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焦化塔底閥研制及應用

2013
09-30

14:42:20

分享:
397
來源:
  (本文來源:中國泵閥商務網www.fjybled.com,如需轉載請與本網。)
  
  BF35導讀:在現代煉油工業中,焦化過程是提高渣油中輕質油產出率的重要途徑。延遲焦化生產工藝是一個半連續化過程,即當一個塔內焦炭聚結到一定高度時進行切換,通過四通閥將原料切換進另一個焦炭塔,系統切換后進行除焦。
  
  原來的塔用汽和水冷卻焦層至70℃以下開始除焦,除焦前先排放塔內殘余水分,再人工拆除塔底盲蓋,利用從水力切焦器嘴噴出的高壓水(約30MPa)將焦炭切割下來,除焦結束后人工安裝塔底盲蓋。這一過程一般24~48h循環一次,操作繁瑣,輔助操作所需時間長,不易保養,不利于安全及環保,運行成本及維修費用高。焦化塔底閥的應用,取代了原有的焦炭塔底盲蓋或塔底蓋機,減輕了工人勞動強度,縮短了除焦輔助時間(可適當提高除焦溫度,在每個結焦循環中,沒有拆卸、清潔、組裝要求),增加了產量,減少了易損件消耗,改善了除焦的勞動條件。使用焦化塔底閥后,焦化裝置改造成一個封閉的管線系統,使煉油設備在結焦循環中連續運行。
  
  結構設計
  
  為了取代焦化裝置塔底盲蓋及塔底蓋機,提高裝置使用的可靠性、安全性及經濟性,焦化塔底閥應具有易操作和易控制的結構型式,高實用和高可靠的性能,較少的維修量和使用成本,較低的泄漏量,承受熱沖擊的能力,*適應進料工況及合理的制造成本。
  
  設計參數
  
  設計溫度520℃
  
  使用溫度500℃
  
  公稱直徑<1500mm
  
  設計壓力0.8MPa
  
  zui大操作壓力0.35MPa
  
  有效行程1600mm
  
  行程速度533~400mm/min
  
  防爆等級ExdⅡBT4
  
  泄漏量介質零泄漏
  
  與一般高溫平板閘閥相比,焦化塔底閥的通徑較大(<1500mm以上),泄漏量等級要求高。熱油在沒有形成焦炭前如果發生泄漏會發生火災,因此焦化塔底閥要求達到介質的零泄漏,而普通大口徑高溫平板閘閥一般允許微量泄漏。為了適應工況需求,閥門密封副必須能夠隨著溫度的升降自動吸收膨脹與補償收縮,密封副必須為硬面密封,以便在開閥過程中刮除焦炭。閥門需要與焦炭塔相關控制參數實現聯鎖,以確保安全可靠。閥蓋內部必須能夠屏蔽焦炭,即防止焦炭進入閥蓋內部影響閥門正常開關。
  
  整體結構
  
  焦化塔底閥由上部進料段、下部排焦段、中間閥體(包括密封副等)、左右閥蓋、中間支架、動力油缸、液壓油站和邏輯控制箱等組成。
  
  焦化塔底閥采用平板閘閥形式,結構緊湊,易于實現閥門全開狀態時閥體與閥蓋中腔的密封。國外的焦化塔底閥一般沒有中間支架,油缸桿起到閥桿的作用,結構較短,增設中間支架后總長雖然增加約1m,但易于實現機械鎖位,并使油缸桿不進入閥體內,便于更換填料、檢修油缸。
  
  中間閥體的上下閥口均可做為檢修口,檢修時可不拆卸帶進料段的上法蘭。上部進料段的法蘭采用標準型凸凹面或榫槽型結構,下部法蘭采用非標準凸凹面結構的法蘭。上下均可拆卸的法蘭結構便于加工和安裝,檢修及更換密封元件靈活性較強。
  
  密封副
  
  焦化塔底閥密封副由閥板和上下閥座組成,下閥座為固定結構,上閥座為浮動結構,可自動吸收膨脹與補償收縮,保持閥板與閥座間的一定比壓。閥座總壓力由彈性組件提供,彈性組件數量為60~65組,每組由螺柱、螺母、彈簧座、耐高溫碟形彈簧等組成。彈性元件裝入閥座前先預壓,預壓后將螺栓與螺母點焊防松,裝入動密封圈后繼續壓縮至所需壓力。高溫時由于熱膨脹,碟形彈簧壓縮量增加,對動密封圈壓力也增加。因此閥板與座圈之間的比壓增大,開閥時由于溫度降低,彈性元件恢復原有壓縮量,不影響閥門的開啟力。
  
  工作時閥蓋內通蒸汽,蒸汽壓力高于介質壓力。蒸汽通過閥板與座圈間隙泄漏到焦化塔內,起輔助密封作用,即蒸汽密封。下閥座上表面安裝的柔性密封圈是防止蒸汽泄漏到大氣中。填料則是防止介質熱油(未結焦前)進入彈性組件而結焦,影響彈簧正常工作
  
  焦化塔可以有3種進料方式,即垂直進料、水平進料及斜向上30°進料。在沒有使用焦化塔底閥之前,進料方式一般為垂直進料,進料效果較好。針對焦化塔底閥的實際結構,通過采用CFD技術模擬計算了3種結構的進料情況。水平進料結構對進料管對面的塔壁存在一定程度的沖擊,并且進料分布均勻性低。30°向上進料除焦時易發生堵塞的問題。周向進料容易實現良好的進料分布,但模擬顯示,周向進料時現有結構的4個支管流速不均勻,特別是zui遠端的支管與進料總管存在短路現象。基于對各種進料方式的分析并參照國外成熟經驗,選擇了斜向上30°進料方式
  
  焦化塔底閥在開閥的過程中大量吹掃蒸氣通過閥板開口溢出,壓力減小,不足以阻止塔內焦炭粉末或顆粒進入閥中腔。當閥蓋內存積大量焦炭粉末或顆粒后,就會影響閥門正常開關動作,因此,設計焦炭屏蔽罩,防止焦炭粉末進入閥蓋中腔。
  
  屏蔽罩固定在閥體上。在開閥瞬間,允許蒸汽通過的間隙很小,蒸汽耗量沒有明顯增大,保證了蒸汽的壓力,阻止了焦炭粉末或顆粒向閥蓋中腔的泄漏。
  
  控制裝置
  
  焦化塔底閥采用電液執行機構相關設計參數如表1所示。控制油站為單泵、一站兩閥及泵控方案。電氣邏輯控制箱采用繼電器邏輯控制,主要是把焦化塔底閥與塔頂溫度、塔頂壓力等工藝參數進行邏輯聯鎖,實施控制室和現場操作站兩級*操作,確保焦化塔底閥操作安全可靠。
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