摘　要：本文通过分析YL型烟气轮机过渡衬环原始结构对烟机运行时产生的影响，提出了过渡衬环结构的优化改进措施。优化设计后的过渡衬环不但能够减轻催化剂结垢，保证设备的长周期安全稳定运行，而且提高了回收功率。
　　关键词：烟气轮机；过渡衬环；催化剂结垢；回收功率
　　一、引言
　　烟气轮机是用于回收炼油厂催化裂化装置中再生烟气巨大能量的专用节能透平设备，是催化裂化装置核心机组——主风机组的关键设备，在炼油厂催化裂化装置上应用烟气轮机回收高温烟气能量始于20世纪50年代，1963年台单级悬臂轴向进气的烟气轮机在美国投入工业。它的工作原理是将具有一定压力的高温烟气导入透平装置，使再生烟气的热能、压力能在透平装置中转化为机械能，来驱动空气压缩机或发电机工作，从而达到减少能耗，提高催化裂化装置经济效益的目的。
　　二、原过渡衬环的设计特点及问题
　　YL型烟气轮机由进气锥、静叶组件、过渡衬环、转子、机壳、气封装置、轴承及轴承箱等零部件组成。 　　过渡衬环位于动叶片外围，带有一定的扩压角，从烟道进入的高温烟气经在进气锥加速后，再通过静叶喷嘴进一步加速并改变气流方向，然后通过动叶片和过渡衬环共同组成的流道膨胀做功，推动动叶片旋转将烟气中蕴含的压力能和热能转化为机械能输出。
　　由于烟气中含有硬质的催化剂颗粒，在动叶片高速旋转时，在离心力的作用下，催化剂在动叶片叶顶部位的分布浓度会比叶根部位大，为了防止催化剂颗粒对动叶叶顶部位及过渡衬环内部造成冲蚀，同时使得催化剂在整个流道中能够均匀分布，在过渡衬环入口处设置了3mm左右的防冲蚀台阶，同时在过渡衬环内表面喷涂“长城1号”或“长城33号”耐磨涂层。
　　这种设计经过三十多年的使用，证明能够满足烟气轮机的正常运转需求。Z近几年，随着装置进行MIP或其他形式的技术改造，装置使用的催化剂品种不同程度地进行了更新，尤其是采用的降烯烃催化剂强度较低，容易产生细粉，随之而来的是烟气轮机的催化剂结垢问题一下子突出起来。原过渡衬环在这种情况下存在以下问题：
　　1.过渡衬环的防冲蚀台阶会造成流道的阻流，影响流场流线的分布，对烟机的回收功率造成一定的影响。同时在防冲蚀台阶后侧的流道内表面形成一定的负压区，使得催化剂容易在过渡衬环内表面结垢。
　　2,根据YL型烟机多年的使用经验，过渡衬环内表面的冲蚀并不严重，反倒是近年来的催化剂结垢现象很严重。早期设计时为了防止冲蚀而喷涂的耐磨涂层，由于喷涂后表面粗糙度较低，加剧了催化剂在该位置的结垢。
　　如果催化剂在过渡衬环（动叶围带）部位结垢，会造成动叶叶顶间隙缩小，结垢严重时还会出现动、静摩擦，烟机振动值突然增大导致停机，甚至动叶片断裂的事故。催化剂在动叶片及过渡衬环部位结垢的图片。
　　三、过渡衬环改进措施
　　经过分析研究，我们对过渡衬环进行了改进设计。
　　1.去除了防冲蚀台阶，能够消除对气流的阻流影响，消除了其对流场流线的影响，提高了烟气轮机的回收功率。同时减轻了催化剂在流道内表面的结垢现象，保证了烟气轮机的长周期安全运行。由于去除了防冲蚀台阶，也降低了加工难度。
　　2.过渡衬环内表面不再喷涂耐磨涂层，采用豪克能金属表面加工技术进行处理，提高表面粗糙度，经过检测，表面粗糙度达到Ra0.02，能够起到延缓催化剂结垢的效果。同时硬度提高了20%以上，具有较好的耐磨性能。豪克能金属表面加工技术是源自乌克兰的一项军工技术，其利用金属在常温状态下冷塑性的特点，运用毫克能对金属零部件进行无研磨剂的研磨、强化和微小形变处理，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求；提高零件表面显微硬度的同时在零件表面产生压应力，增强零件的耐磨性、耐蚀性及疲劳强度和疲劳寿命。
　　四、改进后的效果
　　对YL型烟气轮机过渡衬环的改进已近经过多台烟机的验证，尤其是在山东某厂一台8000kW烟机的改造中，由于采用了改进后的过渡衬环，该台烟机由原来的每2～3月由于催化剂结垢必须停机清垢变为改进后可以连续运行一个周期（1年），实现了和装置的同步检修，给用户带来了可观的经济效益，获得了用户的高度评价。
　　结语
　　三十多年来，在制造厂技术人员和广大用户设备管理人员的共同努力下，我国催化裂化能量回收技术从无到有，目前已经处于先进水平。作者相信，只要坚持锲而不舍的追求，不断根据实际应用中出现的问题进行改进，YL型烟气轮机一定能够不断进步，为我国的能量回收事业尽一份力。
　　参考文献
　　[1]黄义仿，李克雄，赵荣珍.烟气轮机的故障诊断现状分析[J].润滑与密封，2008（03）.