超高溫蝶閥技術探討
大口徑超高溫蝶閥是用于催化裂化裝置能量煙氣回收系統, 裝置的正常操作溫度680 ℃, 允許最高連續使用溫度720 ℃, 最高超溫800 ℃, 輸送含有催化劑顆粒的再生煙氣介質。由于介質對閥門沖刷強烈, 為防止閥體壁厚因沖刷減薄而失效, 閥體內大面積堆焊硬質合金, 閥體極易產生變形和開裂,堆焊難度較大。因為系統溫度較高, 金屬材料在高溫中機械性能急劇下降, 閥門應選用耐高溫材料。為防止閥門泄漏超標, 引起系統煙機不能正常停車, 從而造成重大事故, 對閥門密封結構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。閥桿為整體鍛件結構, 由外部軸承座支撐,并通過二端銷連接帶動閥瓣轉動。2 個半圓閥座前后錯開, 與閥瓣呈對稱式分布, 結合對稱式流線形結構的閥瓣, 使閥門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(圖1) 。
大口徑超高溫蝶閥
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 閥門設計執行標準為ASMEB16134 。按該標準中的壓力- 溫度表計算得到的閥門常溫下的壓力等級數, 就是設計基準, 并以此來計算最小壁厚。在設計過程中, 閥體材料也選ASME B16134 標準規定的材料, 并且材料的適用溫度高于閥門工況最高溫度。經過查閱了大量國內外類似工況的閥門設備材料使用情況, 結合對高溫材料的使用經驗, 選擇了性價比較高的304H 作為閥體材料。此材料可減小蠕變對材料的影響。
2、閥桿材料 根據高溫強度估算, 奧氏體鋼在704 ℃的高溫工況下, 強度降低6415 %以上, 如果采用加大閥桿直徑提高其強度的方法, 則超出閥門結構要求, 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, 強度降低4113 % , 但強度值還很大(表1) 。根據屈服強度,并考慮持久強度計算得到的閥桿直徑, 符合閥門結構要求, 因此閥桿材料選用lnconel X - 750 。
３、超高溫填料選用柔性石墨。其在空氣中氧化溫度為450 ℃, 并在此溫度下每24h 后質量減輕1 %。溫度越高, 質量減輕得越多, 氧化現象越嚴重。柔性石墨填料最高使用溫度為650 ℃, 且僅用于非氧化介質�？紤]到填料在填料函內處于壓緊密封狀態,只有一部分與空氣接觸, 有資料介紹處于這種狀態的填料使用溫度可達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、蝶閥密封副結構及閥桿密封結構的設計等問題, 并通過試驗選取了超高溫填料,為石化行業催化裂化裝置系統用閥門的設計和制造
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