近年来,随着催化裂化工艺条件的不断变化,催化裂化能量回收系统中的烟气轮机叶片结垢的日益加剧,弄清催化剂颗粒在烟气轮机叶片上的结垢机理对后续烟气轮机阻垢技术的开发有至关重要的作用。本文通过理论分析、数值计算和模拟试验的方法对催化剂颗粒在烟气轮机叶片上的结垢情况进行了研究。首先,本文将催化剂颗粒简化为理想弹塑性球体,运用弹塑性力学和碰撞接触理论的相关知识,建立了催化剂颗粒在壁面上的新沉积模型。第二,基于该自建模型,并运用CFD软件Fluent并结合用户自定义函数(User Defined Function,UDF),本文对某厂双级烟气轮机进行了建模和内部气固两相流场的数值计算分析。本文设计了模拟结垢实验,通过一系列手段,保证了模拟实验中催化剂颗粒的受力状态与实际情况一致,从而得出与实际烟气轮机垢样在外貌相似的样品,这比之前的研究前进了一步。基于该实验的数据,本文通过多因素分析法研究了钠、钙、铁、硫四种元素对催化剂结垢的影响,弥补了数值计算不能考虑催化剂颗粒化学特性变化的不足。同时,通过模拟试验,本文进一步定量地研究了温度、颗粒粒径等对结垢的影响,拟合出关系式,从而为数值计算模型提供了重要参数。本文所做工作可为进一步研究催化裂化烟气轮机的阻垢技术提供理论依据和方法指导。研究结果表明:本文所建沉积模型可以较好的与烟机实际运行情况吻合。双级烟机的第一级承担主要的能量转换功能,该双级烟气轮机的静叶叶形参数设计不够合理,应该进行叶形的结构优化设计;催化剂颗粒在叶片上的沉积结垢呈现“U”型规律,在叶片前缘和后缘处颗粒沉积较多,在叶片中部相对较少;钠、钙、铁、硫四种金属元素对催化剂结垢的促进作用从大到小的顺序为:铁、硫、钠、钙;钠元素和硫元素之间存在较为严重的交互作用,在实际操作过程中,应尽量避免这两种金属元素同时存在;随着温度的增大,催化剂结垢的几率增大,两者呈负相关关系,本文拟合出了两者之间的关系式;催化剂颗粒易结垢的粒径范围是:15μm以下及20~25μm之间。