煙氣輪機結垢機理及結垢過程淺析

張家燦，冀 江

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

煙氣輪機是催化裂化相關裝置的關鍵設備，關系到裝置及機組的安全、平穩、長周期運行。據中石化近年統計，煙機停機故障的75%與結垢有關【1】。煙機結垢的影響主要表現在：動葉片結垢層的局部脫落會導致煙機振動值瞬間增大；動葉圍帶部位結垢會造成動靜摩擦，導致煙機振動加劇或動葉片疲勞斷裂；靜葉片葉身結垢會影響煙機的通流能力。

當前關于催化裝置結垢的相關研究很多，然而對于煙氣輪機結垢的機理尚未形成定論。本文將從細粉顆粒的附著和沉積兩個方面探討煙氣輪機結垢機理和結垢過程。

1 顆粒的附著

所有結垢發生的初始階段都是催化劑顆粒在表面粘附，這是表面結垢的必要條件。

影響催化劑顆粒粘附的作用力主要有兩種，一種是促使顆粒-壁面以及顆粒-顆粒之間粘附的作用力，主要有范德華力、靜電力、液橋力，統稱為黏性力；另一種就是阻礙粘附的作用力，主要為彈性力和流體曳力。

1.1 范德華力

范德華力是分子作用力，與顆粒間距的平方成反比，并且粒徑越小范德華力的作用越顯著。表面粗糙度或顆粒不規則形狀也會直接改變范德華力的大小。煙機入口催化劑顆粒呈現不規則的形態，這使得范德華力的作用更加顯著。

1.2 靜電力

在氣-固兩相流中，與管線的碰撞和摩擦使得顆粒表面產生靜電，特別是細小顆粒。

近幾年來富含稀土元素的降烯烴催化劑被廣泛應用。……