延迟焦化装置高温防结焦球阀故障分析

《延迟焦化装置高温防结焦球阀故障分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《延迟焦化装置高温防结焦球阀故障分析（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、延迟焦化装置高温防结焦球阀故障分析单素颖;刘宝;李美群【摘 要】某炼油厂延迟焦化装置焦炭塔系统的进口高温防结焦球阀,在使用过程中多次出现阀门开关不动等故障,影响焦化装置长周期运行.文中分析了故障原因,采取优化阀门结构、定期更换阀门及加强操作管理等措施,收到良好的效果.期刊名称】炼油与化工年(卷),期】2015(026)002【总页数】3页(P40-42) 【关键词】 延迟焦化装置;球阀;故障分析;解决措施【作 者】 单素颖;刘宝;李美群【作者单位】 大庆石化公司水汽厂,黑龙江大庆163714;大庆石化公司炼油厂,黑龙 江大庆163711;大庆石化公司水汽厂,黑龙江大庆163714【正文语种】

2、中 文【中图分类】 TE969 某石化公司炼油厂延迟焦化装置2008年9月建成投产，加工量为1 200 kt/a，生焦周期为24 h。该装置采用1台加热炉、2台焦炭塔的工艺路线及可灵活调节 循环比的工艺流程，装置设计循环比为0.5，以减压渣油、催化油浆、乙烯焦油为 原料。该装置焦炭塔系统共有7台高温球阀，用于焦炭塔切换操作过程中的流程转换。 装置运行至今，这些阀门不同部位先后多次出现故障，影响装置正常生产，劳动强 度增加，给安全生产造成了不同程度的困扰。焦化装置焦炭塔系统高温球阀共7台：进料阀2台，瓦斯阀2台，瓦斯放空阀2 台，四通阀1台，规格及操作参数见表1。装置开工以来，使用的电动高温防结

3、焦球阀主要出现过3种故障：阀体内结焦阀 门开关不动、电动执行机构损坏以及阀体中分垫片泄漏1。电动执行机构故障 是在阀门结焦后，手动操作电动执行机构阻力过大导致的损坏。2009年9月，焦炭塔T1101B塔进料阀因结焦无法正常开关。新阀安装后，为了保护阀门、电动执行机构以及尽早发现阀门结焦，电动执行机构最大允许开阀力矩最大允许关阀力矩设定在最大力矩的70%，实测开阀力矩、关阀力矩值均小于30%。随着阀门的使用，开、关阀力矩逐步增大，最后出现开、关阀过程中超力 矩保护动作，阀门停止开关，阀门出现轻微结焦现象。为保证装置正常生产，将开 阀力矩、关阀力矩分别调至 90%和 100%，阀门维持使用。随着生

4、产过程的继续，2009年11月，阀门结焦更加严重，最后将开阀力矩、关阀力矩分别调至140%和100%，阀门依旧无法关闭到全关位置，剩余2%4%的阀门开度，需将执行机构切换至手动状态将阀门关闭到0位。由于长时间大阻力手动操作电动执行机 构，电动执行机构内手动离合器损坏，最后将电动执行机构拆卸，用加工好的手轮 及加力杠代替执行机构开关阀门，维持装置生产，员工劳动强度也因此大幅增加。2011年，焦炭塔T1101A瓦斯阀出现了 2009年B塔进料阀相同的故障，经历了同样的处理过程，维持了装置正常生产。2012年，焦炭塔T1101B塔进料阀再次出现类似故障。从故障记录来看，高温防结焦球阀最易出现的故障就

5、是阀门结焦无法正常开关。3.1 阀门长期使用的影响装置自开工至今经历5次检修（包含加热炉清焦检修）。检修时检查特阀壳体及阀球流道内有结焦现象，焦层厚度约为5 mm，见图1。球阀应用于焦炭塔进料线及焦炭塔顶高温油气管线上，是装置温度最高、最易结焦 的部位，结焦不可避免。而且由于球阀的结构特点，部分介质和焦粉可进入阀体与 球体之间的空腔和波纹管的内外空腔内。虽然阀门设计时考虑了蒸汽吹扫口，但由 于吹扫口位置设置等原因，介质及焦粉无法被彻底吹扫干净，会在阀体空腔及波纹 管内、外壁发生沉积，产生结焦。一旦结焦开始，这些部位又将成为不利因素，导 致结焦速度加快，最终使球体被迫抬升，波纹管变形甚至损坏，阀

6、座变形，阀门开 关力矩增大直至无法开关，阀门内漏直至无法使用。3.2 阀门结构原因理论上，当阀门完全打开的时候，工艺介质从阀门中流过，波纹管推动阀座紧密贴 合在球体上，球体受力后紧贴固定阀座，这样就形成了闭合的腔室。吹扫蒸汽注入 空腔后不产生流动，且蒸汽压力大于介质压力，蒸汽也形成保护，防止任何杂质进 入空腔。阀门完全关闭时也是同样道理。因此，无论无论阀门处于打开还是关闭状 态时，都不会有吹扫蒸汽注入。只有当阀门在打开或关闭过程中，才会有吹扫蒸汽 注入及杂质进入空腔的可能。波纹管内、外吹扫也是这样。因此，阀门加工精度、 密封面划伤以及阀门长期在高低温温变载荷的作用下发生变形，为杂质进入空腔并

7、结焦提供了条件2。而结焦加剧又会加剧阀门尤其是波纹管和阀座的变形，进 而加剧结焦，形成恶性循环，最终阀门无法正常开关。这也是阀门一旦出现结焦， 会在较短时间内结焦加剧的原因之一。3.3 蒸汽品质及注入量的影响阀门开关全程时长约20-30 s,在阀门开关过程，需要有足够的蒸汽量将杂质吹 回管线内，避免落在阀体空腔内。阀门旋转一定角度，会在底座上产生开口，空腔 内聚集的蒸汽泄放到管线中，将杂质吹出。蒸汽量越大，吹扫效果越好，并且蒸汽 会形成屏障，阻止杂质落入空腔。装置所用阀门共设计4道吹扫口，吹扫介质为厂内1.0 MPa管网蒸汽，管网蒸汽 品质的不稳定。在焦炭塔操作过程中不大量用汽的条件下，装置自

8、产蒸汽除自用外 可向管网外输蒸汽，此时球阀蒸汽吹扫用汽可保证较高压力和流量。但在焦炭塔赶 空气试压及老塔处理大量吹汽时，自产蒸汽不足，必须使用管网蒸汽，蒸汽品质相 对较差，蒸汽吹扫效果变差。而焦炭塔操作用汽与球阀吹扫用汽来自同一分支管线， 当焦炭塔大量用汽时，又会进一步弱化蒸汽吹扫效果，甚至出现短暂性的蒸汽中断。 另外，汽封管线保温效果差、孔板孔径过小也会削弱蒸汽吹扫效果。3.4 工艺操作原因 除了阀门结构原因和人为操作失误，将吹扫蒸汽关闭也是阀门结焦的原因。吹扫蒸 汽中断后，各空腔内失去蒸汽保护，介质就会进入空腔内结焦，即使是及时恢复蒸 汽吹扫也无法将杂质吹出。若是焦炭塔处于生产状态，后果将

9、更加严重。 另外，受装置工艺操作影响，装置出现过焦炭塔冷焦过程中，少量冷焦水通过汽封 蒸汽线串入生产塔的状况，管道内及冷焦水携带的杂质进入阀门空腔，并沉积导致 阀门开关不动。4.1 优化阀门结构，定期进行阀门更换 由于装置球阀多次出现故障，影响装置长周期运行，同时考虑费用因素，将焦炭塔 系统 6 台两通电动球阀国产化，对其结构进行了改进，如采用“杆球一体化设计” 3、刮削式阀座结构设计4、合金粉末及喷涂工艺等。采购6台阀门，与 原来进口阀门互为备用。测定阀门开关原始力矩值及对在用阀门的力矩进行定期监 测，根据力矩值等条件综合判定阀门运行状态，根据判断结果，利用装置停工检修 时机对阀门进行更换，

10、拆卸下来的阀门进行国产化返厂维修，避免阀门长期使用所 带来的不利影响，达到可靠运行的目的。4.2 更改蒸汽汽源，加强操作管理 拆除吹扫蒸汽的限流孔板，最大程度对阀门进行吹扫；委托设计部门将3.5 MPa 蒸汽减温减压后作为特阀汽封蒸汽汽源，消除管网蒸汽波动及焦炭塔赶空气及大量吹汽用汽对特阀汽封的影响；改变冷焦方法，在冷焦水上水线上增设压力变送器，严格控制冷焦给水压力指示值小于特阀汽封汽源压力，保证冷焦水不沿汽封线串入 阀腔；严查工艺操作纪律，严禁随意切断阀门吹扫蒸汽线；检查阀门开关到位指示， 保证阀门处于全开、全开状态；适当延长焦炭塔小吹汽时间，确保进料短管内洁净； 焦炭塔切换后，老塔阀门反复

11、开关阀门3次，增加阀腔吹扫次数，尽可能将掉入 阀腔内的杂质吹扫出来。2013年5月装置检修期间，对焦炭塔系统球阀全部进行了更换，通过采取优化改 进措施，至今阀门运行状态良好，开、关阀力矩在70%以下。说明针对球阀产生 的故障原因分析准确，措施得当。石化信息据美国今日下游网站2015年3月13日报道，2015年美国的电力行业将面临重 大变革，风力和天然气发电将部分替代传统的燃煤发电。据美国能源信息署（ EIA） 研究结果，美国环境保护署（EPA ）新排放法规（即汞及有毒有害气体排放标准MATS ）的实施，使得美国在2015年削减约13 GW的燃煤发电装机容量，包括削减10.2 GW的烟煤发电装机

12、容量和2.8 GW的次烟煤发电装机容量，这些装置主要分布在阿巴拉契亚地区，其中俄亥俄州、弗吉尼亚州、肯塔基州及印第安纳州将削减8 GW的燃煤装机容量。尽管2015年美国发电总装机容量将削减16 GW，其中燃煤发电占81%，但与此同时，EIA预计2015年将有超过20 GW的新增公用发电设施投入运行，其中风 力发电装机容量9.8 GW，天然气发电装机容量6.3 GW，太阳能发电装机容量2.2 GW，这3种能源发电装机容量占新增总发电装机容量的91%。目前天然气发电、风电、太阳能发电已在美国广泛应用。得克萨斯州新增天然气发电装机容量是其他州的2倍（1.7 GW ），占新增天然气发电装机容量的27%

13、，大 西洋沿岸中部地区占新增天然气发电装机容量的26%。北部大平原地区风能发电 装机容量8.4 GW,占新增风能发电装机容量的85%。加利福尼亚州和北卡罗莱 纳州新增太阳能发电装机容量分别为1.2 GW和0.4 GW，占2015年美国全部新 增太阳能发电装机容量的73%。此外，田纳西州的2套核电设施也将在2015年 12月投入使用，这是美国近20年来投入运行的第一套新型核电装置。(摘自 全球石化快讯2015年第11期)【相关文献】1李萌阳，姜伟，焦华民延迟焦化装置用高温球阀的使用与检修J 阀门，2011 (2):41-43. 2 李萌阳，刘小义，罗用赞.延迟焦化装置用高温旋塞阀泄漏问题的分析与处理 J .阀门，2008(4):44-45.3 陆培文实用阀门设计手册M.北京：机械工业出版社，2002 : 28-32. 4 成大先.机械设计手册第三版 M .北京:化学工业出版社，1994 : 59-62.