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超高溫電動蝶閥的技術探討

[ 2016-11-04 ]
大口徑超高溫電動蝶閥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。
  
  大口徑超高溫電動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。
  
  超高溫電動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。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。考慮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℃。
  
  大口徑超高溫電動蝶閥的研制,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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