冷壁滑阀与热壁滑阀结构特点与应用

第 4 2卷第 4期 2 0 1 3年 7月 石油化工设备 P ETR0一 CHEMI CAL EQUI PMENT Vo1 42 No 4 J u l y 2 0 1 3 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 0 5 5 0 5 冷壁滑 阀与热壁滑 阀结构特点与应用 刘 玉 香 L 1 渤海装备 兰州石油化工机械厂 甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 2 甘肃省炼化特种装 备工程技 术研 究中心 甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 摘要 滑阀作为炼油化工生产催化裂化装置的重要设备之一 其运行状况对整个装置起 着关键 的 作 用 对冷 壁 滑 阀及 热壁 滑 阀的 结构特 点 应 用等方 面进行 了详 细 阐述和 比较 关键 词 滑阀 结构特点 应用 中图分 类号 TQ 0 5 0 5 TE 9 6 9 文献 标 志码 B d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 1 4 Co m p a r i s o n a n d Ap p l i c a t i o n o f S t r u c t u r e Ch a r a c t e r i s t i c f o r Co l d W a l l S l i d e Va l v e a n d Ho t W a l l S l i d e Va l v e LI U Yu x i a ng 1 Boh a i Eq ui pme nt La nz ho u Pe t r oc he m i c a l M a c hi n e r y Fa c t or y La nz ho u 7 3 00 6 0 Chi n a 2 Ga ns u Pr o v i nc e Pe t r oc he m i c a l S pe c i a l Eq ui p me nt En gi n e e r i n g Te c h no l o gy Re s e a r c h Ce nt e r La nz ho u 7 3 O 06 O Ch i na Ab s t r a c t S l i d e v a l v e o f c a t a l y t i c c r a c k i n g u n i t i s o n e o f i mp o r t a n t p a r t s i n t h e r e f i n i n g a n d c h e mi c a l pr o du c t i on i t s wo r ki n g o pe r a t i o n i s t he ke y t o c o r r e s po nd i ng u ni t The c ol d wa l l s l i d e v a l ve a nd ho t wa l l s l i d e v a l v e s t r uc t ur e we r e d i s c us s e d a nd c omp a r e d i n d e t a i l i t i s po i n t e d o ut t ha t t h e s t r uc t ur e c ha r a c t e r i s t i c s a nd a p pl i c a t i o n p r i nc i pl e a pp a r a t u s f o r p r od uc i n g t he e qu i p m e nt s e l e c t i on h a s i mpo r t a nt g ui d i ng s i g ni f i c a n c e Ke y wo r d s s l i d e v a l v e s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c a p p l i c a t i o n 滑 阀是 利用 阀芯 柱塞 阀瓣 在 密 封面 上滑 动 改变流体进 出 口通道位置 以控 制流体流 向的分流 阀 是炼油催化裂化装置操作控 制上极其重要 的设 备之 一 滑 阀具 有 多 种 多样 的形 式 按 隔热 形 式 可 以分 为外 保 温 的热壁 滑 阀和 内设 隔热耐 磨衬 里 的冷 壁滑 阀 按 阀板作 用 形 式 可 以分 为 单动 滑 阀和 双 动 滑 阀两种 单动 滑 阀 用 在催 化 裂 化 装 置 中反 应 器 再 生器部 分 用 于调 节 催 化 剂 流 量 以及 开 停 工 或 发 生事 故 时切 断催 化 剂 循 环 双 动 滑 阀用 在 烟 道 上 用 于调节 两 器压 差 热壁滑阀在生产工艺 现场检修 安全隐患及制 造难 度等 方 面存 在一 定 的问题 鉴于 热壁 滑 阀在高 温 中使用时产生的一些新问题 在滑阀设计结构上 进 行 了改进 现新设 计 的多为 冷壁滑 阀 一 般设定 阀 体外壁的温度不大于 3 5 0 C 比热壁滑阀阀体外壁 的温度低 得 多 1 滑 阀 结构 冷壁与热壁滑阀均 由阀体 阀盖 节流锥 阀座 圈 导轨 阀杆及衬里组成 内部结构也相同 1 1 材质 热壁滑阀外壁温度较高 当设计温度在 7 8 0 C 以下时 一般采用 1 C r l 8 Ni 9 T i 材料制造 设计温度 在 9 0 0 时 使用 GH1 8 0等高温合金材料制造 收 稿 日期 2 0 1 3 0 2 1 0 基金项 目 甘肃省科技计划 资助项 目 1 2 0 6 G TG A0 1 4 作者简介 刘玉香 1 9 6 2 一 女 甘肃 民勤人 工程师 主要从事炼 油行业特种 阀门设计 与审核工作 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 石油化工设备 2 0 1 3年第 4 2卷 冷壁 滑 阀的 阀体 外壁 的温度 较 低 其设 计 温度 均在 1 5 0 3 5 0 可 以选 用 2 0 g 1 6 Mn R等 大 量 生 产 的钢材 制造 生产 成本低 l 1 2 阀体 1 2 1 热 壁 滑 阀 热壁滑阀阀体与管线为异种钢 焊接工艺复 杂 焊接 难 度 大 阀壁 温度 高 热 膨胀 量 大 管线 热补 偿难 度也较 大 阀体 与 阀盖连 接处 的法兰工 作温度高 易产生泄漏 阀体尺寸较小 阀体内仅 衬单 层龟 甲网耐磨衬 里 易 于施工 1 2 2冷 壁 滑 阀 特点 冷壁滑 阀与斜 立 管可 在现场 焊接 施 工 方便 阀体壁 温低 强 度设计 易 满足 热 膨胀 量 小 有利于管线热补偿 阀体与 阀盖连接处 的法 兰工作温度低 密封可靠 结构尺寸较大 阀体 内 设隔热耐磨双层衬里 结构复杂 施工要求高 1 3 节流锥 滑 阀一 般 均设 有 节 流锥 使 被 控制 介质 在 滑 阀 调节开 口的前端有较好的流动状态 避免 因产生紊 流 而加大 流通介 质对 零件 的 冲蚀 改 善其调 节性 能 冷 壁滑 阀与热 壁滑 阀节 流锥在 阀体上 的安装 形 式 有着 非常 大的不 同点 1 3 1 热壁 滑 阀 热 壁 滑 阀节 流锥 安 装在 阀体 的底 座上 由下 端 向上用 螺栓 固定 节流锥 所受 的介质 压力 由底 座承 担 在热 态下 节流锥 向上 伸长 压缩上 端 的衬 里层 其 结 构示 意 图见 图 1 底 座 螺栓 图 1热 壁 滑 阀节 流 锥 结 构 不 图 1 3 2 冷壁滑 阀 冷壁滑 阀节流锥一般采用焊接的形式与阀体相 连 不 设底 盘 其 结构 又分 为 加强 圈焊 接 型 加 过渡 段型 加弹性过渡段型和螺栓连接型 这些均有同 一 特点 即在高温工作状态下节流锥可 以 自由向下 膨胀 不会对衬里层产生影响 加强 圈焊 接型节 流锥 结构 见 图 2 从 图 中可 以 看出 加强圈直接焊接在阀体上 加强圈一般选用了 与 阀体 相 同的材料 制造 容易得 到理想 的焊缝 质量 节流锥的大端支在加强 圈上 最后与阀体焊接 设 置加强 圈 的 目的在 于对节 流锥 的焊缝进 行加 强 加强圈 幽 2冷 壁 滑 阀加 强 圈 焊 接 型 节 流锥 结 构 不 图 螺栓连接型节流锥结构见图 3 从 图中可 以看 出 阀体上焊接一个与其材料相同的座圈 节流锥上 部也 焊接一 个与 其相 同材 料 的法 兰 装 配 时法 兰 安 装在 座 圈上 用螺 栓加 以 固定 同时节 流锥 的孔开 成 长形孔 解决 了节 流锥 与 阀体 因材 料 不 同造 成 膨 胀 量不 同 的问题 图 3螺 栓 连 接 型节 流锥 结 构 不 图 1 4 阀座圈及导轨 1 4 1 热壁 滑 阀 热 壁 滑 阀阀座 圈安装 在 底 盘底 部 而底 盘 与 阀 体焊接成一整体 由于 阀体 内部及 阀体筒壁 的温 差 在高温下底盘内部及外圆膨胀不一致而变形 使 阀座圈及导轨变形 间隙减小 引起阀板卡住 一 般工作一个周期后 催化剂对 阀座圈的冲刷 磨 损均 在 5 1 0 mm 以上 1 4 2 冷壁滑阀 冷壁滑阀阀座圈金属部分采用平板式 与阀板 相对 的衬里 层设 在金 属 平 面 上形 成 台 阶式 可 以用 厚钢 板制造 此种 结 构 能极 大 地 减少 催 化 剂对 阀座 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 4期 刘玉香 冷 壁滑阀与热壁滑阀结构特点与应用 圈金属平面的冲刷磨损 导轨 安 装 在 阀座 圈 的 小 台 阶上 接 缝 不受 气 流 的直 接 冲刷 阀座 圈安 装 在 节 流锥 下 端 平 面 上 冷 壁 滑 阀 阀座 圈与节 流锥 安装 结构 示 图见 图 4 阀板 图 4冷 壁 滑 阀 阀 座 圈 与 节 流 锥 安 装 不 图 在 高 温下 节 流 锥 能 自 由膨 胀 没 有 约束 力 节 流 锥 端 面 不 易 变 形 不 会 引 起 阀 座 圈及 导 轨 的变 形使间隙减 小 阀板卡住 的现象 发生 导轨 的设 计 采 用 L型结 构 从某 石 化 公 司 催 化 装 置 的使 用 情 况 足 以证 明 用 L型结 构 导 轨 及 上 述 阀 座 圈 后 经一个周期 的运转使 用 阀座 圈金属 平面无 明显 磨 损 导轨 只 出现 了 深 度 为 0 5 mm 左 右 宽 度 不 大 的沟 槽 导轨 的安装远离 阀口 更提高了导轨的使用寿 命 而阀座圈的衬里表面经过机械磨削 表面光滑 平整 容易保证安装间隙及减少磨损 1 5 填料 1 5 1 热 壁 滑 阀 热壁滑阀采用单组填料密封 一旦填料泄漏便 后果严重 甚至会造成装置停工 1 5 2 冷 壁 滑 阀 冷壁 滑 阀填 料 均 采 用 了 双填 料 密封 结 构 结 构 型式 有两种 见 图 5 图 5 a中采用 了不 同规 格 的两组 填料 中间有 隔 环 隔 开 隔环用 螺 栓定 位 内腔填 料 为 副 填 料 装 配 时不压紧 平常不起密封作用 外腔为主填料 尺寸 较大 安装时压得较紧 平常起密封作用 一旦 主填 料产生泄漏时 可以在副填料 的液体填料注人 口注 入液体填料 液体填料可 以是二硫化钼润滑剂或机 油拌石墨石棉粉末 利用液体填料压紧副填料 消 除泄漏后可更换主填料 解决运转过程中填料泄漏 的 问题 液体填料注人口 副填料 隔环 a 不 同规 格 液体填料注入 口 b 单 一 规 格 图 5 双填料密封结构示 图 图 5 b中采用 了一 种规格 的填 料 用 双压 盖 的结 构对 两 组填料 分 别 进 行压 紧 内腔 为 主填 料 外 腔 为 副填 料 平 常 用 主 填 料 密 封 一 旦 主 填 料 产 生 泄 漏 可以用副填料保护 如果主 副填料均产生泄漏 时 也可在主填料 的加液 E l 注入上述的液体填料进 行强制密封 同时还可在此时更换外腔的副填料 两 种双 填料 结 构均 有 一 个 共 同 的特 点 在 一 组 填料产生失效 时都可以更换 使滑阀的操作不会因 填 料 的失效 而 中断 1 6 阀杆 1 6 1 热 壁 滑 阀 热壁滑阀是在阀杆表面进行渗氮处理来提高阀 杆 的 耐用 度 渗 氮 层 的 最 高 使用 温 度 约 为 6 0 0 改用渗硼处理后 由于其含合金元素高 渗硼工艺性 差 渗硼层很浅 容易产生剥落和弯曲 1 6 2 冷壁滑 阀 冷壁滑阀阀杆采用了表面喷焊硬质合金的新工 艺 经喷焊后再进行精加工 阀杆加工精度高 喷焊 层 比渗硼层厚度增加许多 而且表面粗糙度等级高 有利于填料的密封和延长使用寿命 1 7 衬里 1 7 1 热 壁 滑 阀 热壁滑阀衬里只有一层耐磨衬里 无隔热衬里 层 因此 阀体温度很高 高温时的膨胀量大 会引 起 阀体的变形 极易造成法兰连接处的泄漏 1 7 2 冷壁滑 阀 冷壁滑阀阀体外壁温度较低 的主要原因是阀体 内设 有双层 衬 里 见 图 6 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 石油化工设备 2 0 1 3年第 4 2 卷 耐磨衬里 龟 甲网 隔热衬里 保温钉 阀体外壁 隔热衬里 一 d 一 l 一 J 4 4 d J 一 一 日 d 日 一 s 型保温钉 阀体外壁 耐磨衬里 a 带龟 甲网 b 带 S保 温 钉 图 6双层衬里结构示 图 衬里的表层为耐磨层 选用了耐高温 耐磨损的 以电熔刚玉为骨料 以化学结合剂为胶溶剂的高强 度 耐 磨 耐 火 浇 注 料 并 且 采 用 了 龟 甲 网 加 固 图 6 a 龟 甲 网结 构存 在 一个 问题 高 温工 况 下龟 甲网 的膨 胀量 比阀体 外 壁 的 大 会 引起 龟 甲网 的变 形 和 耐磨 层 的剥落 使衬 里层受 到破 坏 目前 有 一种 新 的无龟甲网衬里结构 图 6 b 即采用 了 s保温钉来 加固衬里层 保温钉单个焊接在阀体上 长度 只是 衬里层的总厚度 尺寸较小 高温时的膨胀量也小 不 会引起 过 大 的变 形 而破 坏 衬 里层 目前 国外 生 产的冷壁滑阀大都采用这种结构 2冷壁滑阀阀体 结构 冷壁滑阀阀体采用可焊性好 的材料 制造质量 易于保 证 单动滑 阀阀体的外形采用等径三通 的结构 双 动滑阀采用四通的结构 结构见图 7 l I U u a 单 动 滑 阀 b 双 动 滑 阔 图 7冷壁 滑阀阀体结构示图 由图 7 可 以看 出 这两 种 阀体结 构 简单 焊缝 数 量少 滑 阀在装 置上 与管 道 的连接 均用 焊接 连 接 克 服 了用法 兰连接在高温工作状态下极易 泄漏 的问题 采用 双层衬 里 阀体 的内外径尺 寸与管 道一致 免去了安装时热壁滑阀所用的大小头接管和衬里层 的过渡段 阀体 与 管 道采 用 了相 同 的材质 保 证 了 焊 缝 的机械 强度和 材 料 的综 合性 能 不 仅 避 免 了原 热 壁滑 阀不锈 钢 与碳 素 钢之 间 的 异种 钢 焊接 难 题 且避免 了高 温下两种 材料 膨胀量 不一致 而使焊 缝产 生较 大的 附加应力 阀体侧 口法兰 均采用 标准法 兰 有 较大 的开 口 便于维修 法兰一般采用 4 0 MP a或2 5 MP a 的 不锈钢标准法 兰 具有很高的强度及刚性 受力 均 匀 在 阀 内高温 的作用 下 法 兰变 形 小 温 度 低 密 封件 采用柔 性石 墨 垫片 克 服 了原 热 壁 滑 阀方 法 兰 在高 温工作 状态 下普遍 容易发 生泄漏 的 问题 7 0 l 3 应 用 滑阀是催化裂化装置 的重要设备之一 1 9 8 9年 以前 催 化装 置使用 的热壁 滑 阀较 多 热 壁滑 阀需用 耐高温不锈钢材料 热膨胀量大 正常操作温度达到 7 0 0 C 需要外保温 且制造难度大 又存在着阀体 耐高 温 耐磨 损能力 差 液压系 统漏油 和连接 法兰处 泄漏 等 问题 为 此 需要 研 制 出一 种 新 的性 能 更 好 的新型滑阀来满足工艺上的要求 冷壁滑阀则采用碳钢和含铬低合金钢为外壳 内衬 隔 热 和 耐 磨 衬 里 阀 体 最 大 设 计 温 度 可 达 9 0 0 可 适 应 在提 高催 化裂 化 装置 再 生 压 力和 温 度及采用大密度超稳分子筛催化剂后 对滑阀控制 和操作可靠性的要求 隔热衬里层使得阀体外壁的 温度不大于 3 5 0 能满足工艺安全的操作要求 我 国第一 台冷 壁滑 阀 由兰炼 机械 厂和相 关科研 单位共同研制 于 1 9 8 9 0 4在兰州炼化总厂催化 裂 化装置 上正 式投 用 此 台冷 壁 滑 阀是 根 据催 化 裂 化 装置操作条件对滑阀的要求而研制生产的 随后 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 4 2 卷第 4 期 2 0 1 3年 7月 石油化工设备 PETRO CHEMI CAL EQUI PME NT Vo 1 42 No 4 J u l y 2 0 1 3 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 0 5 9 0 4 以可靠性为 中心的维护技术在石化装置 中的应用 高维娜 孙凯 刘桂年 中国石油 兰州石化公司 a 研究 院 b 助剂厂 甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 摘 要 对石 化行 业设备 维修 现 状和 R C M 在 石化 装 置及 关键机 组的 应 用 了进行 简单介 绍 关 键词 石化装置 可靠性为中心的维护 推广应用 中图分 类号 TQ 0 5 0 7 文献标 志码 B d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 1 5 Ap pl i c a t i o n o f Re l i a b i l i t y Ce n t e r e d M a i n t e na nc e RCM i n Pe t r o c h e m i c a l Eq u i p me n t s Un i t s GAO W e i na S UN Ka i LI U Gui ni a n La n z h ou Pe t r oc he mi c a l Comp a ny o f CNPC a Re s e a r c h I ns t i t u t e b As s i s t a nt Fa c t o r y La n z h ou 7 3 0 06 0 Ch i na Ab s t r a c t Th e e q u i p me n t ma i n t e n a n c e i n t h e p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y a n d a p p l i c a t i o n o f RCM i n 吉林 南京等 2 o多个炼油厂相继投用 了我国自行设 计制造的冷壁滑阀 目前 各种规格 的冷壁单双动 滑 阀 已达百 种 4 结语 近年来 由兰州石油化工机械厂生产 的各种规 格 品种 滑 阀 不论 是单 双 动滑 阀 甚 至连 开 口较 大 的 切 断 型滑 阀 均 采用 了冷壁 结构 滑 阀 在 炼化 生产装 置 中 已得到 广泛 的应 用 参 考文献 1 石油工业部炼油 设备设计 技术 中心站 国外 流化催 化 裂化滑阀 z 1 9 7 6 De p a r t me n t o f Re f i n i n g Eq u i p me n t De s i g n Te c h n o l o g Y Ce nt e r St a t i o n b y The Oi l I n dus t r y The FCC S l i de V a l v e 1 Z 1 9 7 6 I 2 冶金工业部 合金钢 钢种手 册 编写组 合金 钢钢种 手 册 第 四册 M 北京 冶金工业出版社 1 9 8 3 Co mp i l i n g Gr o u p o f M i n i s t r y o f M e t a l l u r g i c a l I n d u s t r y Al l o y S t e e l s M a n u a l Al l o y S t e e l s M a n u a 1 4 M B e ij i n g Me t a l l u r g i c a l I n d u s t r y P r e s s 1 9 8 3 3 潘建农 金属材料与 热处理I M 长沙 湖南 大学 出版 社 2 0 0 9 PAN J i a n n o n g Me t a l Ma t e r i a l a n d He a t Tr e a t me n t M C h a n g s h a Hu n a n Un i v e r s i t y P r e s s 1 9 8 3 1 4 G B 1 5 O 一1 9 9 8 钢制压力容器 s G B 1 5 O 一 1 9 9 8 S t e e l P r e s s u r