DN1500特大口径高温双闸板阀的研制

一 1 2 一 论文广场 石油 和 化工 设 备 2 0 1 1 年 第 1 4 卷 D N 1 5 0 0 特大 口径高温双闸板阀的研制 黄军本，孙小龙，高俊彦 ( 兰州石化公司机械厂 ， 甘肃 兰州 7 3 0 0 3 0 ) 摘要本文介绍了D N 1 5 0 0 特大口径高温双闸板阀研制项目的设计原则、设计原理和阀体结构的特点。 关键词特大口径；高温双闸板；单面强制密封；硬密封；楔形；双阀杆；电液控制 特 大 口径高温双 闸板 阀 ( 简称双 闸板 阀)是 炼厂催化裂化装置烟气轮机 、主风机 能量 回收机 组 的切断 阀门，安装在烟机入 口，其作用 与气动 高温平板 闸阀和 电动 高温 闸阀相 同，正常操作 时 全开 ，发 生故障时快速 关闭，是烟机切 断和 紧急 停车 自动联锁系统的关键阀门。 我 国催化裂化装置烟气轮机入 口处的阀门， 现 多采 用 平板 闸阀和 电动 闸阀加 调节 蝶 阀 的形 式 ，也有 装置 采用 双 蝶 阀 即两 个 三偏 心蝶 阀形 式 。国产高温平板 闸阀诞生于上世纪7 0 年代末 ， 为平板式双面软密封 结构，实际最大 流通直径 为 9 0 0 ；国产第一 台电动高温 闸阀于1 9 9 6 年研制成 功 ，是楔式单面硬密封 结构 ， 目前 国内电动 高温 闸阀最大流通直径为 l 3 0 0 ；三偏 心蝶阀虽然 口 径可 以做大，但在高温下的使用性能不够稳定。 随着装置处理量 的扩大 ，装置 回收系统管道 越来越大，在超过D N1 3 0 0 的管道上，切断 阀门现 多采用三偏心蝶阀或双 闸板 阀， 目前这两种大 口 径 阀门全部依赖进 口。双 闸板阀 目前大量应用于 美 国、加拿大等发达 国家 的催化裂化装置 ，已知 的生产厂家有Z &J 等公司 。国内目前尚无一家企业 开发 出大 口径高温双闸板 阀 。为此我厂和北京设 计院 ( S E I )合作，于2 0 0 8 年 1 1 月成立项 目组 ，为 蓝星天津2 7 0 万吨 年DCC 联合装置研$ 1J DN1 5 0 0 高 温双 闸板 阀，以替代进 口。 1 总体设计原则 1 1主要设计性能指标 表1 D N 1 5 0 0 高温双闸板阀主要设计性能指标 序号 名称 D N 1 5 0 0 高温双闸板阀 1 设计压力M p a O 4 2 设计温度 7 2 0 3 设计压差M p a 0 3 4 通过介质 含催化剂烟气 5 阀门结构形式 双闸板阀 口楔式闸阀 口平板闸阀 6 阀门密封形式 一硬密封 口软密封 7 密封要求 介质零泄漏 8 阀体与管道连接形式 焊接 口法兰 9 阀门密封形式 金属 口软密封 l O 阀门口径n q n 1 5 0 0 1 1 阀门通径唧 1 5 0 0 l 2 壳体试验压力M P a 1 6 1 3 全行程时间 2 m i n 1 4 执行机构 电液 口气动 一手动 1 5 执行机构动作方式 二位式 口调节式 2 设 计 原 理 掌 嘉 ， 嚣 师 2，o 茎 毳 双闸板阀门从密封结构上分为三种，分别为 裂 化装 尊 特 的 制造 和 设 计 工 作， 己 发 表 论文 多 篇， 本科 研项 目的主要设计 人。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第8 期 黄军本等DN 1 5 0 0 特大口径高温双闸板阀的研制 一 3一 双面 强制密封 、单面 强制密封和 自密封 。本 阀门 因 口径特大 ，双面强制密封结构需要 的驱动力矩 很大 ，根据本 阀门的技术指标要求不宜选用 ；而 白密封结构 ，密封力太小又达不到设计要求；单 面强制密封 即可 以保证足够 的密封力 ，又不需提 供特别大 的驱动力矩 ，故选择单面强制密封 结构 进行设计。 2阀体结构设计 1 导轨 ；2 定位球 ；3 楔紧装置 ；4 下阀杆；5 下阀盖；6 阀体 ；7 阀板 ；8 密封 圈；9 上 阀盖 ；1 0 上 阀杆 图1 双闸板阀结构图 本双 闸板 阀属新型双面硬密封 结构 ，垂直 安 装 在水平管线上 ，采用上下双执行机构控制 ，阀 体结构具有以下特点 ( 见图1 )。 ( 1 )阀体与上下阀盖 ( 含填料函)采用制造 工艺成熟的厚壁高温合金钢板组焊结构。 ( 2 )阀体与上阀盖之间采用方法兰连接 ，唇 形密封结构；阀体与下法兰之问采用圆法兰连接 ， 法兰之间放置高强度密封缠绕式垫片，且法兰螺栓 两面选用高温预紧螺栓，以防在高温状态下长期使 用，造成法兰密封面预压不足导致泄漏。 ( 3 )阀座与阀板之间采用双面硬密封结构， 无需蒸汽吹扫及辅助密封。 ( 4 )阀座采 用规则环 状锻件 结构 ，精 加工 后置入 阀体进 出 口端 ，且与 阀体采用波纹管方式 连接 ，其 内侧 与阀体管段采用单波波纹管方式连 接 ，其外侧与 阀体采用半波管方式连接 ，避免使 用大量 的高温螺栓 ，使用过程更加安全可靠 。双 闸板 阀阀座结构规则 ，应力均匀 ，故密封面平面 度 比其它高温闸阀有本质提高。 ( 5 )单面阀座与导轨采用分离式设计 ，在同 一 个平面上 ，保证 阀板能平稳地滑动 。阀座两平 面平行设计。 ( 6 )阀板呈饼状，中间厚，周边逐渐减薄， 两块 阀板对称 设计 。采用 高温合金锻件 ，两侧设 计有较薄 的平行式辅助导轨 ，使 阀板能够在导轨 和座 圈上平移 ；两块 阀板背靠背 ，并设计有楔紧 斜面，由上阀杆将它们相连驱动做往复运动 。 ( 7 )设计有 新型楔 紧装置 。新型楔紧 装置 由两 块中间加工有 半球 窝的对称斜度板组成 ，其 中间安装 一定位球 ，可使 阀板在关 闭过程 中的任 意方 向调整密封平面 ，阀板受力均匀 ，有效克服 了两 阀座 圈平行度加工误差可能对密封造成的影 响。 ( 8 )当上 阀杆驱 动 阀板使 其处于关 闭位 置 时 ，下 阀杆驱动楔紧装置 向上移动，楔紧两块 阀 板，形成密封力。 ( 9 )阀座、阀板、楔形板、定位球等关键 内 件接触面为高温硬质合金，并经精加工。 ( 1 0 )下 阀盖设计 为下密封结构 口，当 阀门 处在全 开状态 时阻止催化剂颗粒进入填料函 ；下 阀盖平焊法兰上 设计有清扫 口，便于清扫长期使 用后堆积的催化剂颗粒。 ( 1 1 )阀杆密封采用成熟的双 串联填 料密封 结构 ，外侧工作填料为柔性石墨 ，内侧备 用填料 为油浸石棉盘根 ，中间有隔环 ，设有阀杆 吹扫 口 和液体填料注入 口。正常时备用填料松套在 阀杆 上 ，不起作用；当泄漏需更 换外侧工作填料 时， 从注入 口注入 液体填料 ，并将备用填料压紧 ，即 可方便安全地更换外侧工作填料 。 3执