高温掺合阀阀芯的改进

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1、鹣管渡恭P石油化工设计etrochemicalDesign高温掺合阀阀芯的改进宁尚勇(荆门炼化机械有限公司，湖北荆门448002)摘要：介绍了高温掺舍阀的结构特点，并针对目前高温掺合阀实际操作使用中阀芯容易烧损、脱落等问题，从阀芯的结构及材料入手提出了改进措施。改进后的碳化钨硬质合金阀芯使用寿命有了很大的提高，较改进前阀芯使用寿命延长了3倍以上。关键词：高温掺合阀阀芯碳化钨硬质合金使用寿命高温掺合阀是石油化工尾气、天然气等过程气脱硫过程中的环保专用设备。荆门炼化机械公司生产的高温掺合阀上安装在硫磺回收装置燃烧3炉的出口管线上，其作用是控制热流混合

2、气体的2流量，用来调节热流和冷流混合气体的掺合量，并1使其处于最佳温度范围时进入转化器转化。1工艺参数及结构特点(1)工艺参数。操作介质：HS、SO、CO：、HO，空气等混合气体。操作温度：冷流～150℃，图1高温掺合阀不意1一阀体；2一填料箱；3一执行机构；4～上阀杆；5一下阀杆热流1200～1400oC，混合流260℃。操作压力6～阀芯；7一阀座圈；8一耐磨衬套(表)：0．025—0．035MPa。4—20mA的调节信号，进行调节控制1j。(2)结构特点。阀体主体为20号无缝钢管和(3)高温掺合阀在使用中出现的问题。早期Q235一B钢板的组合

3、件(根据介质及操作条件的由于硫磺回收装置的规模小，处理量小，燃烧炉的不同，阀体部分也有用不锈钢阀体)，其下部热流温度在小于1200℃，阀芯材质为1Cr25Ni20Si2，阀入口是用TA一218耐磨衬里做成的耐磨套，隔热门很少出现问题。后来随着回收装置规模的扩大衬里为含锆陶纤浇注料，浇注在阀体和TA一218处理量增加，导致燃烧炉的温度随之升高，现已达耐磨套之间。阀座圈材质为ZG1Cr25Ni20Si2，阀到1400℃，最高时可达约1600℃。高温掺合阀座圈焊接在阀体壳体上。下阀杆材料为在使用过程中也随之出现故障：阀芯被熔化；阀芯1Cr25Ni20S

4、i2。阀杆填料箱设置蒸汽夹套保温，以和阀杆之间的连接脱落导致阀门无法正常调节；避免含硫气体冷凝后对阀杆产生露点腐蚀j。阀门在全关时达不到关闭的要求等。经过调查研高温掺合阀(见图1)的下法兰同燃烧炉的出究后认为，由于现役硫磺回收装置的处理量加大，口法兰直接相连，热流从阀门的下部进入热流通道，阀芯在阀杆的带动下，上下移动，控制阀座的收稿日期：2012—01—06。开口面积，以达到调节热流流量的目的。热流和作者简介：宁尚勇，男，1999年毕业于汉中理工大学冷流在阀体内形成混合气，通过调节热流流量的汉口分校机械电子工程专业，任技术部副主任，工程大小，使混

5、合流的温度达到最佳温度范围。阀体师，现主要从事炼油装置特殊阀门的制造工作。联系上端配有带阀门定位器的气动执行机构，可接受电话：0724—2211711：E～mail：hbjmjxcjsb@126．com石油化工设计第29卷导致燃烧炉内的温度及热流出口温度远远高于早表1TA一218性能参数期的温度，而且远远超过阀芯材料的正常使用温热处理体积密度／抗折强度／抗压强度／线变化温度／℃(kg·In)MPaMPa率，％度(1150℃)，热流出口的高温气流直接作用在阀1103ooO>l1．592—0．O9芯上，阀芯在约1400℃高温、酸性介质腐蚀及高5402

6、980>l1．595一O．188152970>l1．598—0．24温气流冲刷的共同作用下，很快就被烧损甚至熔1Cr25Ni20Si2+(TA一218)阀芯有抛物线型毁报废，致使高温掺合阀无法正常使用，这也成为[见图3(a)]和半球型[见图3(b)]两种结构。抛装置安全长周期运行的一个重大隐患。物线型结构的阀芯调节性能好，但高度方向尺寸较大，阀门在实际使用过程中，阀芯始终处于高温2高温掺合阀阀芯的改进区域，工况较为恶劣，其使用寿命受影响；半球型2．1方案l／1Cr25Ni20Si2阀芯表面喷氧化锆结构的阀芯调节性能相对较差，但高度方向尺寸在原1C

7、r25Ni20Si2抛物线型阀芯(见图2)表较小，在阀门的全开状态下，能使阀芯远离高温气面喷一层氧化锆。氧化锆是一种很好的高温耐磨流区域，处于冷流中，避免了阀芯长期处于高温气陶瓷材料，具有强度高、硬度高和韧性佳，空气中流区，对延长阀芯使用寿命有积极作用。稳定使用最高温度可达1800oC。我们曾在中石化荆门分公司硫磺回收装置上进行试验，在高温掺合阀投用约4个月后出现了氧化锆剥落和阀芯被熔化的现象。通过分析其原因主要是：1Cr25Ni20Si2和氧化锆之间的热膨胀系数不一(a)抛物线型(b)半球型致，阀芯基体膨胀量大，可引起表面材料开裂，加之阀芯基体

8、和表面材料之间结合不紧密而导致表图3两种闽芯l～阀芯基体；2一衬里材料面氧化锆层剥落，氧化锆层剥落的阀芯直接作用综合考虑阀门的调节性能和