延迟焦化装置用高温球阀的使用与检修

2016-10-10　来源: 苏州苏恩奈工程技术有限公司　　点击数：1573

 1 概述

目前,在国内延迟焦化装置焦炭塔底渣 油管线和塔顶油汽管线上大多都是采用高温球阀。在我国各大炼油厂使用的高温球阀绝

大多数为进口产品,随着这些产品多年的在线运行已经陆 续出现故障,急待全面检修。经对阀门的维护和检修发现, 焦炭塔底渣油管线和塔顶油汽管线上所使用的高温球阀结构并不是十分复杂,其制造工艺和零件选材也较 为合理,在焦化装置运行期间球阀出现的问题应及时在线检查和正确处理。

2 阀门特性

2.1 工作原理

阀门阀杆与球体为一体铸件,通过执行机构转动阀门 球体实现对通流介质的通断控制。由于其通流介质一般为渣油或含有焦分的焦化油汽,为了防止阀门内结焦,采用 蒸汽对阀门内部进行吹扫。蒸汽压力通常在 0.8 ~ 1.0MPa, 温度为 250 ~ 280°C,通流介质的压力小于 0.5MPa。在阀门在操作过程中,将蒸汽注入管线内防止通流介质进入阀 门腔体(包括阀门腔体及波纹管内外腔)内。

2.2 结构特点 (1)浮球式结构。利用波纹管将动阀座压在球面上并

与静阀座配合实现球体的定位,通过波纹管作为弹性元件 为阀座密封提供压紧力,同时也可以起到补偿密封面磨损 和热补偿作用。

(2)金属硬密封。由于阀门的使用温度为 500°C左右, 故其密封形式只能采用金属硬密封。为了能够在高温状态下起到有效的密封效果又不至于因为 热膨胀而使球体卡塞,所以其中的一个阀座是由波纹管支撑并提供压紧力用以密封。

3 故障分析

3.1 系统工况

在装置运行期间,高温球阀主 要用于加热炉出口到焦炭塔之间的 渣油管线和塔顶油汽管线上。渣油管线是整个焦化装置温度最高也是 最容易出现结焦的管路,其温度在 500 ~ 505°C之间,而这个温度也是 渣油的结焦温度,而且由于高温球阀 内部结构的特点,会使一部分渣油进 入阀体与球体之间的空腔和波纹管的内外蒸汽腔内。虽然这两处都有蒸汽 注入,但是由于蒸汽注入的位置(该阀门腔体的蒸汽注入位置在阀门上 部)和注汽量的因素(蒸汽温度及其注入量对炼油工艺造成影响),使得 渣油的沉积往往都是在远离蒸汽注入 口的位置首先沉积,然后逐渐结成硬 焦。后续进入的渣油将沿着空腔壁在 原有的焦块上继续堆积结焦。在阀体 内的结焦主要集中在球体底部与阀体 之间,在这个部位结焦将会导致球体 位置被焦块抬升,造成球体密封面与 阀座密封面局部接触,导致阀门内漏, 更严重的将导致阀门无法关闭。更为 严重的是在球体外形成了一层硬焦层, 包覆了整个球体,阀门动作失效(图 2)。

3.2 操作故障

在阀门内部结焦初期,阀门往往出现抖动。此时在现 场的操作通常都是加大电动执行器的输出扭矩,直至电动 执行器无法驱动阀门时,开始采用手动操作。当手动操作 也非常沉重时,往往会采用加力杠操作阀门,这样很可能 会导致执行机构损坏,或传动机构内零件的损坏。

3.3 管内清洁

在装置开工前应将管线内的杂物清理干净,并清除渣 油内的坚硬异物,防止阀门密封面受损。这些异物的体积 往往很小,对阀门的密封面造成的损伤也是局部的,再加 上渣油的粘度较大,这些划伤有时甚至会被渣油填充,在 短时间内不会对装置运行产生影响,但是阀门的长期运行 将会导致阀体内出现结焦,最终影响阀门的正常使用。

3.4 隐性故障

隐性故障往往是由阀门内件的腐蚀引起的。这些腐蚀 主要是发生在密封面间的点蚀,在阀门运行初期一般是不易发现的(图 3)。点蚀会造成零件表面出现腐蚀坑,导致 零件表面小块金属脱落或电镀层小面积剥落,随球体转动 而划伤密封面。这样的损伤会使蒸汽从出现的缝隙进入管线,当蒸汽注入量过大时将会影响整套装置的运行质量(装 置温度下降,达不到工艺要求)。

4 故障检修

(1)对于尚未出现操作困难的高温球阀在其进行拆解 维护时,则侧重于清理阀门内部结焦,尤其是波纹管和球 体底部与阀体之间的部分以及密封面。球体球面上有时会在局部形成一层很薄的硬焦,对于清理这部分结焦,要用 特制的软金属刮刀剔除。对于腐蚀坑内的结焦,也用类似 的方法去除,然后选用相应的材质进行补焊、研磨。

(2)对于出现异常情况的阀门,清理结焦后,应对阀 门进行全面检查,然后针对其出现的异常情况进行有针对性的检查。

(3)由于通流介质含硫,所以对于阀门密封面的腐蚀是不可避免的,即对于阀门密封面的修整是必不可少 的。密封面的损伤主要有腐蚀、磨损或划伤。对于腐蚀而言, 腐蚀坑一般通过研磨就可以解决。对于局部的磨损,轻微 的磨损采用研磨能够解决,若磨损严重,则需对局部进行 补焊。然后研磨。对于划伤,则需要对划伤部位进行补焊, 而后进行机加工,最后研磨 ;要是补焊面积较大、或深度 较深,那么在机加工前还需对该零件校形。

(4)对波纹管检修时,波纹管 处一旦出现结焦,波纹管与其导流筒 难以分离,需要用具有其波形的专用 工具拆卸。若波纹管处发生结焦情况, 通常情况下所结焦块在波纹管上的分布是不均匀的,波纹管或已变形(波 纹管两端面不平行,同一个波在不同 相位波距出现偏差),故需对其两端 面校平,并对波距适当调整,保持波纹管的刚度。