焦化装置四通球阀技术

主讲人：龙杰飞审核人：陈鑫焦化装置四通球阀结构、使用、维护青岛炼化机动工程部2020/3/162一、前言二、焦化装置四通球阀的结构三、焦化装置四通球阀的使用四、焦化装置四通球阀的维护培训讲义提纲2020/3/16青岛炼化机动工程332020/3/16青岛炼化机动工程一、前言焦化装置四通球阀属于球阀，属于焦化装置的关键设备，也是专有设备。因此在这里有必要对球阀及该装置的工艺有一个总体了解。1、关于球阀球阀由旋塞演变而来，其启闭件为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀结构简单，密封性好，在一定公称通径范围内体积较小，重量轻，材料耗用少，安装尺寸少，操作简便，易实现快速启动。（1）球阀的优点：具有最低的流阻；在较大压力和温度范围内，能实现完全密封。可实现快速启闭。快速启闭阀门时，操作无冲击。球阀关闭件能在边界位置上自动定位；且工作介质在双面上密封可靠。在全开和全关时，球体与阀座的密封面与介质隔离，因此高速通过的含有固体颗粒或有腐蚀性的介质不会引起密封面的侵蚀。442020/3/16青岛炼化机动工程前言结构紧凑、重量轻；阀体对称，能很好地承受来自管道的盈利。关闭时能承受关闭时的高压差。（2）球阀的缺点加工精度高，造价昂贵。如球体与阀体之间的间隙必须消除工艺温度、压力变化时两者热膨胀差异，且在此间隙中不能导致介质结焦、淤积或泄漏。高温中不易使用，如管道内有杂质，容易被杂质堵塞，导致阀门无法打开。不能用作节流。552020/3/16青岛炼化机动工程2、焦化装置工艺及四通球阀地位介绍延迟焦化工艺基本原理就是以渣油为原料，经加热炉加热到高温（500℃左右），迅速转移到焦炭塔中进行深度热裂化反应，即把焦化反应延迟到焦炭塔中进行，减轻炉管结焦程度，延长装置运行周期。由于加热后渣油即焦化油在焦炭塔中反应生产油气和焦炭，油气进入分馏塔及后续工艺流程中分离出轻质油，焦炭则留在焦炭塔中。当一个焦炭塔生焦到一定高度时，则需要将焦化油切换进入另外一个焦炭塔继续生焦，确保装置连续生产，而四通球阀就是起这个切换作用。可见其运行稳定与否直接关系到整个装置平稳运行。青岛炼化焦化装置有两台四通球阀，制造厂家为加拿大VELAN。其规格均为DN300，CL600，阀体材质为A217C12（Cr9Mo）,法兰为环槽密封，一体化球和阀杆，带蒸汽吹扫。电动执行机构为rotok（罗托克）IQ系列带手轮。阀门泄漏等级为ANSIB16.104ClassV（试验为10～52℃的水，每英寸公称通径在0.1MPa压差下，允许有0.0005ml/min的漏水。泄漏最高等级为VI）。前言662020/3/16青岛炼化机动工程四通球阀安装位置前言772020/3/16青岛炼化机动工程1、四通球阀外形图焦化装置四通球阀的结构外形总观图二、焦化装置四通球阀的结构882020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构注汽管入口出口出口出口阀杆，安装执行机构四通球阀顶部视图四通球阀底部视图992020/3/16青岛炼化机动工程2、四通球阀内部结构图焦化装置四通球阀的结构阀套阀座阀体阀盖球体波纹管导流筒填料函10102020/3/16青岛炼化机动工程3、四通球阀配件图焦化装置四通球阀的结构阀体11112020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构球体阀盖+填料函12122020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构导流筒+波纹管+阀套四通球阀三个出口各一个，入口由于连续进料故没有由里往外，分别是导流筒、波纹管、阀套13132020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构波纹管+阀套波纹管+导流筒阀座14142020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构波纹管导流筒15152020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的结构4、结构特点（1）焦化装置四通球阀的结构特点受其工况决定。其工况如下：工艺介质为焦化加热炉出口的渣油、油气混合物，温度（490±5）℃，含焦粉固体颗粒较多，易结焦，高流速。正常使用时一进一出的温度与另外两个出口（焦炭塔下进料、焦炭塔上进料）的温度相差从480℃～0℃周期性变化。（2）特点球与阀杆一体，防止球与阀杆连接处焦碳颗粒积聚，导致操作扭矩增加。刮刀型阀座，每次可刮去球面积聚的焦炭。球表面镀硬铬，阀座表面喷焊Stellite6#硬质合金。阀的三个出口阀座圈后均设有Inconel625高温合金波纹管，提供恒定的正压力浮动密封载荷。阀杆填料、波纹管和阀腔内通入共八路吹扫蒸汽，防止阀杆处的泄漏和输送介质在阀腔内沉积结焦16162020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的使用三、焦化装置四通球阀的使用1、投用前准备从四通球阀的结构特点可以知道，温差变化形成的应力差异由波纹管补偿，且提供恒定的正压力浮动密封载荷，故因温度差导致的泄漏或无法动作等故障发生几率很低；由于四通球阀各配件均采用耐高温、耐磨、耐硫腐蚀的材质，受高速工艺介质的冲刷磨损及高温硫腐蚀影响较小。总体分析得知影响四通球阀长周期运行的最大因素为结焦。由于加热炉出口焦化油只要流速减慢或沉积，便会结焦，而防止介质进入四通球阀内部间隙中唯一办法便是确保主汽通畅，保证其压力和温度。17172020/3/16青岛炼化机动工程2、正常操作四通球阀的正常操作就是进行切换，如从A塔切换至B塔、从A塔切换至上进料（也称旁路）等在两塔正常进料及上进料之间来回切换操作。可以通过现场操作盘、执行机构或手轮进行自动或手动切换操作。四通球阀和进料隔断阀公用一个现场操作盘，操作面板见下图示：焦化装置四通球阀的使用其中：Bypass(A)todrumB表示为By(A)toBA塔进料隔断阀B塔进料隔断阀焦炭塔进料四通阀ValveopenrestartPoweronValveopenValvecloseAtobyBypassBtobyValveclosestopBytoABypassBytoBstopopenDrumAstopDrumBopencloseAtoBBtoAclose绿黄绿红红绿红黑绿绿红红红红黄红黄绿红绿绿红灯按钮offonBypass是旁路，即上进料。最左侧一列为A塔进料隔断阀的操作按键和指示灯，最右侧一列为B塔进料隔断阀的操作按键和指示灯，中间三列为四通阀的操作按键和指示灯。18182020/3/16青岛炼化机动工程（1）正常切换操作如果塔A在进料操作，红色“poweron”指示灯和“DrumA”指示灯亮，表明该阀在通向塔A的位置；正常操作由塔A切向塔B，首先必须打开塔B进料隔断阀和顶部油气出口阀。在这两个阀打开之前，该控制盘内部有自锁系统使该切换操作无效。按下“AtoB”按钮，四通阀切向塔B，按动按钮时间保持1秒，直到“DrumA”指示灯灭，表明该阀开始动作。如果按动时间不到而松开时，该阀也随之停止切换。只要黄色“DrumA”灯亮，按动“AtoB”按钮会继续开始切换。注意：当该阀在塔A位置时，只有“AtoB”按钮会激发该阀动作，其它钮无效，这可以有效的减少误操作；只要一启动切换按钮，由塔A切向塔B的操作就会连续进行，直到切换完毕。此时，黄色“DrumB”指示灯亮，切换停止；由塔B切向塔A的操作方法同上；在任何时候只要按动“stop”钮就会立即停止切换，同时按动并保持“重新启动Restart”钮和正确的进料位置钮（塔A或塔B）就会重新开始切换。注意，当焦化装置四通球阀的使用19192020/3/16青岛炼化机动工程“Restart”钮按动时，所有的位置钮被激活，必须确保按动正确按钮。此时会继续切向所需要塔的操作就会连续进行，直到切换完毕。（2）旁路开关操作该阀配有一套机械限位装置从而防止切向旁路位置，在切向旁路位置之前必须去掉该机械限位装置的销子。如果该销子没有去掉，阀杆联轴器会被销子锁住，执行电机会因扭矩保护开关的作用而停运，不会发生任何危害。从塔A或塔B切至旁路，开关键“Bypass”必须在“开”的位置，由“Atoby”或由“Btoby”主要决定于该阀进料位置在“DrumA”还是“DrumB”。按钮必须持续按动1秒，直到“DrumA”或“DrumB”位置灯灭；只要按动该切换按钮，该操作就会连续进行，直到切除完毕。此时，“Bypass”黄色指示灯亮，切除停止；在任何时候只要按动“stop”钮就会立即停止切换，同时按动并保持“Restart”钮和正确的切除塔位置钮（塔A或塔B）就会重新开始切换。注意，当开关键焦化装置四通球阀的使用20202020/3/16青岛炼化机动工程“Bypass”在“开”的位置时，除了其它所有的位置控制钮外，由“Atoby”、由“Btoby”、“AtoB”、“BtoA”按钮即将被激活，必须确保按动正确按钮；由旁路切至“DrumA”或“DrumB”首先必须打开相应塔的进料隔断阀。在这个阀打开之前，该控制盘内部有自锁系统使该切换操作无效。当该隔断阀打开之后，按动“bytoA”或“bytoB”钮，即开始切换，该按钮必须连续按动1秒直到“Bypass”灯灭；只要按动该切换按钮，该操作就会连续进行，直到切至所需要的塔，此时位置指示灯亮，切换停止。注意：机械限位销子必须人工去掉，以防止发生误切除；在任何时候只要按动“stop”钮就会立即停止切换，同时按动并保持“Restart”钮和正确的切向塔位置钮（塔A或塔B）就会重新开始切换。注意，必须确保按动正确位置按钮；如果“Restart”钮发生误按，只要其它钮没有同时按动，不会产生影响。焦化装置四通球阀的使用21212020/3/16青岛炼化机动工程如果当该阀在某个位置发生瞬间停电，不会产生其它影响，当电源恢复时，会准备好重启操作。当在切换中发生电源故障，与按动“stop”钮产生同样的效果，重新启动的程序也与按动“stop”钮后的启动程序相同。焦化装置四通球阀的使用22222020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的维护四、焦化装置四通球阀的维护1、四通球阀主要故障纵观各炼厂焦化装置四通球阀故障，绝大部分为内部结焦（波纹管与导流筒之间、波纹管与阀套之间、球体与阀体之间）导致球体磨损、阀座密封面划伤、因扭力矩超标导致的执行机构各种故障等。2、四通球阀维护（1）将阀门解体，清理拆解后的零部件（2）检查各零部件是否存在失效或损伤（3）对失效或损伤零部件进行修理或更换（4）研磨密封面（球阀的密封效果主要取决与密封面的表面粗糙度，和两密封面的吻合程度；而研磨的主要作用就是提高球面和密封座密封面的表面粗糙度并使两零件的密封面形状吻合）（6）重新组装阀门，进行密封试验及安装后的空载手动试验23232020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的维护利用模具和千斤顶拆解波纹管导流筒拆24242020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的维护清25252020/3/16青岛炼化机动工程焦化装置四通球阀的维护研26262020/3/16青岛炼化机动工程高速（立式）离心泵的应用（3）延长使用寿命措施严格日常操作管理及考核，在四通阀进入介质升温或降温吹扫介质干净前，都应先把防焦汽封蒸汽投用。定期检查阀门的输出扭矩。当阀门电动执行机构在工作时出现扭矩不足（此时电动执行器扭矩应不是最大）则表明阀门内部可能出现结焦现象；当阀门电动执行机构输出扭矩调至最大时，且在操作过程中出现异常抖动，并随着装置运行不断加剧，则说明阀门内部结焦较为严重。此时应拆检阀门。27272020/3/16青岛炼化机动工程还有不明白的？！青岛炼化机动工程2828请多提宝贵意见！2020/3/16