减温减压调节阀在蒸汽系统应用探讨

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发布时间:2017年6月17日

    乌石化二化肥是以天然气为原料的大型合成氨厂,因装置蒸汽系统平衡的需要,由一段转化炉产生的过热蒸汽(压力12.5MPa,温度515℃)用于蒸汽驱动汽轮机。在正常运行时,多出的蒸汽用于后续工段及其它中压装置上,这就需要减温减压,由过热蒸汽减温到355℃,压力减压到3.8MPa。在蒸汽不够用或开车时,HV-112和PV-172A(同型号、同参数)必须关死,不允许泄漏。如果泄漏将直接影响蒸汽驱动汽轮机工作效率。此两阀设计时选用意大利ABB厂家生产的减温减压调节阀,自1997年4月7日投料以来,由于原设计阀存在着诸多问题,原系统减温减压阀(其中一套)不能再使用。1998年年底,选用瑞典BTG生产的减温减压调节阀,于1999年9月大修时上线安装,平稳运行至今(400多天)。达到了无事故、无泄漏、节能降耗的目的,为化肥厂安全生产、设备正常运行打下了坚实的基础。

      1 减温减压调节阀的应用 PV-172A、HIV-112减温减压调节阀的参数:正常流量100000kg/h:入口压力12.5NPa,出口压力3.9MPa,压力降8.7MPa;入口温度515℃,出口温度350℃,进出口饱和温度328.21,248.83℃;入口尺寸DN=150mm,出口尺寸DN=100mm。特性为直线型,喷淋水入口290℃,压力15.1MPa,管径DN=50mm。 HV-112、PV-172A是一个带有喷淋水装置的单座平衡式套筒阀,单座套筒阀必然有一个导向密封环,其密封环是用柔性石墨制成。这种单座套筒平衡式阀芯,内漏只有两处:一处是阀座与阀芯密封面被破坏;第二处是阀芯上导向密封环被破坏。1997年8月PV-172A发生严重内漏,由意大利代表方无偿更换了阀芯导向密封环,运行不到一个月又开始内漏。停车时再一次更换阀芯密封导向密封环,结果运行不到一个月又开始内漏。 1998年初,PV-172A填料再次发生外泄,采取带压堵漏措施。由于填料函长期处于胶状状态,受温度影响而固化,阀杆动作失灵,调节阀完全失去控制。1998年大修时采用双气缸地板上支承,仪表联锁控制,使用到1999年9月。为保证二化肥平稳运行,大修时更换BTG公司调节阀,这一严重问题才得以解决。

    内漏原因: ① 调节阀在选材方面有着较大的缺陷,调节阀匹配不合理,密封面不耐腐蚀,不耐冲刷,这是泄漏的主要原因。 ② 阀杆设计太细,抗弯强度低,造成阀芯卡涩、阀杆弯曲等诸多故障。 ③ 调节阀填料函设计不合理,尤其是高温高压调节阀填料函极为不合理。一般填料函深度设计为100mm以上,但ABB厂家只有50~80mm,根本满足不了特殊环境条件下使用,所以高温调节阀填料函很容易外泄。 ④ 调节阀执行机构在设计上存在着许多问题。目前,世界上调节阀领先设计水平标准是:重量轻、体积小、流量系数大、多弹簧膜头或者汽缸式执行机构、高品质调节。但是,PV-172A调节阀执行机构高度可达2.2m左右,由此可见设计高度太高,容易产生摇晃。如果稍有振动,执行机构首先对阀杆、填料函产生破坏。 ⑤ PV-172A调节阀阀杆与推杆联结处十分薄弱,联结强度不够,从设计结构上与其他厂家相比还不太理想,联结块热处理硬度不够,经常滑丝、脱扣,造成调节阀失控。

      2 瑞典BTG公司减温减压调节阀的应用特点 选购的BTG公司的减温减压调节阀型号为VST-SE,其特点为:可靠性高,负荷调节范围宽,流量调节可以从2%调节到100%,温度和压力调节准确,使用寿命长,免维护和极少的备件,低噪音,振动少。 从设计上来讲,阀体采用整体锻造钢材料,内外按平滑曲线机加工成型,保证在阀门升温和降温时热应力最小,阀帽和阀盖采用加压自密封,保证了不泄漏和拆卸方便。由笼式阀芯和多层笼式溢流筒完成的多步骤减压,可以保证蒸汽在减压过程中流速始终控制在合理范围内,以减少振动和噪音。阀杆和阀芯采用过盈配合安装,不松动不脱落,弹性阀座设计保证长时间运行阀门不泄漏,减温喷水点设计在阀内蒸汽流速最大的部位,对流量调节范围高的产品采用蒸汽强制雾化的专利技术。另外,BTG公司生产的减温减压调节阀最大特点是超长阀座,阀芯有着可靠的导向作用,阀芯与阀座密封面同轴度高,它的阀座设计为弹性件,不受温度急速变化而变形,它随着温度急速变化而进行补偿,这对阀芯与阀座密封有着极大作用。材料采用Hagnes25超硬合金钢,阀杆移动时稳定性强,笼型阀芯使阀门调节呈线性,阀芯采用不锈钢材料,表面经过氮化处理,阀端和阀杆采用膨胀石墨密封环、密封可靠,拆卸方便。 由于BTG公司执行机构连接支架采用空心钢结构、内灌砂以减振防热这一特点,就克服了现场振动带来的不必要的维护量;稳定性好,不易产生振动,阀杆不易弯曲,填料函不易损坏。上阀盖与普通调节阀设计上大大不同,BTG设计的上阀盖是内镶嵌式的,外壁与阀内壁为间隙配合,内壁与阀芯导向部分相配。从这一点上对阀芯的同轴度、稳定性有着很重要的作用。所以该阀要比一般的阀同轴度高,稳定性好,振动小。 以上几点是BTG生产的调节阀最大设计优点,从多方位减少振动,减少噪音,提高同轴度,提高密封性能,最终达到延长调节阀使用寿命。

    3 现场运行 HV-112调节阀由于选用技术较先进的生产工艺,自1999年9月上线安装,运行至今(400多天)未因该阀影响装置正常生产,减少了正常维护量,保证了二化平稳运行。根据大庆化肥厂所使用情况来看,BTG生产的减温减压调节阀至少可使用8~12年检修一次,由于长时间不检修,可能造成联结螺栓锈死,为防止螺栓锈死,运行3~5年逐个取出联结螺栓涂上二硫化钼,以方便下次正常检修。