在催化裂化过程中,烟气轮机作为一种重要的能量回收装置可以带来巨大的经济效益。但在实际过程中,催化剂颗粒在高温烟气的携带下撞击动叶片,使其发生结垢、冲蚀、腐蚀等导致烟气轮机工作效率降低甚至停机。结垢等导致动叶片壁面粗糙度的增大,改变烟气轮机内的气固两相流动,进一步加剧烟气轮机内催化剂颗粒的沉积结垢。因此,研究催化剂颗粒在不同壁面粗糙度动叶片上的沉积对实际工程应用很有意义。本文首先以实际烟气轮机动叶片为原型,利用几何相似的原理构建了粗糙动壁面实验模型。总结了粗糙壁面的构建方法和选取原则,采用粘贴砂纸的方式改变叶片壁面粗糙度,根据等价砂粒粗糙度k_s一致的原则选取了各种型号的砂纸。采用触针法对砂纸粗糙度进行测量,最终确立了0μm、2.91μm、6.02μm、8.84μm、10.31μm五种壁面粗糙度,并将其划分为光滑壁面、涂层壁面、结垢壁面三种壁面形式。进而,根据实际烟气轮机运行状况,选取了滑石粉和催化剂颗粒作为实验材料,确定了入口风量、入口加料浓度、颗粒粒径等影响因素,在粗糙动壁面上研究不同因素对超细颗粒沉积规律的影响。结果表明,滑石粉颗粒和催化剂颗粒在粗糙动壁面上存在相似的沉积规律。随着入口风量的增大,沉积质量逐渐减小;随着加料浓度的增大,沉积质量逐渐增大,当达到一定浓度后,沉积质量随加料浓度的变化不大,保证平稳状态;在一定范围内,壁面粗糙度越大,颗粒的沉积质量越大。不同的是,使用3.25μm、5.86μm、7.94μm的滑石粉颗粒进行实验,沉积颗粒粒度随入口参数以及壁面粗糙度的变化和原始颗粒保持一致;使用16.68μm的催化剂颗粒进行研究,入口风量减小、加料浓度增大以及壁面粗糙度变大使颗粒沉积粒度变大,表明颗粒粒径在10μm以下更容易在粗糙动壁面上造成沉积现象。本文的研究成果对现场烟气轮机的操作规程制定具有一定的借鉴意义,可以为控制或抑制颗粒沉积结垢提供有效的数据支持。