CN108223025A - 一种烟气轮机过渡衬环及烟气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气轮机过渡衬环及烟气轮机，属于催化裂化领域。所述烟气轮机过渡衬环包括：过渡壳体和动叶围带。本发明通过动叶围带为薄壁挠性结构，其在高温下的变形较小，且由于过渡壳体通过螺栓与动叶围带的连接凸台连接，动叶围带的外表面与动叶围带安装孔的内壁之间的距离大于预设数值，过渡壳体的变形不会对动叶围带的做功段和排气段造成影响，从而可避免因动叶围带的变形过大而导致动叶围带与动叶片之间发生碰撞，进而避免损坏动叶片，且即使动叶片与动叶围带之间发生碰撞，动叶围带也可在碰撞时产生弹性变形，防止动叶片损坏，进而避免更换动叶片，降低烟气轮机的维修成本。

Description

一种烟气轮机过渡衬环及烟气轮机

技术领域

本发明涉及催化裂化领域，特别涉及一种烟气轮机过渡衬环及烟气轮机。

背景技术

烟气轮机是一种用于回收催化裂化装置中再生烟气的压力能和热能，并转化为机械能的节能透平设备，是催化裂化装置的主风机组的核心装置。

目前的烟气轮机的结构如图1所示，其包括机壳1、进气锥2、静叶片3、动叶片4和过渡衬环5等。其中，过渡衬环5的结构如图2所示，其为中部设有扩压孔的整体式环状结构，设置在机壳1和进气锥2之间，且位于动叶片4外围，与动叶片4之间形成烟气流道。高温烟气进入烟气轮机内部后先经进气锥2加速，而后通过静叶片3进一步加速并改变流向，最后通过动叶片4和过渡衬环5之间形成的烟气流道膨胀做工，推动动叶片4旋转，从而将高温烟气中蕴含的压力能和热能转化为机械能输出。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于烟气轮机工作过程中流过动叶片与过渡衬环之间的高温烟气的温度达650度以上，而过渡衬环外部的温度为200度左右，过渡衬环容易因膨胀不均而发生变形，当过渡衬环变形达到一定程度时，会导致动叶片与过渡衬环之间发生碰撞，又由于过渡衬环为整体式环状结构，其刚性较大，故碰撞容易导致动叶片损坏，而更换动叶片的成本较高，导致烟气轮机的维修成本较高。

发明内容

为了解决现有技术中的过渡衬环容易因膨胀不均而发生变形，当过渡衬环变形达到一定程度时，会导致动叶片与过渡衬环之间发生碰撞，损坏动叶片，导致烟气轮机的维修成本较高的问题，本发明实施例提供了一种烟气轮机过渡衬环及烟气轮机。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种烟气轮机过渡衬环，所述烟气轮机过渡衬环包括：过渡壳体和动叶围带；

所述过渡壳体中部设有动叶围带安装孔，且沿其轴向设有多个第一螺栓孔和多个第二螺栓孔，多个第一螺栓孔和多个第二螺栓孔分别沿过渡壳体的轴向均匀分布，所述第一螺栓孔的轴线到所述过渡壳体的轴线的距离大于所述第二螺栓孔的轴线到所述过渡壳体的轴线的距离，通过螺栓穿过所述第一螺栓孔连接进气锥和机壳；

所述动叶围带为薄壁挠性结构，其包括做功段、排气段和连接凸台，所述做功段位于所述动叶围带安装孔内，且所述动叶围带的外表面与所述动叶围带安装孔的内壁之间的距离大于预设数值，所述排气段与所述做功段一体成型为喇叭状结构，且所述排气段的锥度大于所述做功段的锥度，所述连接凸台为由所述做功段的外壁上沿所述做功段的径向向外延伸出的一圈凸台，其沿所述做功段的轴向设有多个第三螺栓孔，沿所述做功段的径向设有膨胀槽口，多个第三螺栓孔与多个第二螺栓孔一一对应，通过多根螺栓分别穿过对应的第三螺栓孔和第二螺栓孔连接所述连接凸台和所述过渡壳体。

具体地，所述动叶围带的厚度为8毫米。

进一步地，所述膨胀槽口为U型膨胀槽口，其深度大于所述第三螺栓孔的中心到所述连接凸台边缘的距离，宽度为5mm。

进一步地，所述连接凸台的表面设有限位凸台，且所述过渡壳体上设有限位凹槽，所述第三螺栓孔设置在所述限位凸台上，通过所述限位凸台与所述限位凹槽配合以对所述动叶围带和所述过渡壳体进行径向限位。

进一步地，所述动叶围带的内表面采用高频脉冲冲击技术进行处理。

具体地，所述做功段的锥度在8°至11°之间，所述排气段的锥度在21°至35°之间。

具体地，所述过渡壳体的材料为铸造不锈钢，所述动叶围带的材料为304不锈钢板料。

另一方面，提供了一种烟气轮机，包括进气锥、机壳、静叶片及动叶片，所述烟气轮机还包括所述烟气轮机过渡衬环，所述烟气轮机过渡衬环的过渡壳体连接所述进气锥和所述机壳，所述动叶围带位于所述动叶片的外围。

进一步地，所述动叶围带与动叶片之间形成的间隙的宽度在1.5mm至2mm之间。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过动叶围带为薄壁挠性结构，其在高温下的变形较小，且由于过渡壳体通过螺栓与动叶围带的连接凸台连接，动叶围带的外表面与动叶围带安装孔的内壁之间的距离大于预设数值，过渡壳体的变形不会对动叶围带的做功段和排气段造成影响，从而可避免因动叶围带的变形过大而导致动叶围带与动叶片之间发生碰撞，进而避免损坏动叶片，且即使动叶片与动叶围带之间发生碰撞，动叶围带也可在碰撞时产生弹性变形，防止动叶片损坏，进而避免更换动叶片，降低烟气轮机的维修成本。

且本发明通过将动叶围带设计为薄壁挠性结构，当催化剂颗粒附着在动叶围带上时，催化剂颗粒可在动叶围带发生弹性变形时由动叶围带上脱落，防止因催化剂结垢磨损动叶片或导致动叶片与动叶围带之间发生碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有烟气轮机的结构示意图；

图2是现有过渡衬环的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的烟气轮机过渡衬环的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的过渡壳体的结构示意图；

图5是图4的A向示意图；

图6是本发明实施例提供的动叶围带的结构示意图；

图7是图6的B向示意图；

图8是本发明实施例提供的烟气轮机的结构示意图。

其中，

1 机壳，

2 进气锥，

3 静叶片，

4 动叶片，

5 过渡衬环，

51 过渡壳体，511 动叶围带安装孔，512 第一螺栓孔，513 第二螺栓孔，514 限位凹槽，

52 动叶围带，

521 做功段，

522 排气段，

523 连接凸台，5231 第三螺栓孔，5232 膨胀槽口，5233 限位凸台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图3所示，且结合图4至图8进行说明，本发明实施例提供了一种烟气轮机过渡衬环，该烟气轮机过渡衬环包括：过渡壳体51和动叶围带52；

过渡壳体51中部设有动叶围带安装孔511，且沿其轴向设有多个第一螺栓孔512和多个第二螺栓孔513，多个第一螺栓孔512和多个第二螺栓孔513分别沿过渡壳体51的轴向均匀分布，第一螺栓孔512的轴线到过渡壳体51的轴线的距离大于第二螺栓孔513的轴线到过渡壳体51的轴线的距离，通过螺栓穿过第一螺栓孔512连接进气锥2和机壳1；

动叶围带52为薄壁挠性结构，其包括做功段521、排气段522和连接凸台523，做功段521位于动叶围带安装孔511内，且动叶围带52的外表面与动叶围带安装孔511的内壁之间的距离大于预设数值，排气段522与做功段521一体成型为喇叭状结构，且排气段522的锥度大于做功段521的锥度，连接凸台523为由做功段521的外壁上沿做功段521的径向向外延伸出的一圈凸台，其沿做功段521的轴向设有多个第三螺栓孔5231，沿做功段521的径向设有膨胀槽口5232，多个第三螺栓孔5231与多个第二螺栓孔513一一对应，通过多根螺栓分别穿过对应的第三螺栓孔5231和第二螺栓孔513连接该连接凸台523和过渡壳体51。

如图8所示，本发明实施例提供的烟气轮机过渡衬环5设置在烟气轮机的进气锥2和机壳1之间，通过螺栓依次穿过机壳1、烟气轮机过渡衬环5的过渡壳体51上的第一螺栓孔512和进气锥2将三者固定连接在一起。过渡壳体51套在动叶围带52的做功段521外部，且通过螺栓穿过动叶围带52的连接凸台523上的第三螺栓孔5231及过渡壳体51上的第二螺栓孔513将动叶围带52与过渡壳体51固定在一起。

使用本发明实施例提供的烟气轮机过渡衬环5的烟气轮机工作过程中，高温烟气会导致动叶围带52发生一定量的膨胀变形，但由于动叶围带52为薄壁挠性结构，动叶围带52所产生的变形较小，几乎不会对动叶片4的转动产生影响。同时，由于动叶围带52的阻隔，过渡壳体51处的温度较动叶围带52处的温度低，过渡壳体51所能发生的膨胀变形较小，且由于动叶围带52的做功段521的外表面与动叶围带安装孔511的内壁之间存在一定距离，此时过渡壳体51的径向膨胀不会对动叶围带52产生径向压迫，又由于动叶围带52与过渡壳体51的连接位置在连接凸台523处，故过渡壳体51的轴向膨胀会对连接凸台523产生压迫，但由于动叶围带52为薄壁挠性结构，过渡壳体51的轴向膨胀会使连接凸台523发生弹性变形，但不会对动叶围带52的做功段521和排气段522产生压迫，因此动叶围带52的做功段521和排气段522不会因过渡壳体51的膨胀而发生变形，进而避免了因动叶围带52膨胀不均而导致动叶围带52与动叶片4之间发生碰撞。

而若动叶片4与动叶围带52因其他原因发生了碰撞，因动叶围带52为薄壁挠性结构，碰撞过程中动叶围带52可发生弹性变形以避让动叶片4，从而防止动叶片4损坏，且在动叶围带52发生弹性变形的过程中，可因动叶围带52的振动而使附着在动叶围带52表面的催化剂颗粒脱落，防止催化剂颗粒在动叶围带52表面结垢，导致烟气轮机工作过程中动叶片4与动叶围带52之间发生碰撞或磨损动叶片4。

本发明通过动叶围带52为薄壁挠性结构，其在高温下的变形较小，且由于过渡壳体51通过螺栓与动叶围带52的连接凸台523连接，动叶围带52的外表面与动叶围带安装孔511的内壁之间的距离大于预设数值，过渡壳体51的变形不会对动叶围带52的做功段521和排气段522造成影响，从而可避免因动叶围带52的变形过大而导致动叶围带52与动叶片4之间发生碰撞，进而避免损坏动叶片4，且即使动叶片4与动叶围带52之间发生碰撞，动叶围带52也可在碰撞时产生弹性变形，防止动叶片4损坏，进而避免更换动叶片4，降低烟气轮机的维修成本。

且本发明通过将动叶围带52设计为薄壁挠性结构，当催化剂颗粒附着在动叶围带52上时，催化剂颗粒可在动叶围带52发生弹性变形时由动叶围带52上脱落，防止因催化剂结垢磨损动叶片4或导致动叶片4与动叶围带52之间发生碰撞。

在本发明实施例中，动叶围带52的厚度为8毫米，保证动叶围带52能承受一定的撞击，且在动叶围带52所能承受的最大力度的撞击下动叶片4不会发生折断或开裂等损坏的情形。

如图6所示，在本发明实施例中，连接凸台523的表面设有限位凸台5233，且过渡壳体51上设有限位凹槽514，第三螺栓孔5231设置在限位凸台5233上，通过限位凸台5233与限位凹槽514配合以对动叶围带52和过渡壳体51进行径向限位，便于安装，且保证烟气轮机工作过程中过渡壳体51与动叶围带52始终保持同轴。当然，本领域技术人员可知，在过渡壳体51与机壳1及进气锥2的接触位置，也可通过设置限位的凹槽和/或凸台等进行台肩限位。

如图7所示，在本发明实施例中，膨胀槽口5232为U型膨胀槽口，其深度大于第三螺栓孔5231的中心到连接凸台523边缘的距离，宽度为5mm。

在本发明实施例中，连接凸台523沿其轴向在限位凸台5233上均匀设有若干第三螺栓孔5231，相邻的两个第三螺栓孔5231之间设置一个膨胀槽口5232，通过膨胀槽口5232吸收连接凸台523及过渡壳体51的变形，防止过渡壳体51的变形对动叶围带52产生影响。其中，膨胀槽口5232的深度和宽度以能够有效吸收动叶围带52的径向膨胀或过渡壳体51的膨胀对动叶围带52的影响为准。

在本发明实施例中，优选地，动叶围带52的内表面采用高频脉冲冲击技术进行处理，提高动叶围带52的表面质量至其表面光洁度至镜面级别，消除残余应力，减小催化剂颗粒附着在动叶围带52表面的可能性。

在本发明实施例中，做功段521的锥度在8°至11°之间，有利于气流平稳流动做功，排气段522的锥度在21°至35°之间，保证做功后的高温烟气迅速排出，避免产生紊流或气流旋涡影响做功。其中，本领域技术人员可以理解，在一台烟气轮机中，动叶围带52的做功段521和排气段522的锥度可根据该烟气轮机的使用情况具体设定，其中，设定可参考高温烟气的压力和流量参数。

在本发明实施例中，过渡壳体51的材料为铸造不锈钢，铸造性能好，便于切削加工，减震性及耐磨性好，缺口敏感性低并具有较好的热处理性能，动叶围带52的材料为304不锈钢板料，304不锈钢板料通过焊接并热处理形成动叶围带52，具有良好的弹性及变形能力。

实施例二

如图8所示，本发明实施例提供了一种烟气轮机，该烟气轮机包括进气锥2、机壳1、静叶片3及动叶片4，还包括如实施例一中所述的烟气轮机过渡衬环5，烟气轮机过渡衬环5的结构可结合图3至图7进行理解，在本实施例中不再赘述。该烟气轮机过渡衬环5的过渡壳体51连接进气锥2和机壳1，动叶围带52位于动叶片4的外围。

本发明通过过渡壳体51与动叶围带52分体连接，且动叶围带52为薄壁挠性结构，动叶围带52在高温下的变形较小，且由于动叶围带52的外表面与动叶围带安装孔511的内壁之间的距离大于预设数值，过渡壳体51通过螺栓与动叶围带52的连接凸台523连接，过渡壳体51的变形不会对动叶围带52的做功段521和排气段522造成影响，从而可避免因动叶围带52的变形过大而导致动叶围带52与动叶片4之间发生碰撞，进而避免损坏动叶片4，且即使动叶片4与动叶围带52之间发生碰撞，动叶围带52也可在碰撞时产生弹性变形，防止动叶片4损坏，进而避免更换动叶片4，降低烟气轮机的维修成本。

且本发明通过将动叶围带52设计为薄壁挠性结构，当催化剂颗粒附着在动叶围带52上时，催化剂颗粒可在动叶围带52发生弹性变形时由动叶围带52上脱落，防止因催化剂结垢磨损动叶片4或导致动叶片4与动叶围带52之间发生碰撞。

且在本发明施例中，动叶围带52与动叶片4之间形成的间隙的宽度在1.5mm到2mm之间，也即动叶围带52的做功段521与动叶片4之间形成的间隙的宽度在1.5mm在2mm之间，缩小了动叶围带52与动叶片4之间的间隙，保证烟气轮机的气动效率。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述烟气轮机过渡衬环包括：过渡壳体(51)和动叶围带(52)；

所述过渡壳体(51)中部设有动叶围带安装孔(5231)，且沿其轴向设有多个第一螺栓孔(512)和多个第二螺栓孔(513)，所述多个第一螺栓孔(512)和所述多个第二螺栓孔(513)分别沿所述过渡壳体(51)的轴向均匀分布，所述第一螺栓孔(512)的轴线到所述过渡壳体(51)的轴线的距离大于所述第二螺栓孔(513)的轴线到所述过渡壳体(51)的轴线的距离，通过螺栓穿过所述第一螺栓孔(512)连接进气锥(2)和机壳(1)；

所述动叶围带(52)为薄壁挠性结构，其包括做功段(521)、排气段(522)和连接凸台(523)，所述做功段(521)位于所述动叶围带安装孔(511)内，且所述动叶围带(52)的外表面与所述动叶围带安装孔(511)的内壁之间的距离大于预设数值，所述排气段(522)与所述做功段(521)一体成型为喇叭状结构，且所述排气段(522)的锥度大于所述做功段(521)的锥度，所述连接凸台(523)为由所述做功段(521)的外壁上沿所述做功段(521)的径向向外延伸出的一圈凸台，其沿所述做功段(521)的轴向设有多个第三螺栓孔(5231)，沿所述做功段(521)的径向设有膨胀槽口(5232)，所述多个第三螺栓孔(5231)与所述多个第二螺栓孔(513)一一对应，通过多根螺栓分别穿过对应的第三螺栓孔(5231)和第二螺栓孔(513)连接所述连接凸台(523)和所述过渡壳体(51)。

2.根据权利要求1所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述动叶围带(52)的厚度为8毫米。

3.根据权利要求1所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述膨胀槽口(5232)为U型膨胀槽口，其深度大于所述第三螺栓孔(5231)的中心到所述连接凸台(523)边缘的距离，宽度为5mm。

4.根据权利要求1所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述连接凸台(523)的表面设有限位凸台(5233)，且所述过渡壳体(51)上设有限位凹槽(514)，所述第三螺栓孔(5231)设置在所述限位凸台(5233)上，通过所述限位凸台(5233)与所述限位凹槽(514)配合以对所述动叶围带(52)和所述过渡壳体(51)进行径向限位。

5.根据权利要求1所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述动叶围带(52)的内表面采用高频脉冲冲击技术处理。

6.根据权利要求1所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述做功段(521)的锥度在8°至11°之间，所述排气段(522)的锥度在21°至35°之间。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的烟气轮机过渡衬环，其特征在于，所述过渡壳体(51)的材料为铸造不锈钢，所述动叶围带(52)的材料为304不锈钢板料。

8.一种烟气轮机，包括机壳(1)、进气锥(2)、静叶片(3)及动叶片(4)，其特征在于，所述烟气轮机还包括如权利要求1-7任一项权利要求所述的烟气轮机过渡衬环(5)，所述烟气轮机过渡衬环(5)的过渡壳体(51)连接所述进气锥(2)和所述机壳(1)，所述烟气轮机过渡衬环(5)的动叶围带(52)位于所述动叶片(4)的外围。

9.根据权利要求8所述的烟气轮机，其特征在于，所述动叶围带(52)与动叶片(4)之间形成的间隙的宽度在1.5mm至2mm之间。