1、閥體材料

水冷式高溫蝶閥設(shè)計執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASMEB16134 。按該標(biāo)準(zhǔn)中的壓力- 溫度表計算得到的水冷式高溫蝶閥常溫下的壓力等級數(shù), 就是設(shè)計基準(zhǔn), 并以此來計算z小壁厚。在設(shè)計過程中, 閥體材料也選ASME B16134 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料, 并且材料的適用溫度高于水冷式高溫蝶閥工況z高溫度。經(jīng)過查閱了大量國內(nèi)外類似工況的水冷式高溫蝶閥設(shè)備材料使用情況, 結(jié)合對高溫材料的使用經(jīng)驗, 選擇了性價比較高的304H 作為閥體材料。此材料可減小蠕變對材料的影響。

2、閥桿材料

根據(jù)高溫強度估算, 奧氏體鋼在704 ℃的高溫工況下, 強度降低6415 %以上, 如果采用加大閥桿直徑提高其強度的方法, 則超出水冷式高溫蝶閥結(jié)構(gòu)要求, 因此奧氏體鋼不適宜做閥桿材料。lnconel X - 750 在704 ℃的高溫工況時, 強度降低4113 % , 但強度值還很大(表1) 。根據(jù)屈服強度,并考慮持久強度計算得到的閥桿直徑, 符合水冷式高溫蝶閥結(jié)構(gòu)要求, 因此閥桿材料選用lnconel X - 750 。

3、閥體z小壁厚計算是為了保證水冷式高溫蝶閥的壓力邊界完整。z小壁厚采用規(guī)則法計算, 計算標(biāo)準(zhǔn)按 ASME B16134 , 在選擇壓力- 溫度額定值時, 有2種磅級選擇法。一種是選擇標(biāo)準(zhǔn)磅級, 計算得到的z小壁厚比較大, 比較安全。另一種是選擇特殊磅級, 計算得到的z小壁厚比標(biāo)準(zhǔn)磅級小, 但無損檢測要求較嚴。根據(jù)高溫工況的設(shè)計經(jīng)驗, 選擇了這二種磅級的組合形式, 即在計算z小壁厚的壓力-溫度額定值時, 選用標(biāo)準(zhǔn)磅級, 而閥體的無損檢測要求按特殊磅級。 水冷式高溫蝶閥泄漏率要求為z大流量的0167 % , 當(dāng)泄漏超標(biāo)就會引起系統(tǒng)煙機不能正常停車, 從而造成重大事故。普通煙氣蝶閥閥體通道內(nèi)沒有閥座, 閥瓣僅起調(diào)節(jié)煙氣介質(zhì)流量的作用, 不起密封作用(圖2) 。根據(jù)性能要求, 大口徑水冷式高溫蝶閥設(shè)有閥瓣和閥座密封副, 對水冷式高溫蝶閥的流通性能、密封可靠性和啟閉力矩3 個方面進行了設(shè)計研究。首先按常規(guī)蝶閥設(shè)計了密封副(圖3) , 此形式密封可靠, 雖然閥瓣旋轉(zhuǎn)中心與密封面存在偏心力矩, 使啟閉力矩增大, 但經(jīng)過計算, 力矩也在可以接受的范圍之內(nèi)。此結(jié)構(gòu)的缺點是流通性能差, 不能滿足全開截面積的設(shè)計要求。經(jīng)過反復(fù)設(shè)計、修改和計算, 完成了對開式閥座密封副設(shè)計(圖4) , 該閥座是2個半圓閥座, 它們前后錯開與閥瓣呈對稱式分布,使得閥瓣能夠設(shè)計成對稱式流線型結(jié)構(gòu), 使水冷式高溫蝶閥具有良好的流通性能, 從而滿足了全開截面積要求和全開Cv 值要求。由于閥瓣結(jié)構(gòu)對稱, 所以啟閉力矩較小。雖然其密封面某一處可能有泄漏現(xiàn)象, 但只要合理控制閥瓣和閥座的尺寸精度、形位公差和二者之間的裝配誤差, 就能有xiao控制泄漏率在合格范圍之內(nèi)。

4、高溫填料填料選用柔性石墨。其在空氣中氧化溫度為450 ℃, 并在此溫度下每24h 后質(zhì)量減輕1 %。溫度越高, 質(zhì)量減輕得越多, 氧化現(xiàn)象越嚴重。柔性石墨填料z高使用溫度為650 ℃, 且僅用于非氧化介質(zhì)。考慮到填料在填料函內(nèi)處于壓緊密封狀態(tài),只有一部分與空氣接觸, 有資料介紹處于這種狀態(tài)的填料使用溫度可達816 ℃。

水冷式高溫蝶閥的研制, 主要是解決閥體主體材料的選用、蝶閥密封副結(jié)構(gòu)及閥桿密封結(jié) 構(gòu)的設(shè)計等問題, 并通過試驗選取了超高溫填料,為石化行業(yè)催化裂化裝置系統(tǒng)用水冷式高溫蝶閥的設(shè)計和制造。