描述:加氫自密封閘閥/Z560Y-2500加氫自密封閘閥高壓加氫裝置是石油工業(yè)深的一種重要手段,通過加氫工藝,不但可以提高輕油回收率,而且能夠提高燃料油的質(zhì)量,從而提高煉油廠的整體效益。根據(jù)這四種閘閥的結(jié)構(gòu)特點和加氫裝置的實際工況,該公司采用雙平行閘閥結(jié)構(gòu),閥體閥蓋采用自密封結(jié)構(gòu),可以滿足零泄漏、動作速度快、耐高溫高壓等要求。下面針對以上四種結(jié)構(gòu)特點具體分析選擇平行閘閥的原因。
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加氫自密封閘閥/Z560Y-2500加氫自密封閘閥根據(jù)原料油的不同,加氫工藝分為汽油加氫、柴油加氫、煤油加氫、渣油加氫等。由于介質(zhì)的特殊性,加氫工藝一般具有高壓和臨氫狀態(tài),并且伴隨有硫化氫氣體的產(chǎn)生,不僅操作壓力很高(一般在15~20MPa),而且介質(zhì)為氫氣,易燃易爆。高壓氫氣具有很大的能量,一旦閥門出現(xiàn)問題,將產(chǎn)生不可挽回的損失,甚至導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。
1 加氫自密封閘閥/Z560Y-2500加氫自密封閘閥使用工況分析
加氫裝置中使用的高壓加氫閘閥,主要功能為緊急切斷和緊急放空。緊急切斷的介質(zhì)為原料油、高低分液、高低分氣;緊急放空的介質(zhì)為高分氣。原料油或高低分液都含有大量的氫氣和硫化氫氣體,壓力為6.2~17.2MPa左右,有時會伴隨著高溫。因為需要緊急處理,所以要求閘閥動作速度非???,在10s以內(nèi),而且要求實現(xiàn)零泄漏。
目前這類閥門主要依賴進口,一方面是由于位置重要,一般不敢嘗試使用國內(nèi)產(chǎn)品;另一方面是國內(nèi)很少有能夠提供與國外產(chǎn)品性能相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品,包括材料選擇,,結(jié)構(gòu)等。上海耐派閥門高壓加氫閘閥達到了進口產(chǎn)品質(zhì)量及水平,*可以替代國外進口產(chǎn)品。
2 閥門結(jié)構(gòu)選擇原則
該公司參照國外的做法,采用氣動閘閥的結(jié)構(gòu)。國內(nèi)閘閥大體有兩種結(jié)構(gòu):楔形和平行閘閥,表1針對每種結(jié)構(gòu)的具體特點進行分析,以選擇的閘閥結(jié)構(gòu)。
表1 楔形和平行閘閥的比較
根據(jù)這四種閘閥的結(jié)構(gòu)特點和加氫裝置的實際工況,該公司采用雙平行閘閥結(jié)構(gòu),閥體閥蓋采用自密封結(jié)構(gòu),可以滿足零泄漏、動作速度快、耐高溫高壓等要求。下面針對以上四種結(jié)構(gòu)特點具體分析選擇平行閘閥的原因。
3 各種閘閥具體結(jié)構(gòu)特點
3.1 常壓楔形閘閥(墊圈密封型閥蓋)
常壓楔形閘閥(墊圈密封型閥蓋)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 楔形閘閥(墊圈密封型閥蓋)
執(zhí)行機構(gòu)的力作用在閥板上與閥座產(chǎn)生密封比壓,從而達到密封效果。閥蓋與閥體靠墊圈密封,密封壓力不大于4.1MPa,可上密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度高于400℃時,由于閥板的膨脹導(dǎo)致閥桿的向上膨脹,此時需要選擇氣動執(zhí)行機構(gòu);如果選擇電動執(zhí)行機構(gòu),則閥桿很容易出現(xiàn)彎曲或動作不良現(xiàn)象。
在高溫、長期關(guān)閉狀態(tài)下,閥打開時容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象,這是由于內(nèi)外膨脹的不均勻性所致。該閥不可應(yīng)用于危險性介質(zhì),如氫氣等,當(dāng)快速關(guān)閉時閥板對閥座會產(chǎn)生極大的沖擊力,容易產(chǎn)生火花而出現(xiàn)危險狀況。
3.2 楔形閘閥(自密封型閥蓋)
楔形閘閥(自密封型閥蓋)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 楔形閘閥(自密封型閥蓋)
自密封結(jié)構(gòu)可承受6.2MPa以上的壓力,采用上密封結(jié)構(gòu),其他特點和楔形閘閥(墊圈密封型閥蓋)相同。
3.3 平行閘閥(楔形轉(zhuǎn)平行)
平行閘閥(楔形轉(zhuǎn)平行)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
執(zhí)行機構(gòu)推動右側(cè)閥板通過楔形面,從而使平行閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓,達到密封效果??勺龀缮厦芊饨Y(jié)構(gòu)和自密封閥蓋結(jié)構(gòu),以承受更高壓力。但是閘閥在關(guān)閉時不能承受高溫,也不能長期在高溫下關(guān)閉,這一點與楔形閘閥相同。
圖3 平行閘閥(楔形轉(zhuǎn)平行)
3.4 平行閘閥(平行閘閥)
平行閘閥(平行閘閥)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
依靠介質(zhì)壓力推動前閥板,壓縮后閥板,后閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓,達到嚴(yán)密關(guān)斷效果。閥前壓力越大,密封效果越好,特別適用于高溫高壓場合。因為該閥關(guān)閉時閥前與型腔貫通,所以可長期高溫關(guān)閉。此外,該閥沒有沖擊密封力,可用于危險介質(zhì)開關(guān),動作平穩(wěn)。因為閥板可上下自由膨脹,所以可配置電動執(zhí)行機構(gòu),不會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象;該結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得發(fā)明。
圖4 平行閘閥
4 閥體及閥內(nèi)件材料的選擇及
因為介質(zhì)基本上為氫氣或含氫介質(zhì),同時也伴隨硫化氫氣體,所以所有材料的選擇應(yīng)特別慎重,必須符合NACE MR0175抗硫化物腐蝕材料標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,特別是與介質(zhì)接觸的零部件。
對于加氫裝置中介質(zhì)的特點,公司認為采用鍛造的閥體結(jié)構(gòu)zui合理。鑄造結(jié)構(gòu)的閥體,一方面其鑄造壁厚余量不大,另一方面容易出現(xiàn)鑄造缺陷,如金屬夾雜、氣孔、裂紋等缺陷,導(dǎo)致氫氣的積聚,誘發(fā)裂紋,同時也容易出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象;在高溫情況下還容易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象,從而加速氫腐蝕的進程。另外,大壁厚的鑄造在國內(nèi)還不成熟,很難避免出現(xiàn)以上問題。因此,公司采用鍛造方式。
除了采用鍛造結(jié)構(gòu)外,應(yīng)該對有害的金屬元素S,P進行控制,將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.02%以內(nèi),zui大質(zhì)量分?jǐn)?shù)只能放寬到0.03%;非金屬夾雜物要求不高于2.5級;晶粒度:碳鋼與合金鋼不低于5級,不銹鋼不低于8級,厚度大于100mm時不低于6級。
除了對承壓件的材料控制外,對過程中的氯離子也應(yīng)該嚴(yán)格控制,尤其是填料和產(chǎn)品試壓時,氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于5×10-5,應(yīng)采用氮氫混合氣進行試壓。即使采用水壓進行試驗,也一定要控制水中的氯離子,使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)合格后方可進行。
所有的材料及焊接部位,都要嚴(yán)格進行UT探傷,探傷合格級別為I級。
閥門選擇的主要材料有A105碳鋼,304,316,321,347不銹鋼等。其中閥板、閥座、自密封部分選用硬質(zhì)司太立合金材料,堆焊材料牌號分別為STL12,STL6,STL21,從而確保了不同零件的硬度使用要求,而且所有的堆焊層厚度不得小于2mm。經(jīng)過以上的材料控制和控制,*滿足加氫裝置的要求。
5 高壓加氫閘閥作用
加氫裝置使用的緊急切斷和緊急放空閘閥,應(yīng)根據(jù)不同的工況進行選擇,不可盲目地選擇閘閥結(jié)構(gòu)。如在高溫高壓的情況下,不可選擇楔形閘閥,只能選擇平行閘閥結(jié)構(gòu)。同時,在高溫高壓下選擇執(zhí)行機構(gòu)時,也需要注意高溫膨脹性,選擇氣動執(zhí)行機構(gòu)來進行高溫膨脹補償。若一定要選擇電動執(zhí)行機構(gòu),則必須選擇平行閘閥結(jié)構(gòu)。