大口徑超高溫蝶閥用于催化裂化裝置能量煙氣回收系統(tǒng), 裝置的正常操作溫度680 ℃, 允許最高連續(xù)使用溫度720 ℃, 最高超溫800 ℃, 輸送含有催化劑顆粒的再生煙氣介質(zhì)。由于介質(zhì)對(duì)閥門(mén)沖刷強(qiáng)烈, 為防止閥體壁厚因沖刷減薄而失效, 閥體內(nèi)大面積堆焊硬質(zhì)合金, 閥體極易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂,堆焊難度較大。因?yàn)橄到y(tǒng)溫度較高, 金屬材料在高溫中機(jī)械性能急劇下降, 閥門(mén)應(yīng)選用耐高溫材料。為防止閥門(mén)泄漏超標(biāo), 引起系統(tǒng)煙機(jī)不能正常停車(chē), 從而造成重大事故, 對(duì)閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)及其零件的加工精度要求較高。
大口徑超高溫蝶閥閥體由鋼板和鍛件法蘭焊接而成。閥桿為整體鍛件結(jié)構(gòu), 由外部軸承座支撐,并通過(guò)二端銷(xiāo)連接帶動(dòng)閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)。2 個(gè)半圓閥座前后錯(cuò)開(kāi), 與閥瓣呈對(duì)稱式分布, 結(jié)合對(duì)稱式流線形結(jié)構(gòu)的閥瓣, 使閥門(mén)具有良好的流通性能。3 組填料密封, 外加密封劑和吹掃二道輔助密封組成了高可靠性閥桿填料密封系統(tǒng)。
超高溫蝶閥為了滿足高溫的要求，必需要滿足以下幾方面的要求：
1、閥體材料 閥門(mén)設(shè)計(jì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASMEB16134 。按該標(biāo)準(zhǔn)中的壓力- 溫度表計(jì)算得到的閥門(mén)常溫下的壓力等級(jí)數(shù), 就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn), 并以此來(lái)計(jì)算最小壁厚。在設(shè)計(jì)過(guò)程中, 閥體材料也選ASME B16134 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料, 并且材料的適用溫度高于閥門(mén)工況最高溫度。經(jīng)過(guò)查閱了大量國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工況的閥門(mén)設(shè)備材料使用情況, 結(jié)合對(duì)高溫材料的使用經(jīng)驗(yàn), 選擇了性價(jià)比較高的304H 作為閥體材料。此材料可減小蠕變對(duì)材料的影響。
2、閥桿材料 根據(jù)高溫強(qiáng)度估算, 奧氏體鋼在704 ℃的高溫工況下, 強(qiáng)度降低6415 %以上, 如果采用加大閥桿直徑提高其強(qiáng)度的方法, 則超出閥門(mén)結(jié)構(gòu)要求, 因此奧氏體鋼不適宜做閥桿材料。lnconel X – 750 在704 ℃的高溫工況時(shí), 強(qiáng)度降低4113 % , 但強(qiáng)度值還很大。根據(jù)屈服強(qiáng)度,并考慮持久強(qiáng)度計(jì)算得到的閥桿直徑, 符合閥門(mén)結(jié)構(gòu)要求, 因此閥桿材料選用lnconel X – 750 。
3、超高溫填料填料選用柔性石墨。其在空氣中氧化溫度為450 ℃, 并在此溫度下每24h 后質(zhì)量減輕1 %。溫度越高, 質(zhì)量減輕得越多, 氧化現(xiàn)象越嚴(yán)重。柔性石墨填料最高使用溫度為650 ℃, 且僅用于非氧化介質(zhì)�？紤]到填料在填料函內(nèi)處于壓緊密封狀態(tài),只有一部分與空氣接觸, 有資料介紹處于這種狀態(tài)的填料使用溫度可達(dá)816 ℃。
大口徑超高溫蝶閥的研制, 主要是解決閥體主體材料的選用、蝶閥密封副結(jié)構(gòu)及閥桿密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等問(wèn)題, 并通過(guò)試驗(yàn)選取了超高溫填料,為石化行業(yè)催化裂化裝置系統(tǒng)用閥門(mén)的設(shè)計(jì)和制造。
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