陈　勇　张先裕

(中国船舶重工集团公司第七一一研究所　上海201108)



高效硝酸尾气膨胀机的研制

陈勇张先裕

(中国船舶重工集团公司第七一一研究所上海201108)

0前言

通过对国内多家硝酸生产企业的空气压缩机机组进行调研，发现普遍存在由于硝酸尾气膨胀机回收功率不足而导致空气压缩机机组低转速运行、硝酸产量下降的问题，因此，提高硝酸尾气膨胀机回收功率的工作亟待解决。

国内某化工企业拥有多条硝酸生产线，其中5#生产线为550 t/d高压法硝酸生产装置。该生产线中的空气压缩机机组由硝酸尾气膨胀机、轴流式空气压缩机、离心式空气压缩机和汽轮机组成，其中硝酸尾气膨胀机为英格索兰多级轴流式膨胀机(五级)，已使用多年，效率大幅降低，回收功率不足，导致空气压缩机机组无法按照设计转速运行，进而硝酸产量大幅降低；同时，还存在尾气泄漏等问题，影响操作人员人身安全。

1设计参数及设计要求

设计参数：流量66 520 m3/h(标态)，进口温度610 ℃，进口压力0.77 MPa，出口压力0.10 MPa，转速8 350 r/min，功率8 150 kW。

设计要求：①提高硝酸尾气膨胀机效率，使空气压缩机组能够达到原来的设计转速；②解决漏气问题。

2气动设计

对硝酸尾气膨胀机设计参数进行分析，结合目前透平设计级焓降水平，使用三级透平完全能够满足要求。经过一维特性计算、S2流面计算、叶片造型及计算流体动力学(CFD)流场仿真，并与可靠性分析过程相互迭代，完成了硝酸尾气膨胀机的气动设计。

在进行级的焓降分配方面，从减小排气损失的角度出发，末级应分配较小的焓降，使出口气气流接近轴向；……