上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹高溫防結焦閥門試驗介紹了高溫閥門的結構特點和工作原理，指出了閥門采用汽封防結焦使蒸汽消耗量大以及由此產生的污水較多的問題。根據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，并進行了工藝分析和試驗。
1、高溫防結焦閥門試驗概述
某2.4Mt/a 延遲焦化裝置采用兩爐四塔工藝，正常生產24h 生焦。裝置上共有16 臺高溫閥門，其介質為渣油或油氣，操作溫度約500℃，介質容易結焦，為防止介質結焦影響閥門開關，每個閥門都有蒸汽汽封線，通過在波紋管內外腔、閥腔和填料等部位連續注入1. 0MPa 蒸汽防止結焦。這16 臺高溫閥門總的汽封蒸汽消耗量在1. 0MPa 時約為6t /h，這些蒸汽進入閥體后將轉化為含硫污水，不但能耗高，而且增加下游污水處理場的負荷。
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料線和油氣線上。
2.1、進料隔斷閥
進料隔斷閥( 圖1) 采用VELAN 球閥，其有4個汽封蒸汽注入點，即閥腔、填料箱、波紋管內外腔。在閥門全開或全關時，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，只是通過蒸汽連續不斷的進入高溫渣油中來阻止高溫渣油串入到波紋管內腔，從而防止波紋管內腔結焦，使閥門開關靈活不卡塞。在閥門全關時，汽封蒸汽進入波紋管內腔后能在進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焦研究
在閥門開關過程中，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，過熱50℃的1.0MPa 蒸汽經過3/16 in. 和1 /4 in. 孔徑孔板的流量分別為195kg /h 和340kg /h( 表2) 。每臺進料隔斷閥的汽封蒸汽耗量為zui大約740kg /h，持續時間約30s。由于進料隔斷閥在每個48h 生產周期內，在大吹汽、除焦等階段的全關期間有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、介質具有磨損與腐蝕性、粘結性和溫度交變的苛刻工況條件下，焦炭塔底進
料管線和焦炭塔頂大油氣線均通過高溫防結焦球閥來實現過程控制，目前該閥門大多依賴進口。結
合延遲焦化裝置對高溫防結焦球閥的工況要求，從閥門設計、結構特點、高溫熱態試驗、執行機構
選擇和工業應用等方面進行分析，闡述了所開發的高溫防結焦球閥能夠滿足延遲焦化裝置工況要
求，通過工業應用驗證了產品的安全可靠性，可以實現替代進口。
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、渣油罐區的
原油、催化裝置的催化油漿、污油罐區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℃)后進入焦炭塔，在塔內適宜的溫度、壓力條件下發生裂解、縮合、餾分等一系列化學
反應，zui終生成氣體、汽油、柴油、蠟油、循環油組分及焦炭等產品。在每個焦炭塔中，一般通
過8-12個關鍵閥門，來控制所輸送的蒸汽、水、油漿、烴類或者調節管線流量。由于渣油粘度大
溫度高、開關頻繁，因此需要采用高性能的閥門以保證延遲焦化裝置的穩定運行。
中國的延遲焦化裝置已經超過100套，并呈現大型化趨勢，閥門所處的工況環境不僅口徑增大，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：焦炭塔底進料管線溫度高達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，易出現扭矩異常加大或高溫“抱死”現象。
2)含焦粉或含硫介質：含焦粉介質容易使閥門在轉動過程中造成密封面拉傷或磨損;焦炭中殘留的硫
與水結合后具有腐蝕性，閥門密封面易出現點腐蝕，從而影響閥門密封性能。
3)溫度交變：在生焦和除焦過程中，過程溫度會經歷從常溫到500℃高溫的周期性變化，閥門頻繁
開關，容易出現介質泄漏現象，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、閥軸等部位結焦或積碳，導致閥門動作
困難或密封失效。
焦化裝置高溫閥門防結焦研究高溫防結焦球閥的高溫熱態試驗
為確保提供在延遲焦化裝置上的高溫防結焦球閥的安全可靠性，除對高溫防結焦球閥按照
API598標準所有常規檢查后，包括殼體強度試驗和密封性能試驗之外。每一臺高溫防結焦球
閥均應在工廠內進行高溫熱態試驗，通過盡可能模擬防結焦球閥的實際工況，檢驗閥門在高
溫下的開關動作、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。
高溫防結焦球閥使用3年后下線維護圖片
圖3 高溫防結焦球閥使用3年后下線維護
3、工業應用
如圖2(a)和圖3所示，上述所開發的高溫防結焦球閥通過工業實際應用，證明其能滿足延遲焦
化裝置工況要求，產品安全可靠，并已經實現批量生產，在延遲焦化裝置中與國外品牌相比
具有較高的競爭力，可實現替代進口。
圖1 進料隔斷閥
表2 進料隔斷閥汽封配置
焦化裝置高溫閥門防結焦研究
3、結語
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，也不會對生產工藝造成較大影響。經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。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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