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1、延迟焦化装置全自动焦炭塔底扇形阀 研 制 及 其 应 用,襄樊航生石化环保设备有限公司,陈建新,、,目 录,一、全自动焦炭塔底扇形阀 项 目 概 况,项 目 的 提 出,延迟焦化工艺发展的重点技术,延迟焦化工艺和设备的研发改进了延迟焦化技术,自动塔底阀成为延迟焦化系统改造和新装置投用的技术进步焦点,航生公司探索过多种方案,2000年,2004年,近年来，通过引进吸收国际先进技术经验，采用平板移动结构的自动塔底阀在国内多个装置成功应用，取得了良好效果。,存 在 的 问 题,但是，这类设备也存在一些问题：占地面积大制造成本高带载切换增加密封面磨损闸板移动偏载对传动油缸杆联接和导向精度要求高缸杆密封
2、磨损对阀工作性能影响大安装调试和检修维护复杂等问题。,为了解决这些问题，在深入广泛的调研基础上，中石化北京工程建设公司（SEI）与襄樊航生石化环保设备有限公司提出了一种可调密封力的偏心旋转扇形闸板阀结构设想，2008年底，经过与中石化沧州分公司进行技术交流，由SEI与沧州分公司及航生公司联合提出开发意向.,三方联合开发,项 目 概 况,二、全自动焦炭塔底扇形阀 产 品 设 计,产品设计技术参数,适用介质：气、液、固体 设计压力：0.88Mpa适用温度：500 密封面内径：1500mm液压系统最大工作压力:35Mpa正常工作密封力：2400 KN（可在线调节）最大密封力：3600 KN切换状态密
3、封力：200 KN启闭扭矩：1746437 Nm一次启闭动作时间：3min起闭油缸过载报警压力：20 Mpa（现场整定）防爆等级：dIICT4,辅助密封蒸汽压力：0.7Mpa（G）辅助密封蒸汽耗量：50kg/h辅助密封蒸汽管路安全阀定压为：0.85Mpa（G）辅助密封蒸汽低报警压力：0.6MPa（G）吹扫蒸汽压力：0.15Mpa0.4MPa（G）吹扫蒸汽耗量：300kg/h吹扫蒸汽管路安全阀定压为：0.85Mpa设备外形：688735123072(长宽高)mm（高度含侧向进料短接）设备重量：39t,产品结构及原理简介,设备主要结构扇形阀体（含进料短接）辅助蒸汽密封及吹扫系统双油缸悬臂驱动机构
4、液压系统 电气控制系统,产品结构及原理简介,双面密封上密封面采用带压钢环浮动密封正常密封力由下保护筒24组可调预紧力液压碟簧锁紧机构提供进料短节采用侧向进料方式，联接螺栓采用碟簧预紧，密封面采用特制高温密封胶辅助密封,产品结构及原理简介,扇形封头、壳体采用ZGCr5Mo整体铸造，表面涂覆高温隔热涂料扇形封头两端设计可拆卸封板扇形封头上部压力蒸汽吹扫管线接口，下部排凝阀及定期排污阀及管线,双整体锻造的旋转臂驱动,产品结构及原理简介,扇形闸板设计屏蔽罩辅助蒸汽吹扫转轴全密闭密封设计，旋转驱动,闸板开闭机械锁销与电气阀位联锁,产品结构及原理简介,锁紧销开启,产品结构及原理简介,锁紧油缸减载,产品结构
5、及原理简介,闸板启闭动作,表面镍磷镀,主要零部件材质,主要技术特点,扇形平板偏心旋转机构设计新颖，整体结构紧凑，占位面积小；双面密封，闸板表面采用镍磷镀层（HV600-1000）,磨损小、耐腐蚀寿命长；设计屏蔽罩辅助蒸汽吹扫防止开阀时内部焦块及冷焦水进入阀腔；上密封面采用带压钢环浮动密封，上下密封环可单独拆换；密封力可调，轻载切换；驱动平稳，转轴全密闭密封设计，旋转驱动，闸板偏载影响小，在线维修更换方便，封头、壳体采用ZGCr5Mo整体铸造，表面涂覆高温隔热涂料；封头两端设计可拆卸封板便于检查阀内工况及在线清污；封头上部设计压力蒸汽吹扫管线接口，下部分别设计排凝阀及定期排污阀及管线；闸板开闭采
6、用机械锁销与电气阀位联锁组合控制，驱动扭矩过载报警联锁；并与装置顺控系统或DCS系统连锁，安全可靠。,扇形阀外形：688735123072(长宽高)mm,扇形阀外形：1100023003200(长宽高)mm,主要部件热应力分析,主要部件设计,壳体的设计,最大应力110.9Mpa，最大挠度2.437mm最大应变值1.014mm，壳体刚性满足要求，内部密封力的均匀性也得到了保证。,主要部件设计,闸板的设计,在密封状态时，闸板受介质内压作用，最大应力仅19Mpa，最大变形0.16mm，满足刚强度条件，且相对于密封环面变形均匀，不会导致密封比压不均匀；在启闭过程中，最大偏载时，最大应力6.26Mpa，
7、最大变形0.3mm，满足刚强度条件。,密封钢环的设计,主要部件设计,密封环下端面表面设计有迷宫密封环槽，槽内有可与外部辅助密封蒸汽联通的气孔，气孔靠近焦炭塔内壁环槽，辅助密封蒸汽在外部多级环槽作用下能建立较高压力，使密封蒸汽主要向焦炭塔内注入。设计辅助密封蒸汽泄露量小。,密封钢环内外面的密封,主要部件设计,蒸汽辅助密封结构设计,主要部件设计,辅助密封蒸汽压力：高于焦炭塔操作压力,进料方式设计,焦炭塔的进料方式为单侧水平进料，过渡段上进料口处采用整体补强结构,密封设计,闸板上下面的密封设计,闸板采用15CrMo轧制钢板，表面镜面磨削，镍磷镀热处理后表面硬度HV600-1000钢环（1Cr5Mo）
8、上端面设置高温碟簧（CH4169）压紧浮动密封。,壳体与封头对接法兰面的密封设计,密封设计,液压系统设计,电机 功率 15kw 额定转速1460r/min 防爆等级dCT4 斜轴式定量泵 最高压力:35MPa 理论排量23ml/r 额定转速3000r/min 电加热器(根据工况可选择配置)功率2KW 防爆DIICT4 防护IP65,液压碟簧锁紧油缸设计,密封预紧力由24组液压碟簧锁紧机构提供总预紧力F1：F1min=1790kNF1max=3650.9kN（可在线调节）设计正常工作密封力F1=2400kN,启闭油缸设计,液压系统工作压力:2-30 Mpa单油缸最大推力:942 KN开启驱动扭矩
9、：1746437 Nm闸板中心驱动力为：F=M/1.35=1293.657 KN 启闭油缸最大行程:1600mm 转角79一次启闭动作时间：3min转轴上装刻度盘和角位移传感器指示阀位设置压力传感器防止系统过载,隔热保温涂层的选择,高温隔热保温涂料参数,隔热保温涂层的选择,高温隔热保温涂料隔热降温幅度,电气控制系统设计,故障安全的设计原则 控制对象（执行元件）失效，控制对象失效后，更换时底阀不动作。在系统判断控制对象失效后（油泵启动后无压力；电磁阀动作后相应油缸压力不正常），可屏蔽PLC输出，保证在更换执行机构时电路不会误动作。在控制系统意外断电或晃电时底阀停止动作处于断电或晃电前的位置。阀位
10、信号被记录（PLC掉电保持数据存储区），恢复供电后，自动写入阀位开度状态。,允许动作联锁条件：液压站油泵允许启动由外部DCS联锁，（除焦塔选择、塔内温度、压力降至安全值下）由顺控或DCS系统给出。动作：启动系统油泵（人工按钮）。开盖动作联锁条件：1）吹扫蒸汽投10秒（控制电磁阀，检测蒸汽压力信号）后允许开盖2）压紧油缸给压到位，释放碟簧（液压油压力反馈信号）后允许开盖动作：开盖动作的油缸电磁阀动作（人工开关）。关盖动作联锁条件：1）吹扫蒸汽投10秒（控制电磁阀，检测压力信号）后允许开盖 2）压紧油缸给压到位，释放碟簧（压力反馈信号）后允许开盖动作：关盖动作的油缸电磁阀动作（人工开关）。关盖后联
11、锁关盖后：检测密封蒸汽，低压报警闪灯。开关盖限位及锁销限位保护条件：开关盖限位或锁销限位到位。动作：底阀在此种情况下不能动作。,联锁设计,控制柜及系统组态,安装设计,恒力吊架与滑轨为两套独立系统。恒力吊架固定在裙座平台滑轨上（实际安装取消了龙门架）,申报国家实用新型专利情况,全自动焦炭塔底扇形阀已获得国家实用新型专利（专利号ZL 2009 2 0229225.9）。,工厂安装调试及试验,三、焦炭塔全自动扇形底阀样机 现场安装调试情况,结束语,中石化北京工程建设公司（SEI）、中石化沧州分公司与襄樊航生石化环保设备有限公司三方经过近两年的联合研制工作，焦炭塔底全自动扇形阀样机已完成工厂生产、装调、试验工作，通过试验验证满足设计要求，设备已在中石化沧州分公司现场安装调试，我们将在工业应用验证的的基础上，及时进行必要的整改和完善，将这种新型自动塔底扇形阀安全可靠地应用于工业实践，为我国延迟焦化装置技术进步做出新的贡献。,谢谢！,
