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燃?xì)廨啓C(jī)及其在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用工學(xué)論文
關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)，石油化工，應(yīng)用
摘要：簡(jiǎn)單介紹了燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展史、燃?xì)廨啓C(jī)的分類、工作原理、主要結(jié)構(gòu)材料、影響燃?xì)廨啓C(jī)效率的因素及其在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用等。
一、引言
燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的燃?xì)庾鳛楣べ|(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械。它是以燃?xì)舛皇且运魵庾鳛楣べ|(zhì)，因此可省去鍋爐、冷凝器、給水處理等大型設(shè)備。不僅如此，燃?xì)廨啓C(jī)與以煤為燃料的蒸汽輪機(jī)相比，它具有重量輕、體積小、裝置效率高、污染少、開(kāi)停靈活等優(yōu)點(diǎn)。
作為燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件—--透平，其雛形在古代就已出現(xiàn)。公元前150年，古埃及亞歷山大城的希羅（HERO）描述的希羅球；我國(guó)南宋高年間記載的走馬燈和1510年意大利人達(dá)﹒芬奇（LEONARDODAVINCI）提出的煙氣裝置，其工作原理基本相同，是現(xiàn)代渦輪機(jī)（透平）的雛形。
之后，燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的試驗(yàn)過(guò)程。直至1906年，法國(guó)人阿爾芒研制成世界歷史上第一臺(tái)能輸出功的燃?xì)廨啓C(jī)，這臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的壓比只有4，效率只有3，因而沒(méi)有推廣使用。1920年，德國(guó)人霍爾茨﹒瓦特制成第一臺(tái)實(shí)用的燃?xì)廨啓C(jī)，其效率為13，功率為370KW，但因按等容加熱循環(huán)工作，存在重大缺陷而放棄。
隨著空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，人們逐漸掌握了壓氣機(jī)葉片中氣體擴(kuò)壓流動(dòng)的特點(diǎn)，解決了壓氣機(jī)的高效率問(wèn)題。與此同時(shí)，透平的效率也有了相應(yīng)提高。在高溫材料方面，出現(xiàn)了能承受高溫的鉻鎳合金等耐熱鋼，因而可以采用較高的燃?xì)獬鯗兀葔杭訜嵫h(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)終于得到了成功應(yīng)用，從此燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，并開(kāi)始迅速發(fā)展。
隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，耐更高溫度的高溫材料的發(fā)現(xiàn)和透平葉片冷卻效果的提高，使燃?xì)獬鯗刂鸩教岣�，燃�(xì)廨啓C(jī)的效率也不斷提高，燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)始在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。在荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，為了合理利用燃料資源，已有50的化工部門(mén)安裝了燃?xì)廨啓C(jī)。在我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展和應(yīng)用起步較晚，目前在石油化工裝置的應(yīng)用更是鳳毛麟角。但隨著國(guó)內(nèi)能源市場(chǎng)的發(fā)展和變化，國(guó)家對(duì)環(huán)境的日益重視，以及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，燃?xì)廨啓C(jī)的市場(chǎng)前景十分廣闊。在油田、煉廠、化工廠、海上平臺(tái)、油氣田的注水注氣、天然氣的壓縮和儲(chǔ)存以及西氣東輸管線上的增壓站等都可用燃?xì)廨啓C(jī)作為壓縮機(jī)及泵的動(dòng)力。
二、燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)述
燃?xì)廨啓C(jī)從負(fù)荷情況上劃分可分為重型和輕型兩類。一般工業(yè)上用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，或用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)都是重型燃?xì)廨啓C(jī)；而用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)為輕型燃?xì)廨啓C(jī)。從結(jié)構(gòu)上劃分，燃?xì)廨啓C(jī)可分為單軸、雙軸和多軸燃?xì)廨啓C(jī)。單軸燃?xì)廨啓C(jī)因其壓氣機(jī)、透平與負(fù)載共軸，負(fù)載的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律直接影響壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速，使吸入壓氣機(jī)的空氣量發(fā)生變化，甚至使壓氣機(jī)喘振而發(fā)生事故。為了使負(fù)載變化規(guī)律對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的影響降低到最小程度，即負(fù)載變化規(guī)律不直接影響壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律只能通過(guò)內(nèi)部氣體工質(zhì)的工作過(guò)程來(lái)間接影響壓氣機(jī)的工況，人們?cè)O(shè)法使壓氣機(jī)與負(fù)載不共軸，因而產(chǎn)生了雙軸和多軸燃?xì)廨啓C(jī)。由上可見(jiàn)，在實(shí)際選型時(shí)，選用單軸、雙軸還是多軸燃?xì)廨啓C(jī)，取決于系統(tǒng)中負(fù)載的變化情況，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載變化不大時(shí)，一般選用單軸燃?xì)廨啓C(jī)，如大型火力發(fā)電廠用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大時(shí)，可視其具體情況選用雙軸或多軸燃?xì)廨啓C(jī)，如石油化工工業(yè)上用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)。
燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理
燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三部分組成。
燃燒室的基本要求如下：
燃燒效率高
點(diǎn)火可靠，燃燒穩(wěn)定
壓力損失小
出口溫度均勻
燃燒強(qiáng)度高
排氣污染少
壽命長(zhǎng)
三、燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用
燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工領(lǐng)域的用途很多，是燃?xì)廨啓C(jī)的主要用戶。石油化工企業(yè)應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)的主要方式有以下幾種：
在自備電站（或動(dòng)力站）與原有發(fā)電設(shè)備組成聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，提高供電效率；
與鍋爐組成聯(lián)合系統(tǒng)，供汽供電；
與各種加熱爐組成聯(lián)合系統(tǒng)，既保證工藝用熱，又多發(fā)電；
回收工藝過(guò)程排放的難以利用的氣體，充分利用可燃?xì)�，凈化環(huán)境；
作為直接拖動(dòng)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)。
作為各種泵的驅(qū)動(dòng)機(jī)。
石油化工企業(yè)中大量使用加熱爐，其被加熱介質(zhì)進(jìn)口溫度在40~380℃，出口溫度在150~500℃之間，是吸收燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱的理想裝置。燃?xì)廨啓C(jī)與加熱爐聯(lián)合應(yīng)用主要是提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率和總熱利用率。另外，用燃?xì)廨啓C(jī)直接拖動(dòng)石油化工企業(yè)工藝系統(tǒng)中的壓縮機(jī)可以省去能源多次轉(zhuǎn)換所必然帶來(lái)的各種損失。
1）燃?xì)廨啓C(jī)在煉油廠和乙烯裝置中的應(yīng)用
2）燃?xì)廨啓C(jī)在化肥裝置上的應(yīng)用
3）燃?xì)廨啓C(jī)在天然氣壓縮和天然氣儲(chǔ)存裝置中的應(yīng)用
4）燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工裝置中的其他用途
四、結(jié)束語(yǔ)
可以肯定的說(shuō)，燃?xì)廨啓C(jī)是煉油廠、石油和化工廠的重要用戶。而且隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，石油和化工企業(yè)的裝置規(guī)模會(huì)越來(lái)越大，單臺(tái)機(jī)組的功耗也越來(lái)越大。由于燃?xì)廨啓C(jī)具有功率大，投資省，運(yùn)行成本低，污染少，壽命周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用也必然越來(lái)越廣泛。
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