上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹高溫防結(jié)焦閥門試驗介紹了高溫閥門的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，指出了閥門采用汽封防結(jié)焦使蒸汽消耗量大以及由此產(chǎn)生的污水較多的問題。根據(jù)焦化裝置的工藝特點，提出了將高溫閥門蒸汽汽封改為富氣氣封的方案，并進(jìn)行了工藝分析和試驗。
1、高溫防結(jié)焦閥門試驗概述
某2.4Mt/a 延遲焦化裝置采用兩爐四塔工藝，正常生產(chǎn)24h 生焦。裝置上共有16 臺高溫閥門，其介質(zhì)為渣油或油氣，操作溫度約500℃，介質(zhì)容易結(jié)焦，為防止介質(zhì)結(jié)焦影響閥門開關(guān)，每個閥門都有蒸汽汽封線，通過在波紋管內(nèi)外腔、閥腔和填料等部位連續(xù)注入1. 0MPa 蒸汽防止結(jié)焦。這16 臺高溫閥門總的汽封蒸汽消耗量在1. 0MPa 時約為6t /h，這些蒸汽進(jìn)入閥體后將轉(zhuǎn)化為含硫污水，不但能耗高，而且增加下游污水處理場的負(fù)荷。
2、高溫閥門
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥高溫閥門(表1) 安裝在焦化裝置焦炭塔的進(jìn)料線和油氣線上。
2.1、進(jìn)料隔斷閥
進(jìn)料隔斷閥( 圖1) 采用VELAN 球閥，其有4個汽封蒸汽注入點，即閥腔、填料箱、波紋管內(nèi)外腔。在閥門全開或全關(guān)時，閥腔、填料箱以及波紋管外腔部位注入汽封蒸汽后在球體、閥座及填料間形成了密閉的高壓空間，在球體和閥座緊密貼合時不消耗蒸汽，但隨著閥門多次開關(guān)使用，球體和閥座之間有輕微磨損，蒸汽會少量泄漏。填料是非金屬材料，密封較嚴(yán)密，其汽封管路溫度較低，泄漏量較少。閥腔和波紋管外腔的汽封管路溫度較高，泄漏量較多。波紋管內(nèi)腔注入汽封蒸汽后，在閥門全開時不能形成密閉空間，只是通過蒸汽連續(xù)不斷的進(jìn)入高溫渣油中來阻止高溫渣油串入到波紋管內(nèi)腔，從而防止波紋管內(nèi)腔結(jié)焦，使閥門開關(guān)靈活不卡塞。在閥門全關(guān)時，汽封蒸汽進(jìn)入波紋管內(nèi)腔后能在進(jìn)料隔斷閥與四通閥之間的管路形成密閉的高壓空間，實際也會有少量蒸汽泄漏。
表1 焦化高溫閥門
焦化裝置高溫閥門防結(jié)焦研究
在閥門開關(guān)過程中，閥腔和波紋管外腔的密閉空間被打破，此時會消耗大量蒸汽。為節(jié)約蒸汽消耗，在每根汽封線上都安裝有孔板。汽封蒸汽耗量主要與蒸汽壓力、蒸汽溫度和孔板孔徑有關(guān)，過熱50℃的1.0MPa 蒸汽經(jīng)過3/16 in. 和1 /4 in. 孔徑孔板的流量分別為195kg /h 和340kg /h( 表2) 。每臺進(jìn)料隔斷閥的汽封蒸汽耗量為zui大約740kg /h，持續(xù)時間約30s。由于進(jìn)料隔斷閥在每個48h 生產(chǎn)周期內(nèi)，在大吹汽、除焦等階段的全關(guān)期間有17.5h的時間是停用汽封蒸汽的，所以平均每臺閥門的汽封蒸汽耗量約174kg /h。
在延遲焦化裝置高溫、介質(zhì)具有磨損與腐蝕性、粘結(jié)性和溫度交變的苛刻工況條件下，焦炭塔底進(jìn)
料管線和焦炭塔頂大油氣線均通過高溫防結(jié)焦球閥來實現(xiàn)過程控制，目前該閥門大多依賴進(jìn)口。結(jié)
合延遲焦化裝置對高溫防結(jié)焦球閥的工況要求，從閥門設(shè)計、結(jié)構(gòu)特點、高溫?zé)釕B(tài)試驗、執(zhí)行機(jī)構(gòu)
選擇和工業(yè)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析，闡述了所開發(fā)的高溫防結(jié)焦球閥能夠滿足延遲焦化裝置工況要
求，通過工業(yè)應(yīng)用驗證了產(chǎn)品的安全可靠性，可以實現(xiàn)替代進(jìn)口。
延遲焦化裝置在煉油廠中的操作條件非常惡劣，原料通常來自常減壓裝置的減壓渣油、渣油罐區(qū)的
原油、催化裝置的催化油漿、污油罐區(qū)的污油和乙烯裝置裂解焦油，通過加熱爐加熱到一定的溫度
(大約500℃)后進(jìn)入焦炭塔，在塔內(nèi)適宜的溫度、壓力條件下發(fā)生裂解、縮合、餾分等一系列化學(xué)
反應(yīng)，zui終生成氣體、汽油、柴油、蠟油、循環(huán)油組分及焦炭等產(chǎn)品。在每個焦炭塔中，一般通
過8-12個關(guān)鍵閥門，來控制所輸送的蒸汽、水、油漿、烴類或者調(diào)節(jié)管線流量。由于渣油粘度大
溫度高、開關(guān)頻繁，因此需要采用高性能的閥門以保證延遲焦化裝置的穩(wěn)定運行。
中國的延遲焦化裝置已經(jīng)超過100套，并呈現(xiàn)大型化趨勢，閥門所處的工況環(huán)境不僅口徑增大，操
作溫度和操作壓力也在不斷提升。延遲焦化裝置的苛刻工況是：
1)高溫：焦炭塔底進(jìn)料管線溫度高達(dá)495-510℃，焦炭塔頂大油氣線溫度在420-460℃;在如此高溫
的條件下，閥門材料受熱膨脹，易出現(xiàn)扭矩異常加大或高溫“抱死”現(xiàn)象。
2)含焦粉或含硫介質(zhì)：含焦粉介質(zhì)容易使閥門在轉(zhuǎn)動過程中造成密封面拉傷或磨損;焦炭中殘留的硫
與水結(jié)合后具有腐蝕性，閥門密封面易出現(xiàn)點腐蝕，從而影響閥門密封性能。
3)溫度交變：在生焦和除焦過程中，過程溫度會經(jīng)歷從常溫到500℃高溫的周期性變化，閥門頻繁
開關(guān)，容易出現(xiàn)介質(zhì)泄漏現(xiàn)象，并可能造成引起著火，危及裝置安全。
4)渣油粘度大：由于渣油粘度非常大，容易在閥座、球體、閥軸等部位結(jié)焦或積碳，導(dǎo)致閥門動作
困難或密封失效。
焦化裝置高溫閥門防結(jié)焦研究高溫防結(jié)焦球閥的高溫?zé)釕B(tài)試驗
為確保提供在延遲焦化裝置上的高溫防結(jié)焦球閥的安全可靠性，除對高溫防結(jié)焦球閥按照
API598標(biāo)準(zhǔn)所有常規(guī)檢查后，包括殼體強(qiáng)度試驗和密封性能試驗之外。每一臺高溫防結(jié)焦球
閥均應(yīng)在工廠內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)釕B(tài)試驗，通過盡可能模擬防結(jié)焦球閥的實際工況，檢驗閥門在高
溫下的開關(guān)動作、吹掃功能、涂層性能，確保閥門在延遲焦化高溫工況下的可靠性。
高溫防結(jié)焦球閥使用3年后下線維護(hù)圖片
圖3 高溫防結(jié)焦球閥使用3年后下線維護(hù)
3、工業(yè)應(yīng)用
如圖2(a)和圖3所示，上述所開發(fā)的高溫防結(jié)焦球閥通過工業(yè)實際應(yīng)用，證明其能滿足延遲焦
化裝置工況要求，產(chǎn)品安全可靠，并已經(jīng)實現(xiàn)批量生產(chǎn)，在延遲焦化裝置中與國外品牌相比
具有較高的競爭力，可實現(xiàn)替代進(jìn)口。
圖1 進(jìn)料隔斷閥
表2 進(jìn)料隔斷閥汽封配置
焦化裝置高溫閥門防結(jié)焦研究
3、結(jié)語
閥門蒸汽汽封改富氣氣封后，既不會對閥門的使用造成影響，也不會對生產(chǎn)工藝造成較大影響。經(jīng)實際使用油氣隔斷閥的檢驗，效果良好，同類裝置也可以借鑒。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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