CN102373965B - 高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件，其结构包括断面成“L”型、环形槽底设计有若干安装孔的静叶环，若干静叶片和与静叶片配套用于定位静叶片方向的若干定位块。静叶片通过其叶柄与环形槽底上安装孔的配合、与定位块定位槽的配合、定位块与静叶环环形槽的配合和叶柄上的螺纹与紧固螺母的配合固定安装在静叶环上。定位块定位槽的方向与定位块端面成α夹角，通过更换具有不同α夹角定位槽的定位块组，实现静叶组件的静叶片方向随烟气量工况变化进行调节，调整叶片之间的流道形状，提高烟气轮机工作效率，充分回收烟气携带的能量。

Description

高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件

技术领域

本发明涉及烟气轮机中用于将烟气从进口引导进入动叶流道的静叶组件，特别涉及一种以高温高尘含量烟气为工作介质的烟气轮机静叶组件。

背景技术

烟气轮机是回收烟气能量的装置，由静叶片和固定静叶片的静叶环组成的静叶组件是影响烟气轮机效率的关键部件之一，工作介质烟气在静叶组件静叶片引导下进入烟气轮机转子动叶片之间的流道内膨胀作功，将烟气携带的压力能和热能转化为机械能，回收烟气能量。烟气轮机的工作效率，除了主要取决于烟气在转子动叶片流道内的流动情况之外，还取决于烟气在静叶流道内的流动情况，而烟气在静叶流道内的流动情况除了取决于静叶片之间的流道形状外，还取决于烟气量的大小，当生产系统产生的烟气量与烟气轮机设计工况点烟气量一致时，烟气在静叶引导下以设计流速进入动叶片之间的流道，烟气轮机的工作效率最大，烟气中的能量得到最大限度地回收。烟气轮机一般是按生产系统年平均烟气量进行工况设计。但生产系统产生的烟气量随季节变化较大，且冬季平均、夏季平均、年平均工况点的跨度较大。对于生产系统产生的烟气量大于烟气轮机设计工况烟气量，由于受生产系统其相关装置的限制，实践中往往采取将一部分烟气直接排放，如石油化工行业催化裂化生产系统，生产系统运行过程中要求再生器压力恒定，为了保证再生器压力恒定，采取将一部分高温烟气经旁路减压后送入废热锅炉回收热能，造成了该部分烟气压力能的浪费。当生产系统产生的烟气量低于烟气轮机设计工况烟气量，由于烟气在静叶流道内的流速较慢，与转子动叶片之间的流道不能很好地匹配，烟气轮机的工作效率降低，也不能充分回收烟气携带的能量。

为了解决上述问题，现有技术中开发出来了一种可对静叶片流道进行在线调节的静叶组件，静叶组件采用由电动伺服机构或液压伺服机构构成的调节结构对静叶片方向，即叶片流道进行在线调节，以适应烟气量的变化，使静叶流道与动叶流道匹配，提高烟气轮机的效率，回收烟气的携带的能量。但这种结构的可调静叶组件，对于温度大于600℃、含尘量比较大的烟气，由于烟气轮机存在工作介质高温密封性差，以及粉尘堆积，会导致调节机构锁死，静叶流道调节失效。因此，在生产实践中，工作介质为高温、高尘含量的烟气轮机，其静叶组件仍为传统结构，即静叶组件的静叶片与静叶环采用止口定位，通过焊接固定联接，静叶组件通过螺栓联接固定在进气机壳的导流锥端面上。因此，具有这种静叶组件结构的高温高尘含量烟气轮机仍存在着上面所述的问题，即当生产系统产生的烟气量与烟气轮机设计工况不一致时，不能充分回收烟气携带的能量，烟气轮机效率低。

发明内容

针对现有技术的高温高尘含量烟气轮机静叶组件存在的问题，本发明的目的旨在提供一种全新结构的静叶密封组件，以克服现有技术的静叶组件的静叶片方向不能随烟气量工况变化进行调节，致使烟气轮机工作效率低，不能充分回收烟气携带的能量等问题。

本发明提供的用于高温高尘含量烟气轮机的静叶组件，其结构包括：一个固定在进气机壳的导流锥端面上的静叶环，静叶环断面成“L”型结构，其环形槽的槽底设计有若干安装孔；若干静叶片，静叶片的叶柄为阶梯圆柱体，其与叶身相接的一段圆柱体与所述静叶环槽底上的安装孔配合，与该段圆柱体相接的圆柱体段柱面上设计有至少一对用于定位静叶片安装方向的对称平面，外端段圆柱体上加工有联接螺纹，与固定螺母配合用于将静叶片固定安装在静叶环上；与每片静叶片配套的若干定位块，定位块设计有方向与定位块端面成α夹角的定位槽，定位槽槽底加工有静叶片叶柄从中穿过的安装孔，定位槽与叶柄设计有对称平面的柱体段配合，构成静叶片安装方向定位结构，定位块安装在静叶环的环形槽内，两端面与环形槽壁面配合；静叶片通过其叶柄、定位块和螺母固定安装在在静叶环的环形槽底上，通过更换具有不同α夹角定位槽的定位块，调节静叶片组件叶片之间的流道形状。

在上述技术方案中，定位块上的定位槽为贯通槽，也可为一端开口另一端为盲端的定位槽，为了加工方便，优先采用前一种结构，特别是优先采用两槽壁面平行的贯通槽，当然与定位槽相配合构成静叶片安装方向定位结构的所述叶柄圆柱体段上的定位对称平面也相应地设计为平行对称平面。叶柄上的定位平行对称平面一般设计为一对。

本发明提供的用于高温高尘含量烟气轮机的静叶组件，静叶组件中每片静叶片通过其叶柄、定位块或螺母分别固定安装在静叶环的环形槽内，静叶片的安装方向由静叶片叶柄和与其配合的定位块上的定位槽确定。定位块根据定位槽的方向(夹角α)设计为几组，分别对应烟气轮机不同烟气量工况(如夏季平均、冬季平均、年平均等烟气量工况)，根据烟气量变化更换具有不同定位槽方向(夹角α)的定位块组，从而实现烟气轮机静叶流道与动叶流道流动能力的匹配，提高烟气轮机的效率，充分回收烟气能量。

本发明具有以下十分突出技术特点与有益效果：

1、本发明公开的以高温高烟尘含量的烟气为工作介质的烟气轮机静叶组件，解决了现有技术的高温高烟尘含量烟气轮机静叶组件，由于其静叶片与静叶环固定焊死，不能随烟气流量大小变化改变叶片方向所导致的烟气轮机工作效率低，烟气中的能量不能充分回收的问题，推进了烟气轮机技术的进步。

2、本发明的烟气轮机静叶组件，通过调节静叶片的安装角度，就可达到改变静叶通流能力的效果。由于采用了几组定位槽角度不同的定位块，在烟气轮机实际运行工况与设计工况有差异，需要变工况运行时，可在适合的时间内停机更换定位块，满足烟气轮机实际运行工况。

3、本发明的烟气轮机静叶组件，更换定位块较为简单、方便，机组停机后拆除进气壳体，再将静叶组件与进气壳体分离即可进行更换。考虑到冷却进气壳体的时间，仅需要半天时间。

附图说明

图1-1、图1-2是现有技术的高温高尘含量烟气轮机静叶组件的结构示意图，其中图1-2是图1-1中A-A向剖视图。

图2-1、图2-2是本发明的高温高尘含量烟气轮机静叶组件的结构示意图，其中图2-2是图2-1中B-B向剖视图。

图3-1、图3-2是本发明的静叶组件装配结构示意图，其中图3-2是图3-1中C-C向剖视图。

图4-1、图4-2、图4-3是定位块的结构示意图，其中图4-2是图4-1中E-E向剖视图，图4-3是图4-1中D-D向剖视图。

图5是本发明静叶组件静叶片的外形结构示意图。

在上述附图中，各图示标号标识的对象分别为：

1-现有技术的静叶组件静叶环；2-现有技术的静叶组件静叶片；3-本发明的静叶组件静叶环；4-本发明的静叶组件静叶片；5-紧固螺母；6-垫片；7-定位块。

具体实施方式

下面结合附图图面说明给出本发明的一个实施例，并通过实施例对本发明进行进一步说明，以便人们对本发明的理解。

本实施例的烟气轮机为石油化工行业中用来回收催化裂化装置产生的高温烟气的能量，烟气的温度为670℃左右，烟气属于气、固两相流，烟气中催化剂浓度≤0.2g/Nm³，催化剂粒度分布(质量％)：＞10μm为3～5％；4～10μm为6～17％；2～4μm为15～40％；0～2μm为40～80％，工作环境十分恶劣。烟气流量随季节变化比较大。由于烟气环境恶劣，烟气轮机的静叶组件，其静叶片流道不能采用由电动伺服机构或液压伺服机构构成的调节结构进行调节。为了解决静叶流道与动叶流道流动能力匹配，申请人对该烟气轮机的静叶组件进行了改进设计，改进后的烟气轮机静叶组件的结构如附图2-1至5所示，由固定在进气机壳的导流锥端面上的静叶环3、若干静叶片4和若干与静叶片配套的定位块7构成。静叶环的断面成“L”型结构，其环形槽的槽底设计有若干与静叶片叶柄相配合的安装孔；每片静叶片由叶柄和叶身构成，其叶柄为阶梯圆柱体，与叶身相接的一段圆柱体与所述静叶环槽底上的安装孔配合，通过圆柱体台肩面实现静叶片径向定位，与该段圆柱体相接的圆柱体段柱面上设计有一对用于定位静叶片安装方向的平行对称平面，外端段圆柱体上加工有联接螺纹，与紧固螺母5配合将静叶片固定安装在静叶环上；与每片静叶片配套的定位块7，设计有方向与定位块端面成α夹角的定位槽，定位槽为两槽壁面平行的贯通槽，定位槽槽底加工有静叶片叶柄可从中穿过的安装孔，定位槽与叶柄设计有两平行对称平面的柱体段配合，构成静叶片安装方向定位结构，定位块安装在静叶环的环形槽内，两端面与环形槽壁面配合；静叶片通过其叶柄、定位块7、垫片6和紧固螺母5固定安装在在静叶环的环形槽底上。根据烟气量变化，更换具有不同α夹角定位槽的定位块，调节静叶片组件叶片之间的流道形状，实现烟气轮机静叶流道与动叶流道流动能力的匹配，提高烟气轮机的效率，回收烟气能量。

Claims (4)

1.一种高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件，其特征在于包括：一个固定在进气机壳导流锥端面上的静叶环，静叶环断面成“L”型结构，其环形槽的槽底设计有若干安装孔；若干静叶片，静叶片的叶柄为阶梯圆柱体，其与叶身相接的一段圆柱体与所述静叶环槽底上的安装孔配合，与该段圆柱体相接的圆柱体段柱面上设计有至少一对用于定位静叶片安装方向的对称平面，外端段圆柱体上加工有联接螺纹，与固定螺母配合用于将静叶片固定安装在静叶环上；与每片静叶片配套的若干定位块，定位块设计有方向与定位块端面成α夹角的定位槽，定位槽槽底加工有静叶片叶柄从中穿过的安装孔，定位槽与叶柄设计有对称平面的柱体段配合，构成静叶片安装方向定位结构，定位块安装在静叶环的环形槽内，两端面与环形槽壁面配合；静叶片通过其叶柄、定位块和螺母固定安装在在静叶环的环形槽底上，通过更换具有不同α夹角定位槽的定位块，调节静叶片组件叶片之间的流道形状。

2.根据权利要求1所述的高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件，其特征在于定位块上的定位槽为贯通槽。

3.根据权利要求2所述的高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件，其特征在于所述定位槽两壁面为平行平面，与定位槽相配合构成静叶片安装方向定位结构的所述圆柱体段上的定位对称平面为平行对称平面。

4.根据权利要求1或2或3所述的高温高尘含量烟气轮机可调式静叶组件，其特征在于与所述定位槽相配合构成静叶片安装方向定位结构的所述圆柱体段设计有一对平行对称平面。