除焦控制阀在延迟焦化中的应用及故障判断

[摘 要]介绍了炼化总厂50万吨/年延迟焦化装置水力除焦系统中，将除焦控制阀安装在高压水泵出口的高压水上水管上，对高压水的流向进行控制，实现水力除焦的程序控制；在运行中出现的故障进行判断处理。

[关键词]除焦控制阀；减压孔板；阀芯组件。

中图分类号：TE969 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0314-01

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。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。

1 除焦控制阀的技术条件

1.1 工艺设计参数

流量：150-280 m3/h；压力：25MPa；公称直径：150mm；温度：常温；预充流量；70-90 m3/h；预充压力：小于3.5MPa；回水压力：小于0.5MPa；预充行程：30mm；全开行程：120mm；阀芯由全开位到预充位的时间：15s；阀芯由预充位到全开位的时间：45s；阀芯由全关位到全开位的时间：60s。

1.2 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。

2 除焦控制阀的结构

该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 、阀芯组件、上下套筒、减压孔板及上下密封座等组成。

2.1 阀体

阀体部分是一个三位阀，入口和全流出口采用DN150的法兰，回流出口用DN80法兰。阀体由35CrMo钢整体锻造而成，是主要承压零件，也是安装和连接的基础。入口法兰和全流法兰直接锻造在阀体上，采用金属环垫密封。法兰规格为PN25 DN150 SH3406-96。

应较厚。

2.2 阀芯组件

阀芯组件是自平衡式除焦控制阀的核心部件，阀芯上下的直径是一致的，分别在阀体的上下进行定位，阀芯中间有一个￠40的孔，供高压水回流是的通道，同时使阀芯在阀体内受到的高压水压力完全平衡，保证阀芯在预充位时的精准定位。

阀芯上下分别有阀座与上下密封座密封，密封采用非金属软密封形式，保证密封的可靠性。

2.3 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 。

2.4 减压孔板

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。

2.5上下密封座

上下密封座分别与阀芯组件的阀座应用非金属软密封结构，上密封座安装在上套筒上，下密封座安装在下套筒下部。其密封形式采用非金属材料，保证密封的可靠性。

3 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。采用电动执行机构驱动，通过螺杆控制阀杆上下移动，从而使阀芯处于不同位置，实现控制阀的工作位置的调节。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。

控制过程如下：

3.1 全关位置

启用高压水泵，高压水通过阀芯组件中间通孔回流孔板节流降压后经回流出口进入回流高位水罐。此时，高压泵处于最小流量循环工况，能耗最低。

3.2 预充位置

此时控制阀处在预充水位置。高压水一部分通过主出口，预充满整个除焦管道，由于压力和速度均降低，可以将管道中的气体通过除焦喷嘴排除，防止水锤现象的产生。同时另一部分高压水通过旁流孔板节流降压后回流高位水罐。

3.3 全开位置

此时旁流出口切断，高压水经过出口直接进入除焦管道，去完成钻孔以及切焦操作，此时，控制阀压降最小。

4 使用情况及注意事项

4.1 使用情况

除焦控制阀自2014 年投人生产使用， 至今已安全运行半年多。在使用过程中，出现因设备控制阀内漏但未响装置的正常运行，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。采用电动执行机构驱动，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。

4.2 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。

5 存在问题及改进措施

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；目前，除焦控制阀存在内漏问题，经除焦控制阀打开后发现，上套筒的上密封座非金属软密封有划痕，初步判断为开工过程中管线吹扫不干净残留部分金属焊渣，在高压除焦过程中极易对非金属软密封造成划伤，采取的措施是及时更换非金属软密封，保证安全生产。

参考文献

中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司，延迟焦化装置安全隐患治理项目，水力除焦机械设备。

张杰 （1982.06）贵州省瓮安县人，男，大学本科，研究方向：过程装备与控制工程