题。造成了巨大的损造成了巨大的损失。在能源费用不断上涨的今天，如何保证烟气失。在能源费用不断上涨的今天，如何保证烟气轮机高效率、长周期运转是我们共同面对的一项轮机高效

26、率、长周期运转是我们共同面对的一项重大课题。重大课题。1 1、技术基础已落后，已不符合最新技术潮流、技术基础已落后，已不符合最新技术潮流 目前运行的烟气轮机大多是仿制国外七、八十年代目前运行的烟气轮机大多是仿制国外七、八十年代的产品而开发出来的机型，技术基础已落后，已不符合的产品而开发出来的机型，技术基础已落后，已不符合最新技术潮流。最新技术潮流。2 2、受设计方法的限制、受设计方法的限制 目前运行的烟气轮机大多是采用有限的几套基元叶目前运行的烟气轮机大多是采用有限的几套基元叶型，通过扭转静叶获得不同的气动参数而完成，这是当型，通过扭转静叶获得不同的气动参数而完成，这是当年设计涡轮的流行做法。

27、年设计涡轮的流行做法。这样设计可有效缩短新产品设计周期，但由于基元这样设计可有效缩短新产品设计周期，但由于基元叶型的适用范围有限，而每台烟机的运行工况千差万别，叶型的适用范围有限，而每台烟机的运行工况千差万别，设计结果当然难以保证每台机组都运行在最优点上。设计结果当然难以保证每台机组都运行在最优点上。以不变应万变，结果自然是众口难调以不变应万变，结果自然是众口难调3 3、设计及验证手段落后、设计及验证手段落后 目前运行的烟气轮机气动设计大多采用的目前运行的烟气轮机气动设计大多采用的6060年代吴年代吴仲华先生提出的三元流理论，基于无粘流体模型和试验仲华先生提出的三元流理论，基于无粘流体模型和试

28、验得到的损失模型，由于试验数据有限，设计上不得不采得到的损失模型，由于试验数据有限，设计上不得不采用基元叶型的办法。用基元叶型的办法。但基于三元流理论的但基于三元流理论的S1S1和和S2S2流面计算难以得到流场流面计算难以得到流场细部的准确特征，特别是对涡流形成和局部损失的情况细部的准确特征，特别是对涡流形成和局部损失的情况无法定量分析，这也是烟机效率不高和部分烟机冲刷难无法定量分析，这也是烟机效率不高和部分烟机冲刷难以克服的原因。以克服的原因。同时，由于试验数据较少的原因，在烟机投运前对同时，由于试验数据较少的原因，在烟机投运前对其运行结果难以准确定量分析。其运行结果难以准确定量分析。基于无

29、粘流体假设的基于无粘流体假设的S2S2流面计算，无法分辨附面层流动状况流面计算，无法分辨附面层流动状况 将航空发动机中诸多先进的设计方法和理念将航空发动机中诸多先进的设计方法和理念运用到烟气轮机的改造、设计中，针对原烟气轮运用到烟气轮机的改造、设计中，针对原烟气轮机效率较低，气流冲刷，积垢等问题，一对一设机效率较低，气流冲刷，积垢等问题，一对一设计，采用全三维有粘气动设计方法，有效地提高计，采用全三维有粘气动设计方法，有效地提高了效率，保障了机组高可靠性、长周期运行。了效率，保障了机组高可靠性、长周期运行。1 1、采用最新航空气动技术进行设计、采用最新航空气动技术进行设计2 2、采用一对一柔性

30、设计理念、采用一对一柔性设计理念 严格按照实际工况参数制定气动约束条件，严格按照实际工况参数制定气动约束条件，并根据该约束条件设计出一套完全对应的涡轮方并根据该约束条件设计出一套完全对应的涡轮方案，达到实际工况与设计工况的一致，也即满足案，达到实际工况与设计工况的一致，也即满足设计点与运行点保持一致，使得机组工作在效率设计点与运行点保持一致，使得机组工作在效率最优的状态。最优的状态。附数据表格。附数据表格。3 3、运用最新的设计与验证手段、运用最新的设计与验证手段 随着计算机技术的发展和计算流体力学（随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFDCFD）的进步，）的进步，CFDCFD技术从上世纪技

31、术从上世纪9090年代末期逐步在航空发动机、汽轮机等年代末期逐步在航空发动机、汽轮机等领域得到普及，使在烟机设计时采用全三维有粘气动计算领域得到普及，使在烟机设计时采用全三维有粘气动计算成为可能。成为可能。通过通过CFDCFD技术可以对烟机流场任意局部进行各技术可以对烟机流场任意局部进行各种分析，可有效提高烟机效率和解决烟机冲蚀、种分析，可有效提高烟机效率和解决烟机冲蚀、积垢的难题。积垢的难题。同时，当今同时，当今CFDCFD分析的结果已同试验相差无几，分析的结果已同试验相差无几，在在CFDCFD技术的帮助下，对没有试验数据的任意涡轮技术的帮助下，对没有试验数据的任意涡轮都可以进行准确分析，解

32、决了设计结果的验证问都可以进行准确分析，解决了设计结果的验证问题。题。除基本的设计软件和验证手段以外，航空发除基本的设计软件和验证手段以外，航空发动机近动机近5050年设计历程中传承下来的方法和理念，年设计历程中传承下来的方法和理念，及在航空发动机涡轮研究和试验中积累的大量经及在航空发动机涡轮研究和试验中积累的大量经验和数据，对烟气轮机气动设计的准确性和可靠验和数据，对烟气轮机气动设计的准确性和可靠性起到了决定性的作用。为此，我们以航空发动性起到了决定性的作用。为此，我们以航空发动机设计软件为基础，专门针对烟气轮机实际运行机设计软件为基础，专门针对烟气轮机实际运行工况而开发了诸多设计软件。工况

33、而开发了诸多设计软件。程信华：总设计师，研究员，原中国程信华：总设计师，研究员，原中国燃气涡轮研究院主任设计师，博士生燃气涡轮研究院主任设计师，博士生导师，享受国家特殊津贴，从事航空导师，享受国家特殊津贴，从事航空叶轮机械气动设计叶轮机械气动设计4040余年，获得多项余年，获得多项国防科技成果奖和省部级奖，在国际、国防科技成果奖和省部级奖，在国际、国内气动设计领域享有很高声誉。主国内气动设计领域享有很高声誉。主持完成了多台新型烟气轮机的设计及持完成了多台新型烟气轮机的设计及改造设计。改造设计。4.1.14.1.1新、旧静叶对比新、旧静叶对比原某机组静叶（静叶为等截面叶型）原某机组静叶（静叶为等

34、截面叶型）4.1 4.1 弯扭复合叶型设计技术对叶片冲蚀和机组效率的改善弯扭复合叶型设计技术对叶片冲蚀和机组效率的改善 4 4 新技术所达到的效果新技术所达到的效果等截面叶型的主要缺陷等截面叶型的主要缺陷气流速度气流速度:叶根过大叶根过大;叶尖过小叶尖过小。叶栅覆盖段叶栅覆盖段:叶根过大叶根过大;叶尖过小叶尖过小。M1.4,M1.4,災災难性冲蚀难性冲蚀46 上图虚线为根截面叶栅分布上图虚线为根截面叶栅分布,实线为顶截面叶栅分布实线为顶截面叶栅分布,叶根叶栅稠度高叶根叶栅稠度高,气流速度高气流速度高;叶顶叶栅稠度低，气流速度叶顶叶栅稠度低，气流速度低。分析可知：气动设计的理想状态是要求叶顶气流

35、速度低。分析可知：气动设计的理想状态是要求叶顶气流速度高，因为后级动叶叶顶径向尺寸大，周向速度高，做功能高，因为后级动叶叶顶径向尺寸大，周向速度高，做功能力强，而过低的叶栅稠度则违背了这一设计原理，导致传力强，而过低的叶栅稠度则违背了这一设计原理，导致传递给后级动叶的能量不足；而对于叶根，因为叶栅稠度过递给后级动叶的能量不足；而对于叶根，因为叶栅稠度过大，导致气流的堵塞，在静叶出口形成紊流，直接冲蚀后大，导致气流的堵塞，在静叶出口形成紊流，直接冲蚀后级动叶的根部，造成严重的缺陷，这也是违背设计原理的级动叶的根部，造成严重的缺陷，这也是违背设计原理的。47新型复合弯扭静叶片模型新型复合弯扭静叶片

36、模型48全新全新设计设计的弯扭复合叶型的弯扭复合叶型新型复合弯扭静叶组件新型复合弯扭静叶组件 新型的弯扭复合叶型，从叶根到叶顶的稠度基本一致，新型的弯扭复合叶型，从叶根到叶顶的稠度基本一致，增强整个叶身的做功能力。在叶顶，适当增加稠度，保证气增强整个叶身的做功能力。在叶顶，适当增加稠度，保证气流速度足够，传递给后级动叶的能量足，做功能力强；在叶流速度足够，传递给后级动叶的能量足，做功能力强；在叶根，适当降低稠度，保证气流能顺畅通过，不产生紊流，引根，适当降低稠度，保证气流能顺畅通过，不产生紊流，引导气流更均匀的冲击动叶，减轻对动叶根部的局部冲蚀。导气流更均匀的冲击动叶，减轻对动叶根部的局部冲蚀

37、。旧动叶、新动叶根部冲蚀对比旧动叶、新动叶根部冲蚀对比原机组动叶局部严重冲蚀，出现凹坑。新动叶根部没有出现冲蚀现象。4.1.24.1.2新、旧动叶对比新、旧动叶对比原某机组动叶片（双级机组；二级叶片）原某机组动叶片（双级机组；二级叶片）原动叶为简单变截面叶片，气流通过叶根时容易产生紊流，造原动叶为简单变截面叶片，气流通过叶根时容易产生紊流，造成叶根冲蚀，且叶身在整个径向方向上未形成合理的气动攻角，成叶根冲蚀，且叶身在整个径向方向上未形成合理的气动攻角，无法利用气流能量很好的做功。无法利用气流能量很好的做功。新型复合弯扭动叶片（双级机组；二级）新型复合弯扭动叶片（双级机组；二级）复合弯扭叶片叶根

38、流线图复合弯扭叶片叶根流线图(摘自摘自 ASME GT-2002-30353)ASME GT-2002-30353)等截面变截面弯扭复合 由上图等截面、变截面、弯扭复合叶型的叶根流线图可以看由上图等截面、变截面、弯扭复合叶型的叶根流线图可以看出，弯扭复合叶型叶根流线顺畅、没有紊乱，且逐渐偏离叶根，出，弯扭复合叶型叶根流线顺畅、没有紊乱，且逐渐偏离叶根，能有效减轻气流对根部的冲蚀，同时叶片的弯扭复合变化能使叶能有效减轻气流对根部的冲蚀，同时叶片的弯扭复合变化能使叶身在整个径向方向上形成合理的气动攻角，从而很好的利用气流身在整个径向方向上形成合理的气动攻角，从而很好的利用气流能量做功。能量做功。5

39、5 4.2 4.2 流场布局对冲蚀、结垢的改善流场布局对冲蚀、结垢的改善出口气流局部分离进口极大进口极大的正攻角的正攻角 从旧机组某型动叶的流从旧机组某型动叶的流场图可以看出，在进口出场图可以看出，在进口出现了极大的正攻角，导致现了极大的正攻角，导致气流突然转向，在出口出气流突然转向，在出口出现了局部气流分离和打旋。现了局部气流分离和打旋。使得对动叶的局部位置产使得对动叶的局部位置产生极其严重的冲蚀。生极其严重的冲蚀。新设计的叶片流场图，新设计的叶片流场图，从图中可以看出：通过局从图中可以看出：通过局部流场的优化设计，部流场的优化设计，流线流线分布显示正攻角正常。无分布显示正攻角正常。无流动分

40、离。因此也不会对流动分离。因此也不会对动叶产生局部的冲蚀。动叶产生局部的冲蚀。整个通道气流流场，整个通道气流流场，流通顺利，也解决了结垢流通顺利，也解决了结垢的问题。的问题。旧机组、新机组冲蚀、结垢对比图旧机组、新机组冲蚀、结垢对比图新设计动叶叶形有效抑制结垢。原机组动叶结垢严重。4.3 4.3 创新性应用创新性应用一级半设计技术一级半设计技术 针对目前老型烟气轮针对目前老型烟气轮机双级故障率高、单级回机双级故障率高、单级回收效率低的现状，利用航收效率低的现状，利用航空发动机技术，创新性地空发动机技术，创新性地开发了一级半烟气轮机装开发了一级半烟气轮机装置。并获得国家实用新型置。并获得国家实用

41、新型专利（附专利证书）。专利（附专利证书）。该装置兼具单级烟气轮机结构简单、可靠性高和双级该装置兼具单级烟气轮机结构简单、可靠性高和双级烟气轮机回收效率高的优点。在单级基础上所增加的半级烟气轮机回收效率高的优点。在单级基础上所增加的半级叶片为静叶片，未增加转动部件，既不会增加机组运行的叶片为静叶片，未增加转动部件，既不会增加机组运行的不稳定因素，也不会增加后期使用维护的工作量和成本。不稳定因素，也不会增加后期使用维护的工作量和成本。一级半机组设计效率一级半机组设计效率87%87%，实际回收效率可达，实际回收效率可达85%85%，远远高，远远高于原单级烟气轮机于原单级烟气轮机70%70%不到的回

42、收效率。不到的回收效率。新增加的一级静叶片。单级烟气轮机单级烟气轮机一级半烟气轮机一级半烟气轮机一级半烟气轮机气动说明一级半烟气轮机气动说明 目前我公司承制的淮安清江石化目前我公司承制的淮安清江石化GT5000AGT5000A烟气烟气轮机改造项目将采用最新的一级半设计技术。轮机改造项目将采用最新的一级半设计技术。将将原单级烟机改造为一级半机组。原单级烟机改造为一级半机组。淮安清江石化淮安清江石化GT5000A一级半烟气轮机现场安装图一级半烟气轮机现场安装图 GT5000A GT5000A烟气轮机与烟气轮机与20102010年年9 9月底一次开机成功，同等工况月底一次开机成功，同等工况下烟气轮机

43、输出功率相比原机组至少提升下烟气轮机输出功率相比原机组至少提升400KW/H,400KW/H,回收效率提回收效率提升升10%10%以上，达到了预期的改造目的。以上，达到了预期的改造目的。4.4 4.4 大幅度提高输出效率大幅度提高输出效率 由上表统计和推算数据可知：改造完成以后每由上表统计和推算数据可知：改造完成以后每kgkg气体做增气体做增加了约加了约30KW/H30KW/H，如机组气体流量在，如机组气体流量在40-50KG40-50KG，所以总体做工增加，所以总体做工增加了了10001000多千瓦多千瓦/时。回收效率提升时。回收效率提升10%10%左右。左右。（1 1）20072007年年

44、8 8月，我公司承制中石化济南分公司月，我公司承制中石化济南分公司8080万吨万吨/年催化裂化装置烟年催化裂化装置烟气轮机（气轮机（YLII10-JNAYLII10-JNA）设计项目，）设计项目，20082008年年1 1月一次开机成功，后经中石月一次开机成功，后经中石化科技开发部科技成果鉴定，同等工况下回收效率提高化科技开发部科技成果鉴定，同等工况下回收效率提高5-10%5-10%，输出功，输出功率提高率提高1000KW/H1000KW/H，机组至今稳定运行。，机组至今稳定运行。分析：分析：10000KW10000KW机组，工业用电机组，工业用电0.50.5元元/度计算，机组年效益度计算，机

45、组年效益40004000万；万；改造后输出功率提升改造后输出功率提升10%10%，提高，提高1000KW/H1000KW/H，直接经济效益，直接经济效益400400万；万；改造后长周期运行，增加连续运行时间改造后长周期运行，增加连续运行时间1515天天/年年,创造效益创造效益200200万万/年；年；忽略备件成本；忽略备件成本；结论：结论：改造后，一套机组增加纯效益改造后，一套机组增加纯效益600600万万/年，机组改造成本一年半以内回收。年，机组改造成本一年半以内回收。我公司改造成功的我公司改造成功的YLII10-JNA型烟气轮机型烟气轮机改造前后动叶冲蚀对比图（均运行一个周期）改造前后动叶

46、冲蚀对比图（均运行一个周期）（2 2）鉴于第一台机组改造取得了巨大成功，我公司又对中石化济南分公）鉴于第一台机组改造取得了巨大成功，我公司又对中石化济南分公司司120120万吨万吨/年催化裂化装置烟气轮机进行了（年催化裂化装置烟气轮机进行了（GTII10000G)GTII10000G)整机改造，整机改造，20102010年年4 4月，该项目一次开机开机成功，同等工况下输出功率提升月，该项目一次开机开机成功，同等工况下输出功率提升12001200余千瓦余千瓦/小时，回收效率提高接近小时，回收效率提高接近10%10%，机组稳定运行至今。，机组稳定运行至今。分析：分析：10000KW10000KW机

47、组，工业用电机组，工业用电0.50.5元元/度计算，机组年效益度计算，机组年效益40004000万；万；改造后输出功率提升改造后输出功率提升10%10%，提高，提高1200KW/H1200KW/H，直接经济效益，直接经济效益480480万；万；改造后长周期运行，增加连续运行时间改造后长周期运行，增加连续运行时间1515天天/年年,创造效益创造效益200200万万/年；年；忽略备件成本；忽略备件成本；结论：结论：改造后，一套机组增加纯效益改造后，一套机组增加纯效益680680万万/年，机组改造成本一年半以内回收。年，机组改造成本一年半以内回收。济南炼油厂二催化烟气轮机标定报告济南炼油厂二催化烟气

48、轮机标定报告我公司制造的我公司制造的GTII10000GGTII10000G型烟气轮机型烟气轮机项目可行性方案设计；项目可行性方案设计；项目可行性方案评审；项目可行性方案评审；商务谈判和商务合同确定；商务谈判和商务合同确定；详细设计和生产制造；详细设计和生产制造；安装调试（周期）；安装调试（周期）；质保和长期运行维护；质保和长期运行维护；88 全三维有粘气动计算模型全三维有粘气动计算模型89涡轮叶片和轮毂涡轮叶片和轮毂表面压力云图表面压力云图901MNMXXYZ File:.YANJI2jipanjianhua.x_t .545E+08.715E+08.886E+08.106E+09.123E

49、+09.140E+09.157E+09.174E+09.191E+09.208E+09APR 9 200709:30:26NODAL SOLUTIONSUB=1TIME=1SEQV (AVG)DMX=.369E-03SMN=.545E+08SMX=.208E+09叶片、盘的强度校核叶片、盘的强度校核911MNMX File:.2dong.x_t 100000.468E+08.934E+08.140E+09.187E+09.233E+09.280E+09.327E+09.373E+09.420E+09APR 9 200709:53:23NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=

50、1SEQV (AVG)DMX=.665E-03SMN=200743SMX=.683E+09YLII10-JNA型烟机的第型烟机的第、级动叶的稳态应力级动叶的稳态应力921MNMX File:D:yanji07.0407040411112y.x_t 0.332153.664305.9964581.3291.6611.9932.3252.6572.989APR 9 200709:49:25NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB=1FREQ=993.449USUM (AVG)RSYS=0DMX=2.989SMX=2.9891MNMX File:D:yanji07.0407040411112y