阅读说明：本技术 一种尾气透平、静叶及动叶 (Tail gas turbine, stationary blade and movable blade ) 是由 汪传美 陈红梅 陈党民 张利民 郑秀萍 杨星 张小龙 高少华 杨岐平 邱启家 杨 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种尾气透平、静叶及动叶,包括机匣和安装在机匣内的转轴,机匣上安装有静叶,转轴的轮毂上安装有动叶,机匣上沿着轴向依次安装有5级静叶,转轴上沿着轴向依次安装有5级动叶,静叶和动叶依次交替布设。所述的5级静叶分别为一级静叶、二级静叶、三级静叶、四级静叶和五级静叶；所述的5级动叶分别为一级动叶、二级动叶、三级动叶、四级动叶和五级动叶；本发明的尾气透平与已知的四级尾气透平相比,效率大幅提升,最终优化方案的效率提升了2.23％,以17400kw的尾气透平为例,节能效果在原有方案基础上,每年可多回收约300万度电。(The invention provides a tail gas turbine, static blades and movable blades, which comprises a casing and a rotating shaft arranged in the casing, wherein the casing is provided with the static blades, the hub of the rotating shaft is provided with the movable blades, the casing is sequentially provided with 5 stages of static blades along the axial direction, the rotating shaft is sequentially provided with 5 stages of movable blades along the axial direction, and the static blades and the movable blades are sequentially and alternately arranged. The 5-stage static blades are respectively a first-stage static blade, a second-stage static blade, a third-stage static blade, a fourth-stage static blade and a fifth-stage static blade; the 5 stages of movable blades are respectively a first stage movable blade, a second stage movable blade, a third stage movable blade, a fourth stage movable blade and a fifth stage movable blade; compared with the known four-stage tail gas turbine, the tail gas turbine has the advantages that the efficiency is greatly improved, the efficiency of the final optimization scheme is improved by 2.23%, and about 300 ten thousand DEG of electricity can be recycled each year on the basis of the original scheme by taking the 17400kw tail gas turbine as an example.)

一种尾气透平、静叶及动叶

技术领域

本发明属于硝酸领域，涉及双加压法硝酸四合一机组，具体涉及一种尾气透平、静叶及动叶。

背景技术

硝酸是化学工业中的基础产品，在化肥、有机、燃料、涂料、印染、塑料、冶金及国防等工业中均有重要应用，而在化学工业中消费量最大。

随着经济和产业结构的调整，面对安全及环保日益严格的需求，具有明显节能减排效应的双加压法硝酸生产备受青睐，也带动了高效、节能、环保的四合一机组的技术发展。

为了摆脱我国硝酸四合一机组受制于人的局面，硝酸四合一机组国产化从无到有，从产品开发到升级换代，并持续改进提升。

硝酸四合一机组尾透，作为节能装置，其性能直接决定了整个硝酸四合一机组的节能水平。

尾气能量回收透平装置，简称尾气透平或尾透，国产化尾透技术，经过近20年现场运行的调研、设计经验总结及多次技术提升，形成了一套成熟可靠的透平开发系统，并在此基础上开发出了反动式三维弯扭叶片，尾透效率高，变工况性能良好。

为了进一步提升尾透的节能效果，需要进一步改进提升尾透技术的性能，特别是目前市场有向大型化发展的趋势，其所带来的节能收益更加明显。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种尾气透平静叶及动叶，解决现有技术中的尾气透平的节能效果尚需进一步提升的技术问题，进一步突破性提升尾透的节能效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种尾气透平，包括机匣和安装在机匣内的转轴，机匣上安装有静叶，转轴的轮毂上安装有动叶，机匣上沿着轴向依次安装有5级静叶，转轴上沿着轴向依次安装有5级动叶，静叶和动叶依次交替布设。

所述的5级静叶分别为一级静叶、二级静叶、三级静叶、四级静叶和五级静叶；所述的5级静叶的叶型均径处的叶型参分别为：

所述的一级静叶，弦长为53.0mm，叶宽为35.1mm，最大厚度为19.1mm，进口几何角为3.5°，出口几何角为77.8°，节距为39.8mm，喉宽为10.3mm；

所述的二级静叶，弦长为43.6mm，叶宽为29mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.5°，出口几何角为76.7°，节距为34.6mm，喉宽为10.1mm；

所述的三级静叶，弦长为43.6mm，叶宽为29.7mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.9°，出口几何角为75.4°，节距为34.6mm，喉宽为10.6mm；

所述的四级静叶，弦长为45.4mm，叶宽为30.7mm，最大厚度为16.3mm，进口几何角为-13.4°，出口几何角为76.1°，节距为33.4mm，喉宽为10.5mm；

所述的五级静叶，弦长为49.6mm，叶宽为36.8mm，最大厚度为17.2mm，进口几何角为-15.3°，出口几何角为71.6°，节距为36.0mm，喉宽为12.8mm；

所述的5级动叶分别为一级动叶、二级动叶、三级动叶、四级动叶和五级动叶，所述的5级动叶的叶型均径处的叶型参数分别为：

所述的一级动叶，弦长为45.5mm，叶宽为30.2mm，最大厚度为16.4mm，进口几何角为-11.9°，出口几何角为77.7°，节距为36.0mm，喉宽为9.4mm；

所述的二级动叶，弦长为45.7mm，叶宽为31.4mm，最大厚度为16.7mm，进口几何角为-9.7°，出口几何角为74.8°，节距为32.8mm，喉宽为9.2mm；

所述的三级动叶，弦长为51.4mm，叶宽为35mm，最大厚度为16.7mm，进口几何角为-4.8°，出口几何角为74.6°，节距为30.5mm，喉宽为7.9mm；

所述的四级动叶，弦长为59mm，叶宽为41.2mm，最大厚度为19.2mm，进口几何角为-1.2°，出口几何角为72.7°，节距为34mm，喉宽为9.4mm；

所述的五级动叶，弦长为65.5mm，叶宽为51.4mm，最大厚度为11.5mm，进口几何角为-11.9°，出口几何角为67.2°，节距为37mm，喉宽为12.5mm。

本发明还具有如下技术特征：

所述的一级静叶的叶片数为56，二级静叶的叶片数为60，三级静叶的叶片数为60，四级静叶的叶片数为62，五级静叶的叶片数为62。

所述的一级动叶的叶片数为62，二级动叶的叶片数为68，三级动叶的叶片数为68，四级动叶的叶片数为61，五级动叶的叶片数为56。

本发明还保护一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为43.6mm，叶宽为29mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.5°，出口几何角为76.7°，节距为34.6mm，喉宽为10.1mm。

本发明还保护一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为43.6mm，叶宽为29.7mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.9°，出口几何角为75.4°，节距为34.6mm，喉宽为10.6mm。

本发明还保护一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为45.4mm，叶宽为30.7mm，最大厚度为16.3mm，进口几何角为-13.4°，出口几何角为76.1°，节距为33.4mm，喉宽为10.5mm。

本发明还保护一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为51.4mm，叶宽为35mm，最大厚度为16.7mm，进口几何角为-4.8°，出口几何角为74.6°，节距为30.5mm，喉宽为7.9mm。

本发明还保护一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为59mm，叶宽为41.2mm，最大厚度为19.2mm，进口几何角为-1.2°，出口几何角为72.7°，节距为34mm，喉宽为9.4mm。

本发明还保护一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为65.5mm，叶宽为51.4mm，最大厚度为11.5mm，进口几何角为-11.9°，出口几何角为67.2°，节距为37mm，喉宽为12.5mm。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的尾气透平与已知的四级尾气透平相比，效率大幅提升，最终优化方案的效率提升了2.23％，以17400kw的尾气透平为例，节能效果在原有方案基础上，每年可多回收约300万度电。

附图说明

图1是静叶、动叶、子午流道及流道均径处的结构原理示意图。

图2是叶型均径处叶型的几何参数的结构原理示意图。

图3(a)和(b)是CFD计算的对比例1的4级方案和对比例2的5级方案的总压示意图。

图3(c)和(d)是CFD计算的对比例1的4级方案和对比例2的5级方案动叶相对速度矢量示意图。

图4是本发明的尾气透平的子午流道上下壁面的结构示意图。

图5是本发明的二级静叶、三级静叶和四级静叶的二维结构示意图。

图6是本发明的二级静叶、三级静叶和四级静叶的三维结构示意图。

图7是本发明的三级动叶、四级动叶和五级动叶的二维结构示意图。

图8是本发明的三级动叶、四级动叶和五级动叶的三维结构示意图。

图9是本发明的二级静叶、三级静叶和四级静叶与对比例2的二级静叶、三级静叶和四级静叶的叶型二维对比示意图。

图10是本发明的三级动叶、四级动叶和五级动叶和对比例2的三级动叶、四级动叶和五级动叶的叶型二维对比示意图。

图中各个标号的含义为：1-机匣，2-转轴，3-轮毂，4-静叶，5-动叶，6-流道均径处；401-一级静叶，402-二级静叶，403-三级静叶，404-四级静叶，405-五级静叶；501-一级动叶，502-二级动叶，503-三级动叶，504-四级动叶，505-五级动叶。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本发明中，子午流道上下壁面如图1所示，子午流道上壁面即机匣1，子午流道下壁面即轮毂3。叶型均径处的叶型参数如图2所示。图中，弦长为L₁，叶宽为D₁，最大厚度为d，进口几何角为α，出口几何角为β，节距为L₂，喉宽为D₂。

本发明中，CFD指的是计算流体动力分析。尾气透平的效率为等熵效率，采用CFD方法进行计算或者获取。CFD方法为本领域已知的常用方法。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图4至图10所示，本实施例给出一种尾气透平，包括机匣1和安装在机匣1内的转轴2，机匣1上安装有静叶4，转轴2的轮毂3上安装有动叶5，机匣1上沿着轴向依次安装有5级静叶4，转轴2上沿着轴向依次安装有5级动叶5，静叶4和动叶5依次交替布设；

所述的5级静叶4分别为一级静叶401、二级静叶402、三级静叶403、四级静叶404和五级静叶405；所述的5级静叶4的叶型均径处的叶型参分别为：

所述的5级动叶5分别为一级动叶501、二级动叶502、三级动叶503、四级动叶504和五级动叶505，所述的5级动叶5的叶型均径处的叶型参数分别为：

具体的，所述的一级静叶401的叶片数为56，二级静叶402的叶片数为60，三级静叶403的叶片数为60，四级静叶404的叶片数为62，五级静叶405的叶片数为62。

具体的，一级动叶501的叶片数为62，二级动叶502的叶片数为68，三级动叶503的叶片数为68，四级动叶504的叶片数为61，五级动叶505的叶片数为56。

经CFD验证，实施例1的尾气透平相对于对比例1的尾气透平的效率提升了2.23％。

对比例1：(4级尾气透平)

本实施例给出一种节能尾气透平，包括机匣和安装在机匣内的转轴，机匣上安装有静叶，转轴的轮毂上安装有动叶，机匣上沿着轴向依次安装有四级静叶，转轴上沿着轴向依次安装有四级动叶，静叶和动叶依次交替布设；

所述的四级静叶分别为一级静叶、二级静叶、三级静叶和四级静叶；所述的四级静叶的叶型均径处的叶型参数分别为：

所述的四级动叶分别为一级动叶、二级动叶、三级动叶和四级动叶；所述的四级动叶的叶型均径处的叶型参数分别为：

具体的，一级静叶的叶片数为60，二级静叶的叶片数为74，三级静叶的叶片数为76，四级静叶的叶片数为74。

具体的，一级动叶的叶片数为72，二级动叶的叶片数为75，三级动叶的叶片数为64，四级动叶的叶片数为59。

对比例2：(增加级数至5级)

本实施例给出一种节能尾气透平，包括机匣和安装在机匣内的转轴，机匣上安装有静叶，转轴的轮毂上安装有动叶，机匣上沿着轴向依次安装有5级静叶，转轴上沿着轴向依次安装有5级动叶，静叶和动叶依次交替布设；

所述的5级静叶分别为一级静叶、二级静叶、三级静叶、四级静叶和五级静叶；所述的5级静叶的叶型均径处的叶型参数分别为：

所述的5级动叶分别为一级动叶、二级动叶、三级动叶、四级动叶和五级动叶；所述的5级动叶的叶型均径处的叶型参数分别为：

具体的，一级静叶的叶片数为56，二级静叶的叶片数为63，三级静叶的叶片数为63，四级静叶的叶片数为65，五级静叶的叶片数为62。

具体的，一级动叶的叶片数为62，二级动叶的叶片数为65，三级动叶的叶片数为65，四级动叶的叶片数为58，五级动叶的叶片数为53。

经CFD验证，对比例2的尾气透平相对于对比例1的尾气透平的效率提升了0.8％。

对比例3：(在对比例2的基础上只优化静叶)

本对比例给出一种节能尾气透平，与对比例2的区别仅仅在于，二级静叶、三级静叶和四级静叶的叶型均径处的叶型参数不同，其它结构相同。

本对比例中，所述的二级静叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的二级静叶的叶型均径处的叶型参数相同。

本对比例中，所述的三级静叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的二级静叶的叶型均径处的叶型参数相同。

本对比例中，所述的四级静叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的二级静叶的叶型均径处的叶型参数相同。

经CFD验证，对比例3的尾气透平相对于对比例1的尾气透平的效率提升了1.08％。

对比例4：(在对比例2的基础上只优化静叶的叶片数)

本对比例给出一种节能尾气透平，与对比例2的区别仅仅在于，二级静叶、三级静叶和四级静叶的叶片数不同，其它结构相同。

本对比例中，二级静叶的叶片数、三级静叶的叶片数和四级静叶的叶片数与实施例1中对应的二级静叶的叶片数、三级静叶的叶片数和四级静叶的叶片数相同。

经CFD验证，对比例4的尾气透平相对于对比例1的效率提升了1.15％。

对比例5：(在对比例2的基础上只优化动叶)

本对比例给出一种节能尾气透平，与对比例1的区别仅仅在于，三级动叶、四级动叶和五级动叶的叶型均径处的叶型参数不同，其它结构相同。

本对比例中，所述的三级动叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的三级动叶的叶型均径处的叶型参数相同。

本对比例中，所述的四级动叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的四级动叶的叶型均径处的叶型参数相同。

本对比例中，所述的五级动叶的叶型均径处的叶型参数与实施例1中的五级动叶的叶型均径处的叶型参数相同。

经CFD验证，对比例5的尾气透平相对于对比例1的尾气透平的效率提升了1.2％。

对比例6：(在对比例2的基础上只优化动叶的叶片数)

本对比例给出一种节能尾气透平，与对比例1的区别仅仅在于，三级动叶、四级动叶和五级动叶的叶型的叶片数不同，其它结构相同。

本对比例中，三级动叶的叶片数、四级动叶的叶片数和五级动叶的叶片数与实施例1中对应的三级动叶的叶片数、四级动叶的叶片数和五级动叶的叶片数相同。

经CFD验证，对比例4的尾气透平相对于对比例1的尾气透平的效率提升了1.33％。

实施例2：

本实施例给出一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为43.6mm，叶宽为29mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.5°，出口几何角为76.7°，节距为34.6mm，喉宽为10.1mm。

实施例3：

本实施例给出一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为43.6mm，叶宽为29.7mm，最大厚度为15.4mm，进口几何角为-10.9°，出口几何角为75.4°，节距为34.6mm，喉宽为10.6mm；

实施例4：

本实施例给出一种静叶，该静叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为45.4mm，叶宽为30.7mm，最大厚度为16.3mm，进口几何角为-13.4°，出口几何角为76.1°，节距为33.4mm，喉宽为10.5mm。

实施例5：

本实施例给出一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为51.4mm，叶宽为35mm，最大厚度为16.7mm，进口几何角为-4.8°，出口几何角为74.6°，节距为30.5mm，喉宽为7.9mm。

实施例6：

本实施例给出一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为59mm，叶宽为41.2mm，最大厚度为19.2mm，进口几何角为-1.2°，出口几何角为72.7°，节距为34mm，喉宽为9.4mm。

实施例7：

本实施例给出一种动叶，该动叶的叶型均径处的叶型参为：弦长为65.5mm，叶宽为51.4mm，最大厚度为11.5mm，进口几何角为-11.9°，出口几何角为67.2°，节距为37mm，喉宽为12.5mm。