烟气轮机工作原理

烟气轮机利用催化裂化过程中产生的高温烟气再次做功，将热能转化成电能，产生的电能带动整个炼化装置运行，既充分利用了能源，又减少了废气的排放，是炼油企业中的关键设备，对企业实现节能减排的目标发挥着十分重要的作用。烟气轮机运行状况的好坏直接关系到石油炼油企业各装置能否长期、安全地运行，并影响企业的经济效益。

然而，烟气轮机工作状况十分恶劣：高温、高压、腐蚀以及固体颗粒冲击，造成叶片腐蚀严重。烟气轮机服役温度为600~800℃，烟气轮机中的烟气是焦（渣）油（经常掺杂有沥青）的燃烧产物，含有大量有害元素或介质，如：S，K，Ca，Mg，Na，V，Fe，SO2，SO3等，这些元素或介质通过反应会产生一系列低熔点化合物或共晶物沉积在叶片表面，具有很强的腐蚀性。此外，烟气中带有一定浓度的高速运动的催化剂硬质颗粒（如硅酸铝等），对叶片表面造成冲蚀，叶片在无涂层保护的情况下，一般使用周期仅为2~6个月，整个叶片会全部腐蚀磨损掉。为此，必须解决烟气轮机叶片的防腐问题。

热喷涂技术是一门表面防护和表面强化的技术，近些年发展十分迅速，其涂层具有耐腐蚀、耐磨损或隔热等优良性能，在航空航天、机械制造、石油化工、汽车等领域得到广泛应用。等离子喷涂技术是热喷涂技术之一，它是以等离子弧为热源的热喷涂技术。等离子弧是一种高密度热源，电弧在等离子喷枪中受到压缩、能量集中。等离子喷涂有以下三个主要特点：一是工件无变形，不改变基体金属热处理后的性质；二是涂层种类多，由于焰流温度高，可以将各种喷涂材料加热到熔融状态，从而可以得到各种性能的涂层；三是工艺稳定，涂层质量高。应用等离子喷涂技术在烟气轮机叶片上制备防腐涂层是解决其防腐问题的一种有效方法。

等离子喷涂制备烟气轮机叶片涂层的工艺流程为：基体除油除锈→喷砂→制备过渡层→喷涂工作层。烟机叶片涂层的主要成分为：Co35~60%，Cr25~40%，Ni8~15%。该涂层抗高温热腐蚀性能强，高温硬度高，防护性能优异，完全能满足各种功率烟机叶片的工作要求。

等离子喷涂技术在烟气轮机叶片耐高温腐蚀方面取得了很好的应用。实践证明，热喷涂技术是解决炼油装备中腐蚀和磨损的有效技术。例如：上海石化引进美国烟机，该烟机运行572天后，叶片全部磨损报废；后改用国产GH864材料并涂覆涂层后，连续运行52570h，创造烟机连续工作最长的纪录。广州石化炼油厂采用烟机叶片涂覆涂层后，连续运行18288h后，叶片涂层情况良好。济南炼油厂对烟机采用涂层防护后，平均每小时节电5000kW，效益十分显著。在含高灰尘（平均浓度345.3mg／m3）及严重硫腐蚀（硫含量达30~44.5kg／h）环境下工作的烟机，连续运行8424h后停机检查，叶片完好无损。

近日，上海石化炼油部完成2号催化装置烟气轮机轮盘冷却蒸汽管线改造，以此改善轮盘冷却蒸汽品质，巩固烟气轮机长周期运行的基础。

据了解，烟气轮机轮盘温度调节通过控制冷却蒸汽用量来实现。上海石化2号催化装置的1.3兆帕管网蒸汽由两部分组成，一路是由温度为350摄氏度的装置自产中压减压至1.3兆帕的蒸汽，另一路是温度为280摄氏度的外部1.3兆帕蒸汽。

由于两路蒸汽的温度和品质不同，在它们的交汇处，蒸汽平衡发生波动，冷却蒸汽温度发生较大变化，烟机轮盘冷却蒸汽的流量和轮盘温度也会发生较大变化。这些变化不利于烟机的平稳运行，使其时常产生振动上升、位移等情况。

为解决两路蒸汽温度和品质不同的问题，他们在靠近装置自产中压减压至1.3兆帕蒸汽处增设一根管线，直接将所需要的1.3兆帕蒸汽引至烟气轮机轮盘。同时，装置还在此新增管线上增加了蒸汽计量元件和温度热电偶，以更加准确地监控烟机运行辅助系统。

目前，由于冷却蒸汽的品质得到提升，2号催化装置烟气轮机稳定运行的基础进一步得到巩固。（顾雪涛）

文章转自中国石化新闻网。

1、设备概括

烟气轮机是利用催化再生器烧焦所产生的高温低压烟气的热能及压力能作功的旋转机械。将带有压力（进气压力0.25Mpa）的高温烟气（约750℃~800℃，含CO2、N2、部分NOx、so2气体）经过烟机的进气室和静叶整流，均匀地进入动叶，膨胀做功，推动烟机的转子旋转。同时，烟气的温度和压力降低，将热能与压力能转变成机械能。

国产YL型烟气轮机双支点悬臂式烟气轮机，主要是由底座、轴承箱、排气机壳、过渡机壳、进气机壳、转子六大部分组成。

2、法兰密封原理分析

法兰接口通常由两片法兰、螺栓、螺母、垫片组成。垫片是法兰连接接口的主要密封元件，在螺栓预紧力的作用下对法兰密封面施加压紧力，由垫片填塞住法兰面凹凸不平的微观几何间隙来实现密封。从法兰整体安全性来看，最重要的应考虑垫片的密封效果、密封时效及法兰拆卸的可操作性。垫片的种类及其物理状态是法兰接口是否安全可靠的根本，即垫片的实际状态决定着法兰接口密封效果。

传统的法兰接口的垫片多采用浸油石棉垫片、聚四氟乙烯垫片、金属缠绕垫片等形式。石棉垫片的材质易碎裂，且中间夹层松散，导致管道输送的介质较易发生渗漏现象，因此只能用于中低压管道。另外，石棉垫片维修拆卸时常有与法兰密封面粘连现象，需拆卸清理。聚四氟乙烯垫片密封效果良好，但不可重复使用，且价格昂贵。金属缠绕垫片的密封效果较好，承压较高，但在管道维修时无法重复使用，若出现法兰松动现象就必须更换，不能二次夹紧，造成维修成本增高和材料浪费。

3、密封技术优势分析

国产高温密封剂多年来没有大的突破和提高，选料粗糙、加工工艺原始，难以保证产品性能。目前市场占有率比较高的系列密封脂，在高温条件下长期运行，会使油脂挥发、残留物焦化而造成密封性能下降；同时焦化后的残留物非常坚硬，会牢固地粘着在金属表面难以清除，用机械方法强制清除会损伤精加工的密封面，影响再装配时的密封效果。

博科思高温密封剂具有强大的优势：优异的耐温性能，最高耐温可达900℃；良好的耐压性能，在蒸汽压力下承受25Mpa，无密封环法兰承受45Mpa，螺管接头55Mpa；极好的密封性能，由于产品具有良好的塑变性，受热不会固化，密封膜不会被破坏，从而保证了机件密封面的密封；产品易于清除，使用过的密封面可以用无水乙醇或丙酮轻易的擦去，而不会附着于密封面。

4、博科思操作步骤

（1）使用无水乙醇将金属垫圈及法兰结合面进行清洗，使表面无污物。

（2）将博科思高温密封剂均匀涂抹在金属垫圈表面及法兰结合面，保证厚度。

（3）紧固螺栓，确保材料将结合位置填充密实。

5、应用图例

6、结语

博科思高温密封剂采用油脂是天然的饱和与不饱和脂肪酸甘油脂的混合物，严格筛选粉料种类及搭配粒度级配。在高温环境下博科思不与金属发生黏结，它是在预紧螺栓力的作用下，依靠其超细固体粉料将缝隙填满，并保持内聚力使密封膜不破裂而产生密封效果的。这是比黏结型密封更为先进的密封理念，而且在后期检修时非常容易清除。博科思高温密封剂应用工艺简单，密封效果显著，十分具有推广应用价值。