1、閥體材料

水冷式高溫蝶閥設計執行標準為ASMEB16134 。按該標準中的壓力- 溫度表計算得到的水冷式高溫蝶閥常溫下的壓力等級數, 就是設計基準, 并以此來計算z小壁厚。在設計過程中, 閥體材料也選ASME B16134 標準規定的材料, 并且材料的適用溫度高于水冷式高溫蝶閥工況z高溫度。經過查閱了大量國內外類似工況的水冷式高溫蝶閥設備材料使用情況, 結合對高溫材料的使用經驗, 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構要求, 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構要求, 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小壁厚采用規則法計算, 計算標準按 ASME B16134 , 在選擇壓力- 溫度額定值時, 有2種磅級選擇法。一種是選擇標準磅級, 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小壁厚比標準磅級小, 但無損檢測要求較嚴。根據高溫工況的設計經驗, 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, 選用標準磅級, 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 % , 當泄漏超標就會引起系統煙機不能正常停車, 從而造成重大事故。普通煙氣蝶閥閥體通道內沒有閥座, 閥瓣僅起調節煙氣介質流量的作用, 不起密封作用(圖2) 。根據性能要求, 大口徑水冷式高溫蝶閥設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 個方面進行了設計研究。首先按常規蝶閥設計了密封副(圖3) , 此形式密封可靠, 雖然閥瓣旋轉中心與密封面存在偏心力矩, 使啟閉力矩增大, 但經過計算, 力矩也在可以接受的范圍之內。此結構的缺點是流通性能差, 不能滿足全開截面積的設計要求。經過反復設計、修改和計算, 完成了對開式閥座密封副設計(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,使得閥瓣能夠設計成對稱式流線型結構, 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。由于閥瓣結構對稱, 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。

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 后質量減輕1 %。溫度越高, 質量減輕得越多, 氧化現象越嚴重。柔性石墨填料z高使用溫度為650 ℃, 且僅用于非氧化介質。考慮到填料在填料函內處于壓緊密封狀態,只有一部分與空氣接觸, 有資料介紹處于這種狀態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、蝶閥密封副結構及閥桿密封結 構的設計等問題, 并通過試驗選取了超高溫填料,為石化行業催化裂化裝置系統用水冷式高溫蝶閥的設計和制造。