除焦控制阀在延迟焦化中的应用探讨

发布时间:2010-10-08  点击数:3222
    在炼油厂延迟焦化装置水力除焦系统中,除焦控制阀安装在高压水泵出口的高压水上水管上,代替手动操作除焦时泵出口电动阀、焦炭塔顶高压水上水管电动阀和回水管电动阀,对高压水的流向进行控制,实现水力除焦的程序控制。可实现回水管不上焦炭塔,从除焦控制阀回流水出口直接流回高位水罐或沉降池。用小流量低压力的高压水对上水管进行预充满,然后用高压全流量进行除焦,避免水锤现象的产生;在高压水循环时高压水泵处于最小流量状态,减少了高压水泵电机的耗电量。
一、除焦控制阀的技术条件 
   1、工艺设计参数
   流量:160m3/h;压力:16MPa;公称直径:150mm;温度:常温;旁流流量:50~75m3/h;预充流量:110~120m3/h;预充压力:小于7MPa。 
   2、阀体壁厚
   阀体按高压容器筒体设计,壁厚根据《钢制石油化工压力容器设计规定》中推荐的公式计算,其中设计压力取泵在最小流量工况时的出口压力。 
   3、节流孔板
    节流孔板的压力降按近似穿孔平板格栅计算,根据经过孔板的总压力降确定孔板数及孔径。
二、除焦控制阀的结构
   该调节阀由阀体部分和控制部分两大部分组成。阀体部分主要由阀体、阀芯、上下套筒、节流孔板及阀杆等组成。
   1)阀体:阀采用垂直安装结构,阀体由35号锻钢毛坯加工而成,DN100的高压水入口在阀体轴线下方,侧面有两个出口,上部为DN80的旁流出口,下部为DN150的全流出口,阀体法兰采用标准圆形法兰。由于整体锻造时全流出口和旁流出口的法兰不易直接锻造出来,因此阀体采用方形结构,将法兰直接固定阀上,故整个阀体的壁厚就相应较厚。
   2)阀芯:阀芯为空心结构,与阀杆的连接采用台阶通过圆螺母和止动垫圈来压紧,阀座固定在阀芯下部。
   3)上下套筒:上下套筒安装在阀体内,周围固定着节流孔板组。上套筒还设计有螺旋槽,目的是阀芯移动时水流呈旋流状,通过旋流作用,可使阀芯稳定中心,并使阀芯与套筒不发生磨擦现象。
   4)节流孔板:分旁流孔板和预充孔板两组,高压水通过孔板进行节流降压,孔板与孔板之间不得有渗漏,孔板的上下表面粗糙度要有一定的要求。
   5)阀杆:阀杆为两段式,中间靠连接器相接,阀杆的轴向密封采用填充聚四氟乙烯V形填料,阀杆的不平衡力靠阀顶部的气缸来平衡。
三、除焦控制阀工作原理
    除焦控制阀安装在高压水泵出口,有三种工作状态和位置即全关、预充、全开。采用气动执行机构驱动,阀由一个双作用气缸和电磁阀控制系统组成。操作控制系统,经两个电磁阀对气源的切换,气动活塞带动阀芯运动,通过全关、预充、全开顺序动作,满足除焦操作的需要,对除焦水进行流向控制。电磁阀控制回路图及原理图如图1,2所示。


    控制过程如下: 
    1)全关位置。将开关旋到指向回流位置,电磁阀1得电,气缸上腔与气源接通,下腔通大气,阀芯下行到底,处在全关位置上。阀处在旁流位置,这时全流出口被堵塞,流体只能从旁流孔流出,经旁流孔板降压节流,进入回水管,流回高位水罐进行控制阀循环操作。
    2)预充位置。将开关旋到指向预充位置,电磁阀1失电,电磁阀2得电,气缸下腔与气源接通,上腔通大气,阀芯开始上行,上行约75mm时碰到行程开关,这时电磁阀1也得电,气缸上腔又与气源接通,阀芯就停在该位置。部分高压水预充节流孔板,在预定的低流量、低水压下通过主出口,预充满整个除焦管道。由于在低流速和低水压作用下,管道中的气体通过除焦器喷嘴排出管道处,防止了水锤现象的产生。
    3)全开位置。当预充完成后,将开关旋到指向全开位置,使电磁阀1失电,电磁阀2仍带电,气缸上腔又通大气,下腔与气源接通,阀芯继续上升至全开位置,切断了旁流出口,高压水经过主出口直接进入除焦管道,去进行钻孔及切焦操作,此时,阀的压降最小。
   除焦结束后,将开关旋到指向回流位置,使电磁阀1得电,电磁阀2失电,阀芯下行,恢复到全关位置上。
四、使用情况及注意事项 
    1、使用情况
    除焦控制阀自2002年投入生产使用,至今已安全运行一年多。在使用过程中,末出现因设备发生故障影响装置的正常运行,并且具有以下优点。
   1)简化了除焦工艺流程,实现了一阀多用:在除焦过程中,操作一个除焦控制阀,就可取消原工艺设计中采用的电动闸阀、手动闸阀及管线上的降压孔板,除焦水不设上焦炭塔的回水线,节省了设备投资费用。
   2)操作简单方便。采用气动执行机构驱动,进行水力除焦,减轻了手工操作劳动强度大、阀门多、开启、关闭次数频繁的问题,简化了操作程序。
   3)操作安全、可靠。除焦控制阀在预充工作状态,在低流量、低压力下,部分高压水经节流降压,缓慢充满上水管,防止了水锤现象的产生,高压水泵启动过程中,不会出现因阀打不开造成憋压、停泵的故障。 
    2、注意事项
   除焦控制阀的控制柜内设有电源接通、断开按钮、控制阀全关、预充、全开旋钮及显示和高压水泵紧急停泵按钮,因此操作要注意下列事项。
    1)除焦控制阀具有全关、预充、全开3种工作状态,改变状态要由手动给出信号;
    2)当除焦完毕后必需将除焦控制阀旋钮旋到全关位置,以保证其处于全关工况;
   3)当进行预充时将旋钮转向预充位置进行预充,预充满后由塔顶上水管的压力开关给出信号,预充满指示灯亮后才可将旋钮转向全开位置;
   4)除焦控制阀的动作条件:除焦器在焦碳塔外,控制阀必须处于全关工况,只有除焦器处于焦碳塔内上下极限之间时除焦控制阀才可进行预充、全开操作。
五、存在的问题及改进措施
   除焦控制阀有阀芯、阀套装有孔板,且孔径大小不等,首级节流孔板只有4mm,除焦水中带有的固体颗粒直径大于4mm时容易堵塞,需抽出孔板进行清理,但维修难度较大。为此在除焦控制阀前加一个过滤器,防止除焦水中所含的粉焦颗粒堵塞孔板而引起高压水管道振动。由于阀芯和阀套常年处在除焦水浸泡之中,因此阀芯和阀套在材质加工处理上进行防锈处理。电磁阀使用的气源应进行除尘、除水、除油等净化处理。同时,除焦控制阀气动执行机构,气缸与活塞之间磨擦阻力较大,需要提高缸体加工精度,从而减小阻力。