高溫電動蝶閥用于催化裂化裝置能量煙氣回收系統(tǒng),裝置的正常操作溫度680℃,允許最高連續(xù)使用溫度720℃,最高超溫800℃,輸送含有催化劑顆粒的再生煙氣介質(zhì)。多儀閥門生產(chǎn)的電動高溫蝶閥閥體由鋼板和鍛件法蘭焊接而成。閥桿為整體鍛件結(jié)構(gòu),由外部軸承座支撐,并通過二端銷連接帶動閥瓣轉(zhuǎn)動。

　　高溫電動蝶閥為了滿足高溫的要求，必需要滿足以下幾方面的要求：

　　1、閥體材料

　　閥門設(shè)計執(zhí)行標準為ASMEB16134。按該標準中的壓力-溫度表計算得到的閥門常溫下的壓力等級數(shù),就是設(shè)計基準,并以此來計算最小壁厚。在設(shè)計過程中,閥體材料也選ASMEB16134標準規(guī)定的材料,并且材料的適用溫度高于閥門工況最高溫度。經(jīng)過查閱了大量國內(nèi)外類似工況的閥門設(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,則超出閥門結(jié)構(gòu)要求,因此奧氏體鋼不適宜做閥桿材料。lnconelX-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,符合閥門結(jié)構(gòu)要求,因此閥桿材料選用lnconelX-750。

　　3、閥體最小壁厚計算是為了保證閥門的壓力邊界完整。最小壁厚采用規(guī)則法計算,計算標準按ASMEB16134,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,計算得到的最小壁厚比較大,比較安全。另一種是選擇特殊磅級,計算得到的最小壁厚比標準磅級小,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,即在計算最小壁厚的壓力-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。

　　閥門泄漏率要求為最大流量的0167%,當泄漏超標就會引起系統(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,大口徑高溫蝶閥設(shè)有閥瓣和閥座密封副,對閥門的流通性能、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)計成對稱式流線形結(jié)構(gòu),使閥門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,就能有效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。柔性石墨填料最高使用溫度為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℃。